Способ измерения низкочастотных помех пъезоэлектрического излучателя
Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения низкочастотных помех резонансного пьезоэлектрического излучателя при сложном виде возбуждающего электрического сигнала. Цель изобретения - увеличение точности измерений за счет учета нелинейных искажений. В дальнюю зону пьезоэлектрического излучателя помещают акустический приемник, возбуждают пьезоэлектрический излучатель одночастотным сигналом, изменяют частоту возбуждающего сигнала, измеряют частотную зависимость комплексной амплитуды акустического давления, дополнительно возбуждают излучатель двухчастотным сигналом, изменяют частоты возбуждающего сигнала при условии равенства на них чувствительностей пьезоэлектрического излучателя, измеряют зависимость комплексной амплитуды от разностной частоты дополнительного возбуждающего сигнала и определяют спектральную плотность аку стических помех, приведенную к единичному расстоянию от центра.пьезоэлектрического излучателя, по предложенной формуле. 1 ил. .i (Л с:
СОЮЗ (ОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 Н 11/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
I (21) 4207748/25-28 (22) 26.01,87 (46) 07.09.88. Бюл. Р 33 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (72) А.В. Осетров (53) 534.232 (088.8) (56) Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля. — Под общ.ред. И.Н. Ермолова. — М.: Машиностроение, 1986, с. 93-99. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ
ПОМЕХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения низкочастотных помех резонансного пьезоэлектрического излучателя при сложном виде возбуждающего электрического сигнала.
Цель изобретения — увеличение точности измерений за счет учета нелинейÄÄSUÄÄ 1422019 А1 ных искажений. В дальнюю зону пьезоэлектрического излучателя помещают акустический приемник, возбуждают пьезоэлектрический излучатель одночастотным сигналом, изменяют частоту возбуждающего сигнала, измеряют частотную зависимость комплексной амплитуды акустического давления, дополнительно возбуждают излучатель двухчастотным сигналом, изменяют-частоты возбуждающего сигнала при условии равенства на них чувствительностей пьезоэлектрического излучателя, измеряют зависимость комплексной амплитуды от разностной частоты дополнительного возбуждающего сигнала и определяют спектральную плотность акустических помех, приведенную к единичному расстоянию от центра.пьезоэлектрического излучателя, по предложен- С ной формуле. 1 ил.
1422019
Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения низкочастотных помех нелинейного резонансного пьезоэлектрического излучателя при сложном виде возбуждающего электрического сигнала.
Цель изобретения — yвеличение точности определения низкочастотных поМех, возникающих в дальней зоне резонансного пьезоэлектрического излучателя, за счет учета нелинейных искажений., На чертеже представлена функциона- 15 льная схема устройства, реализующего способ.
Устройс во состоит из генераторов
1 и 2 гармонических колебаний, последовательно соединенных сумматора 3, управляемого переключателя 4, усилителя S мощности и пьезоэлектрического излучателя 6, последовательно соединенных акустического приемника 7, фильтра 8, управляемого переключателя
9, вольтметра 10 ЭВИ 11, устройства
12 вывода на печать (ЦПУ) и фазометра 13, вход которого подключен к выходу управляемого переключателя 9, а выход соединен,с входом ЭВИ 11. Выходы генератора 1 и 2 гармонических колебаний подключены к двум входам сумматора 3, выход генератора 1 гармонических колебаний соединен также с вторыми входами управляемого переключателя 4 и фазометра 13, Выход акустического приемника 7 соединен с вторым входом управляемого переключателя 9, второй и третий выходы управляющей ЗВИ 11 подключены, соответственно, к входам генераторов 1 и 2 гармо-
40 нических колебаний четвертый выход
ЭВИ 11 соединен с третьими входами управляемых переключателей 4 и 9, пятый выход управляющей ЗВИ 11 соединен с
45 вторым входом фильтра 8.
Способ опрецеления низкочастотных помех пьезоэлектрического излучателя заключается в следующем.
В дальнюю зону пьезоэлектрического излучателя помещают акустический при- 5ц емник, возбуждают пьезоэлектрический излучатель одночастотным сигналом с известной комплексной амплитудой Ао электрического напряжения, изменяют частоту возбуждающего сигнала, изме- 55 ряют частотную зависимость Р()ы) комплексной амплитуды акустического давления, дополнительно возбуждают пьезоэлектрический излучатель двухчастотным сигналом с разностной частотой
du), изменяют в пределах полосы пропускания частоты дополнительного возбуждающего сигнала, выбирая эти частоты из условия равенства на них чувствительностей пьезоэлектрического излучателя, и измеряют зависимость
Р, (d) амплитуды акустического давления от ЛМ, а спектральную плотность интенсивности помех, приведенную к единичному расстоянию от центра иэ" лучателя, вычисляют по формуле
I(v) = — -)K (jar)v(ju)), у (u) 1
2ус
+Ю то() Г, г. и д (j<) = (Зы) + — — — 1 у(—— г о
-м ))к (j(— +ю ))Utj(-- — сд))Б(j"
° (-"- +4 )j dq
r. (дМ) = R,Р1 (д) / $A, А 1К,(Дам)И ((„> 1. )) г
В, о .
У, (3(д) = К Р(1ы)е /А„
u(j ) — спектр напряжения электрического сигнала на входе пьезоэлектрического излучателя, соответствующий подлежащей определению спектральной плотности
I(М) интенсивности помех, приведенной к единичному расстоянию от центра излучателя;
А и А — амплитуды электрического
1 напряжения двухчастотного возбуждающего сигнала; — ширина полосы пропускания;
R — расстояние. между центром
0 излучателя и акустическим приемником; с — скорость звука в среде; у " плотность среды.
