Устройство для градуировки гидроакустических преобразователей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, содержащее координатнотповоротное - . устройство и закрепленные на нем излучатель, градуируемый и обратимый преобразователи, соединенные соответственно с первым, вторым и третим входами первого коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом координатно-поворотного устройства , образцовое сопротивление, соединенное с пятьом и шестым входами первого коммутатора, седьмой вход которого соединен с выходом усилителя мощностиj последовательно соединенного с аттенюатором и задающим генератором , а также регистратор и переключатель рода .работ, отличающееся тем, что, с целью повы шения точности и расширения динамического диапазона градуировки преобразователей , в него дополнительно введены последовательно соединенные логарифмический аттенюатор, сумматор , второй коммутатор, блок программного управления и генератор тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом переключателя рода работ, причем второй, третий, четвертый , пятый, шестой, седьмой, вось мой, девятый, десятый и одиннадцатый выходы блока программного управления соединены соответственно с первым входом логарифмического аттенюатора, с вторым и третьим входами блока сравнения, вторыми входами сумматора, регистратора, усилителя мощности и аттенюатора, входами задающего.генератора, переключателя рода работ и вторым входом первого коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом логарифмического атте нюатора и вторым входом второго коммутатора , третий вход которого соединен с вторым входом сумматора и , третьим входом блока сравнения, а выход - с вторым входом регистратора, выход блока сравнения соединен с вторым входом блока программного управления , второй вход которого соединен с вторым выходом координатноповоротного устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5D Н 04 29 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3387082/40-23 (22) 21.01.82 (46) 07.11.83.. Бюл. Р41 (72) A.Н. Медведев и В.С. Прохоров (53) 534.612.5 (088.8) (56 ) ),Доля В. К., Коган С.Л., Крамаров Ю.А, и Пешни О.С. Устройство для автоматической абсолютной градуировки измерительной приемной системы. В сб. "Анализ и обработка акустической информации". Тезисы докладов 2-ой Дальневосточной акустической конференции "Человек и оке ан",.Владивосток, ч. 3, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 663130, кл. Н 04 R 29/00, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ

ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, содержащее координатно-.поворотное устройство и закрепленные на нем излучатель, градуируемый и обратимый преобразователи, соединенные соответственно с первым, вторым и третим входами первого коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом координатно-поворотного устройства, образцовое сопротивление, соединенное с пятым и шестым входами первого коммутатора, седьмой вход которого соединен с выходом усилителя общности, последовательно соединенного с аттенюатором и задающим генератором, а также регистратор и переключатель рода, работ, о т л.и ч а„„SU„„1053330 А ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона градуировки преобразователей, в него дополнительно введены последовательно соединенные логарифмический аттенюатор, сумматор, второй коммутатор, блок программного управления и генератор тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом переключателя рода работ, причем второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый выходы блока программного Управ ления соединены соответственно с первым входом логарифмического аттенюатора, с вторым и третьим вхо- I дами блока сравнения, вторыми входами сумматора, регистратора, усилителя мощности и аттенюатора, входами задающего генератора, переключа- ф тели рода работ и вторым входом первого коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответст-, венно с входом логарифмического атте нюатора и вторым входом второго коммутатора, третий вход которого соединен с вторым входом сумматора и, третьим входом блока сравнения,а вы- ход - с вторым входом регистратора, выкод блока сравнения соединен с вторым входом блока программного управления, второй вход которого сое динен с вторым выходом координатноповоротного устройства, 1053330

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического определения метрологических характеристик гидроакустических преобразователей, как в лабораторных так и в натурных условиях.

Известно устройство для автоматической абсолютной градуировки преобразователей, содержащее приемный чувствительный преобразователь, вспо-10 могательный излучатель и градуируемый обратимый преобразователь, соединенный через переключатель с измерителем напряжения 1Ц .

Недостатком этого устройства яв- 5 ляется малая точность градуировки преобразователей.

Наиболее близким к изобретению является устройство для градуировки гидроакустических преобразователей, содержащее координатно-поворотное устройство с закрепленными на нем излучателем, градуируемым и обратимым преобразователями, соединенные соответственно с первым, вторым и третьим входами первого коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом координатно-поворотного устройства, образцовое сопротивление, соединенное с пятым и шестым входами первого коммутатора, седьмой вход которого соединен с выходом усилителя мощности, последовательно соединенного с аттенюатором и задающим генератором, а также регистратор и переключатель рода работ (2j . 35

Недостатком известного устройства является малая точность и недостаточный динамический диапазон градуировки преобразователей.

