Способ формирования ультразвукового поля отпугивания грызунов и устройство для его осуществленияПатент на изобретение №: 2132612 Автор: Караульник М.Е., Беспалов В.К., Петров А.В. Патентообладатель: Караульник Михаил Ефимович Дата публикации: 10 Июля, 1999 Начало действия патента: 14 Января, 1998 Адрес для переписки: 115516, Москва, Севанская ул., д.3, кв.137, Караульнику М.Е. Изображения    Изобретение используется для защиты объектов от вредного воздействия грызунов отпугивающим эффектом ультразвукового (УЗВ) акустического поля, а также в исследованиях поведения животных, птиц и насекомых. Технической задачей изобретения является повышение эффективности способа и устройства формирования УЗВ акустического поля отпугивания грызунов. В способе отпугивания частота электрического сигнала изменяется в диапазоне частот от 20 до 70 кГц непрерывно, плавно и со скоростью, соизмеримой с постоянной времени пьезоэлектрического излучателя. Кроме того, осуществляется оптимизация мощности излучения УЗВ акустического поля механической регулировкой размеров корпуса опорной конструкции и пространственного взаимоположения конструктивных элементов корпуса. В устройстве к генератору подключен источник плавно изменяющегося постоянного напряжения, модулирующего частоту генератора в диапазоне частот 45+25 кГц со скоростью, соизмеримой с постоянной времени пьезоэлектрического излучателя. Корпус выполнен в виде параллелепипеда из двух П-образных металлических элементов, механически соединенных между собой с возможностью регулирования взаимоположения и линейных размеров упомянутых элементов. В результате достигнуто повышение уровня УЗВ акустического давления на 10 дБ без повышения уровня энергии, потребляемой от источника питания (за счет усовершенствования схемотехники) и увеличение площади воздействия на грызунов в 1,5-2 раза за счет улучшения схемотехники и на 25-30% за счет введения возможности корректирования геометрических размеров и взаиморасположения элементов конструкции. 2 с.п.ф-лы, 5 ил. , , , , ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУИзобретение относится к области защиты объектов от вредного воздействия грызунов отпугивающим эффектом ультразвукового (УЗВ) поля, а также к области исследований поведения животных, птиц и насекомых. Известен способ формирования УЗВ поля отпугивания грызунов, включающий периодическую генерацию электрического сигнала при изменении его частоты в каждом периоде, усиление мощности сигнала и преобразование его в УЗВ акустическое поле (заявка ФРГ N 3438889, кл. A 01 M 29/02, 1986). Из этого же источника информации также известно устройство формирования УЗВ поля отпугивания грызунов, включающее модулятор частоты, перестраиваемый генератор электрического сигнала, усилитель мощности и пьезоэлектрический излучатель. Данные способ и устройство являются наиболее близкими техническими решениями к заявленным способу и устройству. Недостатком как известного способа, так и известного устройства является их низкая эффективность, что выражается в существенном недоиспользовании возможностей применяемого ультразвукового излучателя, согласования (оптимизации) энергии излучения с резонансными свойствами конструкции, а следовательно, и энергии, потребляемой в целом. Технической задачей данного изобретения является повышение эффективности способа формирования УЗВ поля отпугивания грызунов. Относительно способа данная задача решается тем, что сигнал генерирует в диапазоне 20 - 70 кГц с периодом повторения 20 - 40 мс при скорости изменения частоты сигнала, соизмеримой с постоянной времени преобразования электрического сигнала пьезоэлектрическим излучателем в УЗВ акустическое поле, а оптимизацию мощности излучения осуществляют механической регулировкой линейных размеров корпуса опорной конструкции и пространственного взаиморасположения элементов корпуса устройства. Относительно устройства данная задача решается тем, что перестраиваемый генератор электрического сигнала имеет частоту колебаний от 20 до 70 кГц и к нему подключен модулятор частоты, изменяющий частоту генератора с периодом повторения 20 - 40 мс и скоростью, соизмеримой с постоянной времени пьезоэлектрического излучателя, а корпус выполнен в виде параллелепипеда из двух П-образных металлических конструкций, механически соединенных между собой с возможностью регулирования взаимоположения и линейных размеров упомянутых конструкций. На фиг. 1 представлена последовательность операций по реализации заявленного способа, на фиг. 2 - блок-схема заявленного устройства, на фиг. 3 - конструкция заявленного устройства. Существо способа состоит в следующем /см. фиг. 1/ : 1 - генерируют электрический сигнал частоты 45 5 кГц; 2 - непрерывно, плавно и со скоростью, соизмеримой с постоянной времени преобразования электрического сигнала в УЗВ акустическое поле изменяют частоту электрического сигнала в пределах 45 25 кГц; 3 - усиливают мощность электрического сигнала; 4 - преобразовывают усиленный электрический сигнал в УЗВ акустическое поле с помощью пьезоэлектрического излучателя; 5 - осуществляют оптимизацию мощности излучения УЗВ акустического поля механической регулировкой линейных размеров элементов корпуса опорной конструкции; 6 - осуществляют оптимизацию мощности излучения УЗВ акустического поля регулировкой пространственного взаиморасположения элементов корпуса устройства. Устройство, блок-схема которого приведена на фиг. 2, состоит из перестраиваемого генератора 7 электрического сигнала диапазона частот от 20 до 70 кГц, модулятора 8 частоты, усилителя мощности электрического сигнала 9 и пьезоэлектрического излучателя 10, причем U1, U2, U3 - выходные напряжения соответственно узлов 7 - 9. На фиг. 3 представлено конструктивное решение заявленного устройства, на котором приняты следующие обозначения: 11, 12 - П-образные металлические элементы конструкции; 13 - ушки первого П-образного металлического элемента конструкции; 14 - отверстия ушек первого П-образного металлического элемента конструкции; 15 - щели второго П-образного металлического элемента конструкции; 16 - отверстие поверхности первого П-образного элемента металлической конструкции для крепления пьезокерамического излучателя 10; 17 - условный вырез в поверхности второго П-образного металлического элемента корпуса устройства. Устройство при реализации способа работает следующим образом. Генератор электрического сигнала 7, построенный по традиционной RC-схеме, перестраивается от внешнего напряжения, поступающего от модулятора частоты 8, выполненного, например, в виде источника плавно изменяющегося постоянного напряжения. Последний модулирует частоту генератора 7 в диапазоне частот 20 - 70 кГц со скоростью, соизмеримой с постоянной времени пьезоэлектрического излучателя 10. Выходной сигнал с генератора 7 поступает на усилитель мощности 9, сигнал с выхода которого, в свою очередь, поступает на излучатель 10. Период и амплитуда плавного изменения постоянного модулирующего напряжения сформированы таким образом, что частота колебаний генератора 7 перестраивается от 20 до 70 кГц со скоростью, соизмеримой с постоянной времени излучателя 10. Параметры электрических сигналов в основных узлах устройства приведены в следующей таблице. Параметры сигналов на фиг. 2 обозначены следующим образом: U1 - Импульсы с амплитудой 5В 5% U2 - Плавно изменяющееся постоянное напряжение от 3,7 до 5,1В с периодом повторения 20 - 40 мс U3 - Импульсы с амплитудой 35 5В в диапазоне частот 20 - 70 кГц. Итак, излучатель преобразует поступающие на него электрические импульсы в заданные уровни УЗВ акустического поля. Корпус устройства, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда из двух П-образных металлических элементов 11 и 12, механически соединенных между собой болтами и гайками, установленными в отверстия 14 ушек 13 первого П-образного элемента конструкции 12 и щели 15 второго П-образного элемента конструкции 11 путем установления и фиксации взаимоположения двух П-образных элементов (вместе с элементами 7 - 10, причем излучатель 10 жестко установлен в отверстие 16 первого П-образного элемента) настроен на совпадение одной из нечетных механических гармоник корпуса и "несущий частоты" генератора 45 5 кГц (а именно частоты 45 кГц). Тем самым достигается согласование выходного сопротивления усилителя мощности 9, излучателя 10 и корпуса устройства, который предложенным конструктивным решением преобразован в неотъемлемый элемент резонансной системы. В результате существенно повышен уровень УЗВ давления акустического поля и эффект от использования устройства в целом (на 25 - 30% по площади воздействия). Металлические поверхности корпуса "звенят", отпугивая грызунов. Применение диэлектрических материалов в качестве стенок корпуса резко снизило бы эффективность устройства. В данном случае этот эффект аналогичен известному явлению "микрофонного эффекта", когда микрофон "включается" в цепи самовозбуждения акустической системы. Традиционно самовозбуждение усилителей - нежелательное явление, и