Способ измерения в ограниченном измерительном объеме амплитуды акустического давления нежелательного излучения в поле антенны
Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения характеристик нежелательного излучения акустических антенн и преобразователей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Через равные интервалы времени измеряют мгновенные значения акустического давления между концом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего началу прямоугольного импульса, и началом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего концу прямоугольного импульса, для каждого импульса, приходящего на вход приемника акустического давления: измеряют в эти же моменты времени величины напряжения вспомогательного гармонического электрического сигнала с частотой нежелательного излучения: определяют амплитуду акустического давления по приведенной формуле. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 Н 04 R 29/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4196974/24-10 (22) 18.02.87 (46) 30.04.89. Бюл. Р 16 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) A.Â.Îñåòðîç (53) 534.612(088.8) (56) Колесников А.Е. Акустические изI мерения. Л.: Судостроение, 1983, с. 130. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ В ОГРАНИЧЕННОМ
ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ ОБЪЕМЕ АМПЛИТУДЫ АКУСТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ НЕЖЕЛАТЕЛЬНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОЛЕ АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения характеристик нежелательного излучения акустических антенн и преобразователей.
Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано для определения характеристик нежелательного излучения акустических антенн и преобразователей в ограниченном измерительном объеме.
Цель изобретения — увеличение точности измерения.
На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующего способ.
Способ основан на измерении взаимной корреляционной функции двух сигналов, имеющей вид т
«л) 1
2Т-т где р(С) — акустическое давление;
„„ЯО„„Я76621 A 1
Цель изобретения — повышение точности измерения ° Через равные интервалы времени измеряют мгновенные значения акустического давления между концом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего началу прямоугольного импульса, и началом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего концу прямоугольного импульса, для каждого импульса, приходящего на вход приемника акустического давления измеряют в эти же моменты времени величины напряжения вспомогательного гармонического электрического ф сигнала с частотой нежелательного излучения; .определяют амплитуду акустического давления по приведенной формуле. 1 ил.
2 u(t) — электрическое напряжение вида u(t)=Uocos(i t+Ч „), где С,мар†— частота нежелательного излучения.
Сигнал p(t), представляюший собой акустическое давление на приемнике акустического давления на установившемся участке, можно представить в вице р (й ) =д Р; c o s (V; t + Ч Р ) +Р, c o s (47 1 + +
Подставив выражения для u(t) и
p(t) в (1), получим
1476621 т
К(1, ) =1im — (Р- cos (Q; t+ Рр,. )» 2Т )
amoco s ((7д(t- с)+ Чи ) dt+
1 T
+ 1im (Р cos((D + Рр) тэ 2Т По сов Первое слагаемое в последнем выражении обращается в нуль, . а максимальное значение второго слагаемого Кпа =шах К() будет равно 2 Рь11ц. Таким образом, вычислив максимальное значение корреляционной функции К (С), можно определить амплитуду Ро акустического давления по следующей формуле Рь = 2Krnax/Па ° (2) Вычисления корреляционной функции по формуле (1) наиболее удобно производить в цифровой форме. В этом сл учае К-=K(jbt)=-„— / р(Д )и((i-j)bt), 1 = -(j = О,1... °,11-1, где b t — интервал между измерениями мгновенных значений сигналов p(t) и u(t) М вЂ” количество точек, в которых вычисляется взаимная корреляционная функция; N — количество точек, в которых измеряются мгновенные значения сигналов p(t) u(t). Интервал времени b t должен выбираться меньшим Т/3, где Т вЂ” период самой высокочастотной составляющей в спектре p(t), количество точек M должно выбираться, чтобы Mbt 2Г/(pro, а количество точек N таким, чтобы мгновенные значения измерялись на всем установившемся участке сигнала. Для увеличения точности измерений и более точного выделения сигнала с частотой (,3О нежелательного излучения проводится усреднение корреляционной функции по Ь импульсам. Окончательно выражение для амплитуды акустического давления имеет вид: Ро = (2 max K„)/11, 1 = где К= — - K je й-< 1 г— К1е =Ke(3bt)=, / p(ibt+ts)u ((j) 11Я+ + teI 10 ! 55 время начала измерений на е-м импульсе, Под концом переходного процесса понимается момент времени, отстоящий от начала переходного процесса на величину, равную 3 Й, L — постоянГная времени, которую можно определить, зная добротность приемника акустического давления и частоту нежелательного излучения. На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ. Устройство состоит из генератора 1 непрерывных колебаний, которые необходимо подать на вход антенны (на— пример, генератор гармонических колебаний); генератора 2 радиоимпульсов (усиливает сигнал, поступающий . на его вход и модулирует этот сигнал прямоугольными импульсами), антенны 3 (или преобразователя), приемника 4 акустического давления, усилителя 5 с полосовым фильтром, коррелометра 6, осциллографа 7, генератора 8 гармонических колебаний, генератора 9: импульсов, осциллографа 10 двухлучевого, схемы 11 совпадения, счетчика 12 