Устройство для градуировки электроакустических приемников

 

УСТРОЙСТВО ДДЯ ГРАДУИР.ОВКИ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРИЕМНИКОВ, содержащее градуировочную камеру, размещенные в ней излучатель, подключен-, ный к генератору электрических колебаний , образцовый электроакустичес кий прие1Угник, подключенный к первому усилителю, второй усилитель для градуируемого электроакустического приемника и регистратор, о т л и .ч а ю-И е е с я тем, что, с целью повьашения быстродейсхвия, в него введены переключатель, управляемый аттенюатор , два управляемых фазовращателя, нормализатор напряжения, выпрямитель, два квадратурных фазовращателя, четыре перемножителя, четыре фильтра нижних частот и схема сравнения, причем генератор электрических кЪлебаний соединен через прследователь.но включенные управляемый аттенюатор, первый управляемый фазовращатель и первый квадратурный фазовращатель с первым входом первого перемножителя. выход которого через первый фильтр нижних частот соединен с управляющим . входом первого управляемого фазо&ра щателя, а через последовательно включенные второй управляемый фазовргицатель , нормализатор напряжения и второй квадратурный фазовращатель с первым входом второго перемножителя, выход которого через второй фильтр нижних частот соединен с управляющим входом второго управляемого Фазовращателя , выход первого yпpaвляeмotЧJ фазовращателя соединен с первым входом третьего перемножителя и через выпрямитель и первый нормально замкнутый контакт переключателя с регистратором, выход нормализатора напря- § жения соединен с первым входом чет (П вертого перемножителя, выход первого усилителя соединен с вторыми, входами первого и третьего перемножителей и вторым нормально разомкнутым контактом переключателя, выход второго усилителя через второй нормально замкнутый контакт переключателя с вторклми входами второго и четвертого перемножителей, первый вход-схемы сравнения через третий фильтр нижда ор ел tc них частот соединен с выходом третьpro перемножителя, второй вход через четвертый фильтр нижних частот соединён с выходом четвертого перемцожителя и непосредственно - с первым нормально разомкнутым контактом переключателя , а выход - с управляющим входом управляемого аттенюатора.

СООЗ ССОЕТСНИХ

00UNWNI . РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPHTMA

/ с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

: li AB TOPCklONBI И Ь ЕЛ Т (21) 3389520/18 10 .(22) 28.01.82 (4ф} 07.05 83. Вюл. 9 17 (72} В.А. Мокрицкий, A.Ã. Дорош и А.Д. Пинчевский (53} 534..232(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 669298, кл. G 01 P 27/28, Н 04 R 17/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 495798, кл. Н .04 R 29/00, 1973 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЦЯ 1 РАДУИРОВКИ

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРИЕМНИКОВ со-. держащее градуировочную камеру, размещенные в ней излучатель, подключенный к генератору электрических колебаний, образцовый электроакустичес кий приемник, подключенный к первому ,усилителю, второй усилитель для градуируемого электроакустического приемника и регистратор, ci т л и ч а ю=. щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены переключатель, управляемый аттенюатор, два управляеьых фазовращателя, нормализатор напряжения, выпрямитель, два квадратурных фазовращателя, че-. тыре перемножителя, четыре фильтра нижних частот и схема сравнения, причем генератор электрических колебаний соединен чЕрез последовательно .включенные. управляемый аттенюатор, первый управляемый.фазовращатель и первый квадратурный фаэовращатель с первым входом первого неремножителя,,SU„„1016852 А выход которого через первый фильтр нижних частот соединен. с управляющим . входом первого управляемого фаэавращателя, а через последовательно включенные второй управляемый фазовращатель, нормализатор напряжения и второй квадрутурный фазовращатель с первым входом второго перемножителя, выход которого через второй фильтр нижних частот соединен с управляющим входом второго управляемого фазовращателя, выход первого управляемого

Фаэовращателя соединен с первым вхо.дом третьего перемножителя и через выпрямитель и первый нормально замкну.тый.контакт переключателя с регистратором, выход нормализатора напря- Я жения соединен с первым входом четвертого перемножителя, выход первого .усилителя соединен с вторыми, входами первого и третьего перемножите- С лей и-вторым нормально разомкнутым контактом переключателя, выход второго усилителя через второй нормально замкнутый контакт переключателяс вторыми входами второго и четвер- Ю того перемножителей, первый вход:схе- риий мы сравнения через третий фильтр ниж- дя них частот соединен с выходом третьрго неремножителя, второй вход.через QQ .четвертый фильтр нижних частот соедйнен с выходом четвертого перемножителя и непосредственно — с .первым (Я нормально разомкнутым контактом переклю =ателя, а выход — с управляющим входом управляемого аттенюатора.