Целью изобретения является .повы- 40 шение точности и расширение динами"" ческого диапазона градуировки преобразователей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для градуировки 45 гидроакустических преобразователей, содержащее координатно-поворотное устройство и закрепленные в нем излучатель, градуируемый и обратный

"реобраэователи соединенные сост- 50 ветственно с первым вторым и третьим входами первого коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом координатно-поворотного устройства, образцовое сопротивление, соединенное с пятым и шестым входами первого коммутатора, седьмой вход которого соединен с выходом усилителя мощности, последовательно соединенного с аттенюатором и задающим генератором, а также регистратор и 60 переключатель рода работ, дополнительно введены последовательно соединенные логарифмический аттенюатор, сумматор, второй коммутатор, блок программного управления и генератор 65 тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом переключателя рода работ, причем второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый выходы блока программного управления соединены соответственно с первым входом логарифмического аттенюатора, с вторым и третьим вхоцами блока сравнения, вторыми вхоцами сумматора, регистратора, усилителя мощности и аттенюатора, входами задающего генератора, переключателя рода работ и вторым входом первого коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом логарифмического аттенюатора и вторым входом второго коммутатора, третий вход которого соединен .с вторым входом сумматора и третьим входом блока сравнения, а выход — с вторым входом регистратора, выход блока сравнения соединен с вторым входом блока программного управления, второй вход которого соединен с вторым выходом координатно-поворот»

У. ного устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для градуировки гидроакустических преобразователей.

Устройство для градуировки гидроакустических:."преобразователей содержит координатно-поворотное устройство 1, первый коммутатор 2, излучатель 3, обратимый преобразователь 4, градуируемый преобразователь 5, переключатель 6 рода работ, образцовое сопротивление 7, генератор 8 тактовых импульсов, блок 9 программного управления, логарифмический аттенюатор 10,задающий генератор 11, блок 12 сравнения, второй коммутататор 13, регистратор 14, сумматор 15, усилитель 16 мощности и аттенюатор 17.

Устройство работает следующим образом.

При определении частотной характеристики чувствительности методом взаимности координатно-поворотное устройство 1 подключается к соответствующим блокам через первый коммутатор 2. Излучатель 3, обратимый 4 и градуируемый 5 преобразователи устанавливаются в горизонтальной плоскости на штанги координатно-поворотного устройства 1 в вершинах равностороннего треугольника на расстоянии друг от друга и к первому коммутатору 2 подключается образцовое сопротивление 7. Переключатель

6 рода работ устанавливается в положение "Градуировка методом взаимности" и от него запускается генератор 8 тактовых импульсов, Тактовые импульсы с генератора 8 подаются на блок 9 программного управления и с

1053330 его помощью осуществляется управление работой всех блоков устройства., .Поскольку в измерительной цепи применен логарифмический аттенюатор

10, то формула измерения представляется в виде

4 2Мо

20В ЯВ =-(206 — - -206 5 Е 2ОРР

-«gE, «Eg,}, !

25 где р„. — плотность воды; частота;

Ео — напряжение на образцовом сопротивлении в режиме излучения звука 15

Š— напряжение на выходе градуируемого преобразователя в режиме излучения звука обратимым преобразователем;

E,E> — напряжения на вйходе обратимого и градуируемого преобразователей в режиме излучения звука излучателем.

Тогда все измерительные операции в "методе взаимности" сводятся к операциям суммирования результатов измерений. Цикл измерений одной частотной точки осуществляется за четыре такта.

B исходном состоянии координатноповоротного устройства 1 в течение первого тактового импульса от бло.ка 9 програмглного управления включаются: генератор 11, аттенюатор 17, усилитель 16 мощности и первый коммутатор 2. С помощью первого коммутатора 2 образцовое сопротивление 7 подключается последовательно к преобразователю 4 и от усилителя 16 мощности на преобразователь подается напряжение возбуждения фиксиро- 40 ванной частоты. Падение напряжения на сопротивление 7 (Ео) через коммутатор 2 подается на вход логарифмического аттенюатора 10 и с его выхода поступает на измерительный вход 45 блока 12 сравнения. Одновременно блок 9 подает на вход сравнения блока

12 фиксированный уровень опорного сигнала Vä и устанавливает в .логарифческом аттенюаторе 10 нач ьное 50 ослабление измеряемого сигнала. Величина начального ослабления аттенюатора 10 в "дБ" определяется расчетным путем и устанавливается в аттенюаторе 10 автоматически при смене частоты градуировки. В результате сравнения сигналов Ео и Чд на выходе блока 12 вырабатывается разностный сигнал 6 Ч = Ч вЂ” Eo, который через блок подается для управления работой аттенюатора 17.,В зависимости 60 от величины и знака сигнала bVg аттенюатор 17 изменяет уровень напряжения возбуждения преобразователя