импульсов, шины 13 запуска. В точку поля антенны помещают приемник 4 акустического давления. Возбуждают антенну электрическим сигналом, модулированным прямоугольными импульсами. При этом непрерывный электрический сигнал формируется генератором 1 непрерывных колебаний, а генератор 2 радиоимпульсов осуществляет модуляцию поступающего на его вход сигнала прямоугольными импульсами. Сигнал с выхода генератора 2 радиоимпульсов поступает на вход антенны 3. Затем измеряют мгновенные значения акустического давления и мгновенные значения вспомогательного гармонического электрического сигнала. Для этого определяют время начала измерений мгновенных значений акустического давления с помощью осциллографа 10. На первый вход осциллографа 10 поступает сигнал с выхода генератора 9 импульсов,, время задержки которого относительно синхроимпульса генератора 2 радиоимпульсов можно регулировать. На второй вход осциллографа поступает электрический сигнал с выхода усилителя с полосовым фильтром 5. Задержку выходных импульсов генератора 9 импульсов ус45 5 14766 танавливают так, чтобы начало каждогс импульса соответствовало установив» шемуся участку сигнала на выходе усилителя с полосовым фильтром 5, Измерения начинаются после поступления импульса запуска на шину 13 запуска. При этом счетчик 12 импульсов переходит в режим счета и устанавливает сигнал с уровнем "1" на своем выходе и устанавливается в "О" после поступления на вход счетчика 12 импульсов установленного числа импульсов. Та-, ким образом, на выходе схемы 11 совпадения формируется установленное на счетчике количества импульсов. Измерения мгновенных значений напряжения и акустического давления осуществляются коррелометром 6 следующим образом, При поступлении импульса за- 20 пуска с шины 13 запуска на третий вход коррелометра 6 в последнем осу— ществляется операция сброса и коррелометр 6 переводится в исходное состояние. После поступления уровня "1" на четвертый вход коррелометра 6 со схемы 11 совпадения коррелометр 6 начинает измерять взаимную корреляционную функцию двух сигналов, поступающих на его первый и второй входы. Сигнал, формирующийся на выходе генератора 8 гармонических колебаний, является вспомогательным и поступает на второй вход коррелометра 6. Для измерений взаимной корреляци35 онной функции коррелометр измеряет мгновенные значения напряжения поступающих на его вход сигналов. После измерения установленного числа мгновенных значений напряжений коррело- 40 метр переходит в режим остановки, следующий раз режим измерений наступит после поступления на четвертый вход следующего импульса с выхода схемы 11 совпадения. Корреляционная функция, измеряемая коррелометром, отображается на осциллографе 7, По амплитуде корреляционной функции однозначно определяется акустическое давление на входе приемника 4 акустического давления с частотой вспомогательного сигнала. Согласно данному способу снимается условие ограниченности теоретической точности и точность определя- 55 ется особенностями технической реализации, как и при исследовании стационарных непрерывных сигналов. Определение амплитуды нежелательного излучения осуществляется по нескольким импульсам, при этом как бы увеличивается эквивалентная длителт ность сигнала, что, в свою очередь, позволяет провести эффективную фильтрацию сигнала. В пределе прн Ь вЂ” (Ь вЂ” количество импульсов) эквивалентная добротность способа стремится к бесконечности. Действительно, 1 1 К(? ) =11ш K(t) =1 im- i x- — -- — — Х ь ь;- Ь е е л tg т p(t)u(t- t)dt = lim — (p(t)u(t- ) —,. 7( йе+г dt÷ т,е. является идеальной взаимной корреляционной функцией. Кроме того, способ позволяет, проводить измерения при возбуждении антенны относительно короткими импульсами, что позволяет проводить измерения в ограниченных измерительных объемах (например, в гидроакустических бассейнах). Формула изобретения Способ измерения в ограниченном измерительном объеме амплитуды акустического давления нежелательного излучения в поле антенны, заключающийся в помещении приемника акустического давления в точку поля антенны, возбуждении антенны электрическим сигналом, модулированным прямоугольными импульсами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, генерируют вспомогательный гармонический электрический сигнал с частотой нежела-тельного излучения, для каждого импульса, приходящего на вход приемника акустического давления, измеряют временную зависимость акустического давления между концом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего началу прямоугольного импульса, и началом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего концу прямоугольного импульса, измеряют з эти же интервалы времени временную зави имость напряжения вспомогательного гармонического электрическото сигнала с частотой нежелательного излучения, а 1476621 30/7 l_#_0 Составитель С.Юдин Редактор О.Спесивых Техред А. Кравчук Корректор A.Îáðó÷àð Заказ 2168/57 Тираж 627 Подписное с ло, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01 амплитуду акустического давления нежелательного излучения антенны определяют по формуле Ро = f2 max К(Й) 1 /Uo. ) e где К(1) =- — --- — — ) p (t)u(t ) 1 I. Е= "е te 2 Г te г — время начала измерений на е-м импульсе; время окончания измерений на е-м импульсе; — количество импульсов, на 5 которых измеряются временные зависимости акустического давления p(t) и вспомогательного гармонического электрического напряжения u(t)g Бц — амплитуда напряжения электрического сигнала с частотой 6з .
