ФИЛЬТРАЦИЯ

ФИЛЬТРАЦИЯ, движение жидкости (воды, нефти) или газа (воздуха, природного газа) сквозь пористую среду в естеств. пластах грунта под поверхностью земли. Ф. также является просачивание воды сквозь грунты и даже бетон (например, через тела земляных и бетонных плотин). Для аналогичных процессов, проводимых в пром. и лабораторных условиях, часто также применяется термин "Ф." наряду с термином фильтрование.

Расход фильтрующейся жидкости ила газа (фильтрац. расход) обычно определяется зависимостью: Q = kSh_w/L, а скорость Ф.- т. н. законом Дарси: W = kl, где k - эмпирич. коэфф. Ф., S - полная площадь поперечного сечения фильтрац. потока (не только сечения пор, но и твёрдых частиц), h_w - напор, теряемый по длине L пути Ф., h_w/L=I -напорный градиент или гидравлич. уклон, показывающий величину падения напора на единицу длины пути Ф. Скорость Ф. меньше действит. скорости жидкости или газа в порах, т. к. движение происходит только через ту часть площади сечения S, к-рая занята порами. Закон Дарси справедлив при ламинарном течении в порах фильтрующей среды, что большей частью и имеет место в действительности (песчаные, глинистые и т. п. грунты, бетон). При Ф. в крупнозернистых материалах, напр/ в каменной наброске, где имеет место турбулентное течение, скорость Ф. определяется др. зависимостями, напр.: W = k‘I^m, где k‘ и т - фильтрац. характеристики грунта, причём первая аналогична коэфф. Ф., а вторая меняется от 1 до 1/2

Лит.: Аравин В. И., Нумеров С. Н., Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде, М., 1953; Полубаринова-Кочина П. Я., Теория движения грунтовых вод, М., 1952; Щелкачев В. Н., Лапук Б. Б., Подземная гидравлика, М.- Л., 1949; БогомоловГ. В., Гидрогеология с основами инженерной геологии, 2 изд., М., 1966.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.

ФИЛЬТРАЦИЯ

- движение жидкости или газа сквозь пористую среду. Ф. воды, нефти, газа в грунтах имеет большое значение в строительстве гидротехн. сооружений, в мелиорации, водоснабжении, при добыче нефти и газа. Ф. используется в фильтрах из пористых веществ, приме-

костного и индуктивного) от частоты перем. тока. Для фильтрации сигналов, частота к-рых составляет доли Гц, служат электротепловые фильтры (ЭТФ), представляющие

Рис. 1. Принципиальные схемы некоторых электрических фильтров на катушках индуктивности, конденсаторах и резисторах -нижних частот ( а), верхних частот ( б), полосно-пропускающего (в), режекторного ( г )и их частотные характеристики; L₁, L₂, ..., L_n - катушки индуктивности, C₁, C₂,..., C_n - конденсаторы, R₁, R₂, ... R_n- резисторы, f- частота, f _н и f _в -граничные частоты.

собой стержень с источником тепла и термоэлектрич. преобразователем; введение в ЭТФ усилителей с обратной связью позволяет реализовать электротепловые ФВЧ и ППФ. Существуют также эл.-механич. фильтры, выполненные на основе дисковых, цилиндрич., пластинчатых, гантельных и камертонных резонаторов. В таких Ф. э. используется явление механич. резонанса; применяются в диапазоне от неск. кГц до 1 МГц. Высокими фильтрующими свойствами обладают пьезоэлектрич. ППФ и ПЗФ, материалом для изготовления к-рых служит пьезокварц или пъезокерамика (см. также Пъезоэлектрики). Таковы, напр., пьезокварцевые фильтры на дискретных элементах- кварцевых резонаторах в сочетании с катушками индуктивности и конденсаторами; монолитные многорезо-наторные пьезокварцевые фильтры. Связь между резонаторами в последних осуществляется посредством акустич. волн - объёмных (для фильтров, применяемых в диапазоне частот от неск. МГц до десятков МГц) либо поверхностных (в диапазоне от неск. МГц до 1-2 ГГц). Особую группу Ф. э. составляют цифровые фильтры (рис. 2), часто выполняемые на интегральных схемах. В технике сверхвысоких частот Ф. э. изготавливают на основе отрезков линий передачи (коаксиальных кабелей, полосковых линий, металлич. радиоволноводов и др.), являющихся по существу распределёнными колебательными системами (см. Система с распределёнными параметрами). В диапазоне частот 100 МГц-10 ГГц применяют гребенчатые, шпилечные, встречно-стержневые, ступенчатые и др. Ф. э. из полосковых резонаторов (рис. 3). В диапазоне от неск. ГГц до неск. десятков ГГц распространены волноводные Ф. э., представляющие собой волноводную секцию с повышен-

ной критич. частотой (волноводные ФВЧ) либо секцию содержащую резонансные диафрагмы или объёмные резо наторы (волноводные ППФ).

Рис. 2. Структурная схема и временные диаграммы цифрового фильтра: УД-устройство дискретизации, преобразующее аналоговый сигнал х (t )в последовательность импульсов (решётчатую функцию) х*(t); АЦП - аналого-цифровой преобразователь, с помощью которого мгновенные значения аналогового сигнала заменяются ближайшими дискретными уровнями Х(пТ), где n = 0, 1,2, ..., T- период следования импульсов; ВУ - вычислительное устройство, преобразующее последовательность чисел (уровней) Х(пТ )в выходную функцию Y(n T);ЦАП - цифроаналоговый преобразователь, в котором Y(nT )преобразуется в выходной аналоговый сигнал у y(t).

Рис. 3. Электрические фильтры - гребенчатый (а) и шпилечный

(б); ШР - штепсельный разъём, P - резонаторы, ПК - подстроечные конденсаторы, К - корпус (со снятой крышкой).

Лит.: Белецкий А. Ф., Теоретические основы электропроводной связи, ч. 3, M., 1959; его же, Основы теории линейных электрических цепей, M., 1967; Алексеев Л. В., Знаменский А. E., Лотковa E. Д., Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов, M., 1976. A. E. Знаменский.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.