4 до тех пор, пока величина ЬЧ не станет. равной нулю. При Ч = 0 первое,65 слагаемое в выражении (1) станет равным второму, разность этих слагаемых будет равна нулю и в преобразователе

4 установится фиксированное значение тока возбуждения i . В течение второго тактового импульса преобразователи 3, 4,.и 5 остаются в исходном положении, а коммутатор подключает логарифмический аттенюатор 10 к выходу преобразователя 5 ° В блоке 12 напряжение Ел на выходе. преобразователя 5 в режиме излучения звука преобразователем 4 сравнивается с опор- ным напряжением V< . Разность напряжений cW = Vo — Ел через блок 9 подается для управления работой аттенюатора 10 и он изменяет величину ослабления до тех пор, пока величи;на ЧЛ не станет равной нулю. Показания аттенюатора 10 в "дБ" при

ЕЧл = 0 будут соответствовать вели;чине третьего слагаемого выражения (1).

В промежутке между вторым и третьим тактовыми импульсами координатно-поворотное устройство 1 разворачивает преобразователи 3 и 4 на 60 так, что преобразователь 3 оказывает ся направленным в сторону преобразователя 4.

В течение третьего тактового импульса первый коммутатор 2 подключает излучатель 3 к выходу усилителя

16 мощности, а выход преобразователя 4 - к логарифмическому аттенюатору 10. B режиме излучения звука излу» чателем 3 в блоке 12 сравнивается напряжение Е2 с выхода обратимого преобразователя, работающего в режиме приема, с опорным напряжением Vð.

При этом величина ослабления аттенюатора 10 остается неизменной и соответствует значению третьего слагаемого выражения (1), полученному в предыдущем измерении. Разность напряжений ьЧ = Vo - Е подается через блок 9 для управления работой аттенюатора .17 и он изменяет уровень напряжения возбуждения излучателя 3 до тех пор пока величина Ч не станет равной нулю. При дЧд = 0 четвертое слагаемые выражения((1) оказываются равными по абсолютной вели чике,а их разность будет равна нулю.

В прсглежутке между третьим и четвертым тактовыми импульсами координа тно-поворотное устройство.1 разворачивает излучатель 3 в сторону градуируемого преобразователя 5 на 60 о

В течение четвертого тактового импульса с помощью первого коммутатора 2 выход преобразователя .5 подключается к аттенюатору 10 и в блоке 12 сравниваются напряжение Е3 с выхода преобразователя 5 с опорным напряжением V . Разность напряжений дЧЛ

Vo — Е3 с выхода блока 12 подается для управления работой аттенюатора 10

1053330

ВНИИПИ Заказ 8903/58 Тираж 677 Подписное. и он изменяет величину ослабления до тех пор, пока величина nv не станет равной нулю. При ЬЧу = 0 показания аттенюатора 10 будут соответствовать значений чувствительности градуируемого преобразователя 5 в "дБ" относительно В/Па на данной частоте.

Указанное значение чувствительности через второй коммутатор 13 регистри руется одним из каналов регистратора 14, а в другом его канале одно- 10 временно регистрируется значение частоты генератора 11.

В промежутке между четвертым и пятым импульсами -координатно-поворотное устройство 1 устанавливает пре- 15 образователи 3, 4 и 5 в исходное положение и ат блока 9 осуществляется переключение частоты задающего, генератора 11. Начиная с пятого тактового импульса процесс измерений повторяется °

Для создания оптимальных уровней сигналов в среде и увеличения динамического диапазона градуировок в устройстве предусмотрена автомати-. ческая установка диапазона изменения уровня звукового давления. Для ,этого при градуировке методом взаимности в промежутке между вторым ,и третьим тактом измерений анализируется показания логарифмического аттенюатора 10. Если его показание превышает установленное в первом такте измерений значение на 20 "дБ", тю с помощью блока 9 управления, в промежутке между вторым и третьим тактами измерений, лагорифмический аттенюатор 10 разгрубляетсядо первоначального значения, и величина разгрубления в "дБ" заносится в сумматор .15. Результат измерений в четвертом такте также заносится в сумматор, складывается с предыдущим значением и полученный результат через второй коммутатор 13 записывается в регистрирующем устройстве 14.

Для калибровки преобразователей методом сравнения, снятия частотной характеристики чувствительности преобразователя в, режиме излучения переключатель рода работ 6 устанавливается в соотвествующее положение.

Таким образом, изобретение обеспечи" вает поньыение точности и автоматизацию процесса измерений при градуировках абсолютным методом взаимности и относительным методом сравнения, расширение динамического диа,пазона градуировок по чувствительнос ти градуируеьих преобразователей.