1016852

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устрой- ствам измерения чувствительности электроакустических преобразователей, и может быть использовано при создании устройств для градуировки гидрофонов.

Известно устройство для градуировки гидрофонов, реализующее метод сравнения (1 j.

Недостаток данного устройства состоит в сложности .процесса градуировки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому -является устройство для градуировки электроакустических приемников, содержащее градуировочную камеру, размещенные в ней излучатель, подключенный к генератору электрических колебаний, образцовый электроакустический приемник, подключенный к первому усилителю, второй усилитель для градуируемого электроакустического приемника и регистратор 2 3.

Недостаток известного устройства состоит в низком быстродействии.

Цель изобретения — повышение быстродействия..

Поставленная цель достигается тем, них частот и схема сравнения, причем генератор электрических колебаний: соединен через последовательно включенные управляемый аттенюатор, первый управляемый фазовращатель и первый квадратурный фазовращатель с первым входом первого перемножителя, выход которого через первый фильтр нижних частот соединен с управляющим входом

50 первого управляемого фазовращателя, а через .последовательно включенные второй управляемый фазовращатель, нормализатор напряжения и второй квадратурный фазовращатель с первым входом второго перемножителя, выход которого через второй фильтр нижних

1 частот соединен с управляющим входом

60 второго управляемого фазовращателя, выход первого управляемого фазовращателя соединен также с первым вхо дом.третьего перемножителя и через выпрямитель и первый нормально замкнутый контакт переключателя с регист-65 что в устройство для градуировки эле;;троакустических приемников, со- 30 держащееоградуировочную камеру, размещенные в ней излучатель, подключенный к генератору электрических колебаний, образцовый электроакустический приемник, подключенный к первому 35 усилителю, второй усилитель для градуируемого электроакустического приемника, и регистратор, введены пере- ключатель, управляемый аттенюатор, два управляемых фаэовращателя, норма-40 лизатор напряжения, выпрямитель, "два квадратурных фазовращателя, четыре перемножителя, четыре фильтра ниж» ратором, выход нормализатора напряжения соединен с первым входом четвертого перемножителя, выход первого усилителя соединен с вторыми входами первого и третьего перемножителей и вторым нормально разомкнутым контактом переключателя, выход второго усилителя через второй нормально замкнутый контакт переключателя — со вторыми входами второго и четвертого перемножителей, первый вход схемы сравнения через третий фильтр нижних частот соединен с выходом третьего перемножителя, второй вход через четвертый фильтр нижних частот соединен с выходом четвертого перемножителя и непосредственно - с первым нормально разомкнутым контактом переключателя, а выход - с управляющим входом управляемого аттенюатора.

На чертеже представлена структур-. ная схема устройства для градуировки электроакустических приемников.

Устройство содержит генератор 1,, излучатель 2, градуировочную камеру

3, образцовый электроакустический приемник 4, градуируемый приемник 5, усилители 6 и 7, управляемый аттенюатор 8, управляемые фазовращатели

9 и 10., нормализатор 11 напряжения, квадратурные фазовращатели 12 и 13, перемножители. 14-17, фильтры 18-21 нижних частот, схему 22 сравнения, выпрямитель 23, переключатель 24 и регистратор (вольтметр) 25..

Устройство работает .следующим образом. . Выходное напряжение генератора 1 поступает на вход излучателя 2 и одновременно подается на сигнальные входы управляемого. аттенюатора 8 и управляемого фазавращателя 10. С выхода управляемого аттенюатора 8 напряжение подается на сигнальный вход управляемого фазовращателя 9,,а с выхода управляемого фазовращателя

10 - на вход нормализатора 11 напряжения. Нормалиэатор 11 напряжения оОеспечивает постоянство выходного уровня напряжения вне зависимости QT уровня напряжения на его входе. Выходные напряжения управляемого фазовращателя 9 и нормализатора 11 напряжения подаются непосредственно на первые входы перемножителей 15 и 16 и через квадратурные фазоврай атели 12.. и 13, обеспечивающие сдвиг фазы выходного напряжения по отношению к входному на 90, на первые входы соответственно перемножителей 14 и 17..