обычно применяется множество средств для его подавления. В настоящем техническом решении, наоборот, конструкция оптимизируется в целях повышения коэффициента усиления генератора мощности 9 вплоть до самовозбуждения. Пример инженерного расчета конструкции устройства. Определим характер свободных колебаний однородной прямоугольной мембраны, закрепленной по краям. Для этого предположим, что в начальный момент времени t=0 мембрана получает удар в окрестности центральной точки, так что  где V0 - начальная скорость, A - постоянная величина. Эта задача приводится к интегрированию уравнения  при условиях   при t= 0 равна нулю везде, за исключением остаточно малой окрестности точки  В результате получает    Тогда, используя формулу  получим, что при скорости звука 330 м/с  возд на 35 кГц составляет 0,945 см, на 40 кГц - 0,825 см и на 45 кГц - 0,63 см. Это означает, что при размерах мембраны 80 х 90 мм (см. 16 на фиг. 3) величина 1/ k на седьмой механической гармонике составляет 0,86 см и оптимальная "несущая частота" генерация равна 38,2 кГц. Из приведенных соотношений также ясно, что четные гармоники механического резонанса конструкции можно исключить из рассмотрения. Приведенную методику расчета модно применить для анализа поведения системы и для других нечетных гармоник собственного механического резонанса корпуса устройства. В результате теоретических расчетов и экспериментов установлено, что для диапазона частот акустического поля 45 5 кГц, наиболее сильно влияющих на грызунов, оптимальной является конструкция устройства с размерами 189 х 79 х 90 мм с пределами регулирования геометрических размеров и взаиморасположения элементов конструкции до 10 - 15 мм. Эксперименты показали, что существенно повысилось отпугивающее воздействие УЗВ поля, причем имеет место повышение уровня УЗВ акустического давления на 10 дБ без повышения уровня энергии, потребляемой от источника питания (за счет схемотехнического решения) и увеличение площади воздействия на 25 - 30% за счет корректировки геометрических размеров и взаиморасположения элементов конструкции устройства. В результате достигнуто повышение эффективности отпугивания грызунов по площади /в 1,7 - 2,3 раза/ и по срокам их полного исчезновения /с 8 - 12 суток до 3 - 5/. Примеры способов и средств механической регулировки линейных размеров элементов корпуса приведены в приложении П.1 см пример 1 - фиг. 4, пример 2 - фиг. 5.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ формирования ультразвукового поля отпугивания грызунов, включающий периодическую генерацию электрического сигнала при изменении его частоты в каждом периоде, усиление мощности и преобразование его в ультразвуковом поле, отличающийся тем, что сигнал генерируют в диапазоне 20-70 кГц с периодом повторения 20-40 мс при периоде изменения частоты сигнала, соизмеримом с постоянной времени преобразования электрического сигнала пьезоэлектрическим излучателем в ультразвуковое акустическое поле, а оптимизацию мощности излучения осуществляют механической регулировкой линейных размеров корпуса опорной конструкции и пространственного взаимоположения конструктивных элементов корпуса. 2. Устройство формирования ультразвукового поля отпугивания грызунов, включающее модулятор частоты, перестраиваемый генератор электрического сигнала, усилитель мощности и пьезоэлектрический излучатель, отличающееся тем, что перестраиваемый генератор электрического сигнала имеет частоту колебаний от 20 до 70 кГц и к нему подключен модулятор, изменяющий частоту генератора с периодом повторения 20-40 мс и скоростью, соизмеримой с постоянной времени пьезоэлектрического излучателя, а корпус выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда из двух П-образных металлических элементов, механически соединенных между собой с возможностью регулирования взаимоположения и линейных размеров упомянутых элементов.Популярные патенты: 2437262 Культиватор-плоскорез ... за каждой лапой позволяет улучшить водопроницаемость нижнего слоя и устойчивость глубины хода при обработке умеренно плотной почвы. Сзади лап размещены катки-бороны, улучшающие крошение и выравнивание разрыхленного слоя [2].Однако и в этом орудии на лапы, установленные на крайних боковых секциях, приходится существенно меньшая удельная масса (кг/м ширины захвата), чем на лапы центральной секции, поэтому боковые секции заглубляются хуже и на плотной почве не обеспечивается равномерность глубины обработки. Кроме того, все лапы нерационально большой ширины захвата работают неустойчиво по глубине и склонны к деформации при их установке на неровную поверхность. Из-за укороченных стоек ... 