Устройство работает следующим образом.
В дальней зоне пьезоэлектрического излучателя 6 располагают акустический приемник 7, с помощью которого измеряют частотную зависимость комплексной амплитуды акустического давления при возбуждении излучателя 6 одночастотным сигналом. Для этого генера14гг019 тор 1 гармонических колебаний через управляемый переключатель 4 подключается к усилителю 5 мощности, а акустический приемник 7 через управляе5 мый переключатель 9 подключается к вольтметру 10 и фазометру 13. Изменяя с помощью управляющей ЭВМ 11 частоту генератора 1 гармонических колебаний, измеряют с помощью вольтметра 10 и фазометра 13 соответственно, амплитуду и фазу электрического сигнала на выходе акустического применика 7, результаты измерений записываются в память управляющей ЭВМ 11. Затем возбуждают пьезоэлектрический излучатель
6 на двух частотах, на которых равны величины чувствительности пьезрэлектрического излучателя, и измеряют амплитуду акустического давления, соот- 20 ветствующую разностной частоте, причем частоты возбуждения меняют в пределах полосы пропускания резонансного пьезоэлектрического излучателя 6, изменяя разность между ними. Для этого 25 управляемые переключатели 4 и 9 переводят в другое положение, т.е. генератор 1 гармонических колебаний отключают от усилителя 5 мощности и к последнему подключают выход суммато- 3 ра 3, а приемник 7 акустического давления подключают к вольтметру 10 через фильтр 8, частоту настройки которого можно менять в зависимости от уровня сигнала, поступающего от управляющей ЭВМ 11 на вход управления фи35 льтра 8.
Таким образом, двухчастотный сигнал с выхода сумматора 3 поступает на вход усилителя 5 мощности и после усиления — на вход пьезоэлектрического излучателя 6; выходной сигнал акустического приемника 7 фильтруется фильтром 8, амплитуда отфильтрованного сигнала измеряется вольтметром 10 45 и поступает в управляющую ЭВМ 11. Частота настройки фильтра 8 устанавливается управляющей ЭВМ 11 вблизи разностной частоты так, чтобы с вольтметра 10 на вход управляющей ЭВМ 11
50 поступал максимальный сигнал. Частоты возбуждения генераторов 1 и 2 гармонических колебаний меняются под управлением управляющей ЭВМ 11 так, чтобы пьезоэлектрический излучатель 6
55 возбуждался двухчастотным сигналом, каждая частота которого соответствует одинаковой чувствительности пьезоэлектрического излучателя. После измерений вычисляется спектральная плотность интенсивности помех. Вычисления проводятся управляющей ЭВМ 11, а их результаты отображаются на устройстве
12 вывода на печать.
Величина В должна выбираться такой, чтобы обеспечить проведение из" мерений в дальнем поле излучателя, т. е. Ro ) ЗФ /" где D — наибольший размер излучающей системы; — длина волны, соответствующая наименьшей частоте полосы пропускания пьезоэлектрического излучателя. Кроме того, величина Ra должна выбираться как можно меньше, чтобы не проявлялись эффекты, вызванные нелинейностью среды. Они проявляются при R »3 поэтому измерения по предлагаемому способу рекомендуется проводить размещая приемник акустического давления ближе к нижней границе области дальнего поля.
Формула и з обретения
Способ измерения низкочастотных помех пьезоэлектрического излучателя, заключающийся в том, что в дальнюю зону пьезоэлектрического излучателя помещают акустический приемник, возбуждают пьезоэлектрический излучатель одночастотным сигналом с известной комплексной амплитудой Ао электрического напряжения, изменяют частоту возбуждающего сигнала, измеряют с помощью акустического приемника частотную зависимость P(j(d) комплексной амплитуды акустического давления и вычисляют по ней спектральную плотность I(w) интенсивности помех, приведенную к единичному расстоянию от центра пьезоэлектрического излучателя, отличающийся тем, что что, с целью увеличения точности измерений за счет учета нелинейных ис кажений, дополнительно возбуждают пьезоэлектрический излучатель двухчастотным сигналом с разностной частотой dId изменяют частоты дополнительного возбуждающего сигнала в пределах полосы пропускания, частоты дополнительного возбуждающего сигнала выбирают из условия равенства на них чувствительностей пьезоэлектрического излучателя и измеряют зависимость с комплексной амплитуды Р (III ) акустическогo давления от Лй, à I(id) рассчитывают по формуле
1422019
U(j<) A) иА
Составитель Д.((1ирочин
Редактор А.Шандор Техред Л.Сердюкова Корректор В.Ryтяга
Тираж 524 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 4877
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
5 х(и) " 1r (je)v(ju)1, 4,, 1
2ус где Ч (jr ) U(jw) + — $ Ka(j (.r (id) . w о — ы)) K (j(+и,)) ц(з(-а,))J(j е )1 +î спектр напряжения электрического сигнала на входе пьезоэлектрического излучателя, соответствующий
I(<); амплитуды электрического напряжения двухчастотного возбуждающего сигнала; ширина полосы пропускания пьезоэлектрического излучателя; расстояние между центром пьезоэлектрического излучателя и приемником акустического давления; скорость звука в среде; плотность среды.