На вторые входы перемножителей 14 и 15 поступает выходное напряжение усилителя 6, усиливающего сигнал образцового приемника 4, а на вторые входы перемножителей 16 и 17 подается напряжение с .одного из подвижных контактов переключателя 24. Предt ставленное на чертеже положение под1016852 вижных контактов переключателя 24 соответствует режиму градуировки, а обратное их положение. соответству-, ет режиму измерения звукового давле= ния в градуировочной камере 3.

Таким образом, в режиме градуиров- 5 ьи на вторые входы перемножителей

16 и 17 подается выходное напряжение усилителя 7, усиливающего сигнал градуируемого гидрофона 5. В ре-. зультате перемножения входных на- 30 пряжеиий на выходе каждого из перемножителей 14-17:появляется постоянная составляющая, величина которой определяется выражением

Ок=Дк 00коскco39,, (l) 45 где 0 - величина постоянной составляющей напряжения на выходе

К-го перемножителя;

A<- - постоянный множитель, ха.рактеризующий коэффицие.п передачи К-го перемножителяу ,. Оо, - величина напряжения опорной гармоники (задаваемой частотой генератора 1) на одном из входов К-го перемножителя;

0 - величина напряжения гарью" ск . нической составляющей, совпадающей по частоте с опор- З0 ной гармоникой, действующего на другом входе К-го .перемножителя суммарного усиленного сигнала Uc одного.из приемников (в общем 35 случае сигнал 0 состоит из суммы гармоник, что обус- ск . ловлено наличием помех механического и электрического происхождения)) 40

Фазовый сдвиг между напря*е.и-ми 0ок ° 0 к

Постоянные составляющйе напряже" ний на выходах перемножителей 14-17

- выделяются соответствующими фильтра- 45 ми.l8-21 нижних частот. Таким образом,. последовательное с:оединение перемножитель — фильтр нижних частот выполняет .функции безрезонансно- . го избирательного фильтра, частота настройки которого определяется частотой опорной гармоники, действующей на одном из входов перемножителя, т.е..частотой градуировки.

Выходное постоянное напряжение фильтра 18(21) нижних частот управ- 55 ляет фазовращателем 9 (10) таким . образом, чтобы величина постоянного, напряжения фильтра 18 (21) нижних частот стремилась к нулю. Из уравнения (l) видно, что при 0,40 и O Ф 0 60 это условие .выполняется йри соз Ч„=О, т.е. Юк - +90О. Обеспечение фазового сдвига Р, =+90О между опорной гармоникой:0 и соответствукиией ей гармо нической составлЯющей 0с на входах 65 перемножителей 14 и 17 йриводит к установлению. фазового сдвига между соответствующими напряжениями на входах перемножитех. зй 15 и 16, рав-. ного 0 или + 180 (в зависимости от конкретной схемной реализации) .

Это объясняется тем, что фазовый сдвиг создаваеьый квадратурными фазовращателями 12 и 13, между опорными гармониками на первых входах перемножителей 14 и 15, 16 и 17, составляет «+ 90О (s зависимости от конкретной схемной реализации) . При идентичных схемах управляемых фазовращателей 9 и 10 и идентичных схемах квадратурных Фазовращателей 12 и 13 постоянные напряжения ла выходах фильтров 19 и 20 будут иметь одинаковый знак, а их величины при заданных уровнях сигналов на входах перемножителей 15 и 16 будут максимально возможныьи, так как для перемножителей 15 и 16ces Ч<"-т1 °

ВыходнЫе напряжения ();, и 02, филь-, тров 19 и 20 нижних частот подаются на входы схеьы 22 сравнения. Полу.ченная на выходе схемы 22 сравнения разность напряжений U22-О„ "0 подается на управляющий вход .управляемо-:, го аттенюатора. 8 и.устанавливает на его выходе такое напряжение 08, при котором за счет изменения напряжеН< Ц 9 разность ()22= 019 0go <тре .к нулю, т.е. ! 022=U,9-026-" О (2)

С учетом уравнения (1) напряжение

U„9 КИЯ 0 06 ы Р5 (3) где К вЂ” коэффициент передачи филь19 тра 19 нижних частот;

А — кОэФфициент передачи пере15 множителя 15;

Π— выходное напряжение управ9 ляемого фазовращателя 9; .