2150193 Установка для бесфреонового охлаждения молока ... клапаном расширяется сфера применения устройств, снижаются капитальные и эксплуатационные затраты, повышается эффективность и экологическая безопасность процесса охлаждения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для бесфреонового охлаждения молока, содержащая резервуар для молока, вакуумную емкость, линию дросселирования с терморегулирующим вентилем, насос высокого вакуума, насос низкого вакуума, конденсатор, запорный клапан, электровакуумметр, отличающаяся тем, что вакуумная емкость в своей нижней части соединена с нижней частью резервуара для молока трубопроводом, на котором установлен универсальный молочный насос, обратный клапан и вентиль. 2. Установка по п.1, отличающаяся ... 2282965 Разбрасыватель минеральных удобрений ... по цапфе, оси которых совпадают со смыкающимися кромками плит, причем цапфы с гарантированным зазором установлены во втулках, закрепленных на кронштейне в позиции, при которой ось формирователя потока пересекает вершину двугранного клина под прямым углом. При этом сзади плит на кронштейне закреплена панель, на которой выполнено два паза в форме дуг окружности с центром на оси цапф, а в пазах установлены выполненные на плитах пальцы с резьбой, на которую навернуты гайки, опирающиеся на панель, а последняя опирается на заплечики, образованные на пальцах, при этом на панели вдоль пазов нанесены угловые деления, ответные положениям граней двугранного клина, а на пальцы надеты ... 2193304 Захват лесозаготовительной машины ... и качающегося рычагов концентрически относительно их общей оси качания. Кроме этого, пары между качающимся рычагом и рамой и между приводным рычагом и качающимся рычагом имеют возможность качания относительно общей оси. Ось качания между приводным рычагом и качающимся рычагом отстоит на некотором расстоянии от оси качания между качающимся рычагом и рамой. Упругий элемент пружины вращения размещен между смежными поверхностями элементов, охватывающих ось качания. Приводной рычаг прикреплен к наружной втулке пружины вращения, которая состоит из двух раздельных втулок, концентричных в отношении оси качания, с размещением упругого материала между ними, а внутренняя втулка пружины ... 2282959 Устройство для крепления навесного оборудования к транспортному средству ... навесного оборудования, отличающееся тем, что устройство крепления дополнительного навесного оборудования состоит из жестко закрепленной на передней стенке и лонжеронах рамы транспортного средства дополнительной рамы, на фронтальной части которой крепится трехточечный механизм навески, а на боковых частях выполнены проушины для крепления дополнительного навесного оборудования.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на фронтальной части дополнительной рамы установлен пружинный фиксатор крепления центральной тяги трехточечного механизма навески в нерабочем положении.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что нижние тяги трехточечного механизма навески выполнены из ... |
Еще из этого раздела: 2084104 Ручная сеялка для разбросного посева семян травосмесей 2100354 Макроциклический лактон, фармацевтическая композиция, обладающая антибиотической активностью, и инсектоакарицидная композиция 2444885 Посевной агрегат 2132610 Устройство обогрева сельскохозяйственных животных и птицы 2426302 Всепогодная теплица 2267897 Высевающий аппарат 2050341 Устройство для переработки органического субстрата в биогумус 2406295 Способ экологического мониторинга лесов 2201910 Устройство для ферментационной обработки жидкого навоза 2450501 Способ повышения плодородия почвы на склонах |
Изобретения в сельском хозяйстве
Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах
Посадка, посев, удобрение
Уборка урожая, жатва
Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства
Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство
Новые виды растений или способы их выращивания
Производство молочных продуктов
Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство
Поимка, отлов или отпугивание животных
Консервирование туш животных, или растений или их частей
Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов
Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения
Машины или оборудование для приготовления или обработки теста
Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия
|
|
||