0 - напряжение гармонической

6 составляющей напряжения 0 усилителя 6, совпадающей по частоте с опорнОй гармоникой 0QJ

†.фазовый сдвиг между напря5

09 H 06

В режиме градуировки напряжение . 0- = „4„Ц,О eeoo „6 (4) где К2 — коэффициент передачи фильтра 20 нижних частоту

2о

A — коэффициент передачи пе. (Ь

- ремйожителя lбр

01„—.. напряжение на выходе. нормализатора 13. напряжения;

0 - напряжение гармонической

1 составляющей нап1яжения 0-, усилителя 7, совпадающей по частоте с опорной гар-" моникой 0И) — фазовый сдвиг между напряl6 жениями 01„и 01.

1016852

Из уравнений (2), (3) и (4) сле дует, что

yg 1 9 6 -И 2 <6 I 1 1

Откуда

K2oA„60„„V„ cos .(6

U- =8 —, е (6)

K<>A<> U6 cos " "6

10 где

8-"

КУО,(60,) Сов „6

- cons<

К„А 6 Cos ц вследствие

19 16 1Я постоянства коэффициентов K, К, А $ и А - и напряжения Ц „, а также равенства с66 9 6-сж4< + 1 °

Звуковое давление Р в камере 3 одинаково в точках размещения обоих приемников. Поэтому

U =ð M k, (i) 20

-к„м

О =в " = x+, (9) 40

Э К6М лле С В вЂ” — const, лллкольК.

К ° М, ку коэффициейты В, К6, К„ и чувствительность М» образцового приемника 4 45 считаются постоянными во всем рабочем диапазоне частот.

Таким образом, в режиме градуиров" ки вольтметр 25 измеряет напряжение

23 2Я К

0 =р м к,, (S) ч б 25 где P — составляющая суммарного давления Р, по частоте совпадающая с частотой градуировки;

М» и М вЂ” соответственно чувст- . 30 вительности образцового и градуируемого приемни. ков 4 и 5 на частоте градуировки1

К и К) - соответственно коэффи- Ц5

6 циенты усиления усилителей б и 7. С учетом (7) и (8) уравнение (б) принимает вид которое однозначно определяет чувствительность градуируемого приемника

5 на частоте градуировки (К - коэф.фициент передачи выпрямителя 23).

В режиме измерения звукового давления P" в градуировочной камере 3 вторые входы перемножителей 16 и 17 подключаются к в;-аходу усилителя б, а вход вольтметра 25 подключается к вы ходу фильтра 20 нижних частот. Напряжение

2О 2Q 16 01. 0 ооз лл06,I (l l) где З =K>o A<6 О., созе„- постоянный

11 множитель. С учетом (7) выражение (l) принимает вид ь

0 о-экб м+ Р = P 1 (12) где Е = D К М вЂ” постоянный множитель.

Таким образом, в режиме измерения звукового давления в градуировочной камере вольтметр 25 измеряет напряжение 0>, которое однозначно определяет уровень звукового давления на частоте градуировки.

Выражения (10). и (12) показывают, что шкалу вольтметра 25 можно отградуировать в единицах чувствительности и в единицах давления, что обеспечит возможность отсчета параметров чувствительности и звукового давления непосредственно в укаэанных единицах измерения.

Предлагаемое устройство позволяет определить чувствительность приемника путем одного измерения без до- полнительных вычислений. Сокращение количества измерений и отсутствие необходимости в дополнительных вычислениях в значительной степени сокращает время проведения градуировки.

При этом устройство обладает хорошей помехозащищенностью, так как в нем применены безреэонансные избирательные. фильтрй, частота настройки которых всегда соответствует частоте градуировки. В устройстве имеется возможность плавного регулирования звукового давления в градуировочной камере, а также измерения:,его уров ня на частоте градуировки.

1016852

Составитель В. Вавер

Техред С.Мигунова Корректор A. Ференц

Редактор В. Пилипенко

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3399j51 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5