Способ определения кавитационно опасных участков на поверхности излучающей акустической антенны
Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для определения места размещения датчиков кавитации на поверхности излучающих многоэлементных акустических антенн. Способ основан на измерении для каждого преобразователя подводимого напряжения, частот резонанса и антирезонанса, напряжений резонанса и антирезонанса, электрической емкости, модуля полного внутреннего сопротивления, измеряемого в воде и воздухе, и вычислении давления в соответствии с выражением , где F<SB POS="POST">I</SB> - давление приведенной точки преобразователя в антенне I - порядковый номер измеряемого преобразователя φ = 3,14159 F<SB POS="POST">P</SB> - резонансная частота I - го преобразователя F<SB POS="POST">а</SB> - частота антирезонанса I-го преобразователя U<SB POS="POST">р</SB> - напряжение на частоте резонанса I-го преобразователя U<SB POS="POST">а</SB> - напряжение на частоте антирезонанса I-го преобразователя M<SB POS="POST">экв</SB> - эквивалентная масса I-го преобразователя, приведенная в конструкторской документации на него C<SB POS="POST">эл</SB> - электрическая емкость I-го преобразователя /Z<SP POS="POST">в</SP>°<SP POS="POST">да</SP> - модуль полного внутреннего сопротивления I-го преобразователя, измеренного в воде F<SB POS="POST">H</SB> - частота, на которой измеряется F<SB POS="POST">I</SB> C<SB POS="POST">эл</SB> - частота, на которой измеряется C<SB POS="POST">эл</SB> /Z°°<SP POS="POST">зд</SP>/ - модуль полного внутреннего сопротивления преобразователя, измеренного в воздухе U<SB POS="POST">I</SB> - электрическое напряжение, подведенное к I-му преобразователю в антенне, по максимальному значению которого судят о расположении кавитационно опасных участков антенны. 2 ил.
COOS СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2fif С т 1/2t(f C г — Z водт j
Ni Эл1 Н(9А I
F =U 2 f
Р1
Z (° 3/2/l fu С л.
1/2И„, С,„,.- Z 8 33 (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4416127/24-28 (22) 25 ° 04.88 (46) 07.05.90. Бюл. Р 17 (72) А.В. Кошуков и Ю.Ю. Добровольский (53) 620.179:16 (088.8) (56) Р.Дп. Боббер. Гидроакустические измерения. M.: Мир, с. 34. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАВИТАЦИОННО
ОПАСНЫХ УЧАСТКОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ АКУСТИЧЕСКОИ АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к ультрагде F. — давление приведенной точки
1 преобразователя в антенне; i --порядковый номер измеряемого преобразователя; ((= 3,14159; f >,. резонансная частота i-го преобразователя; f ;— частота антирезонанса 1 го преобразователя; U<,. - напряжение на частоте резонанса i-ro преобразователя;
U с„ i— напряжение на частоте антирезонанса i-го преобразователя; И 3 S эквивалентная масса i-го преобразователя, приведенная в конструкторской
r документации на него; С „; - электрическая емкость i-го преобразовате,.ЯО„„1562842 А 1 (g))g С О! И 29/02
2 звуковой технике и может быть использовано для определения места размещения датчиков кавитации на поверхности излучающих многоэлементных акустических антенн, Способ основан на иэ" мерении для каждого преобразователя подводимого напряжения, частот резонанса и антирезонанса, напряжений резонанса и антиреэонанса, электрической емкости, модуля полного внутреннего сопротивления, измеряемого в воде и воздухе, и вычислении давления в соответствии с выражением, Вод ю ля; . — модуль полного внутреннего 1 сопротивления i-го преобразователя, измеренного в воде; fя, — частота на которой измеряется F,.; С, — частота на которой измеряется С„„;
„ЬО Я ! 2 . — модуль полного внутреннего
1 сопротивления преобразователя, иэ-! меренное в воздухе; U. — электрическое напряжение, подведенное к
i-му преобразователю в антенне, по максимальному значЕнию которого .судят о расположении кавитационно опасных участков антенны. 2 ил.
1562842 воэв Е ! Ем!
» э
lZ I +! Z„l (3) Изобретение относится к области ультразвуковой техники и может быть использовано для определения места размещения датчиков кавитации на по- 5 верхности излучающих многоэлементных гидроакустических антенн больших волновых размеров, работающих в условиях кавитационных ограничений среды.
Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения звукового давления при определении кавита\ ционно опасных участков в многоэлементных антеннах больших волновых раз-! меров путем исключения измерения ха- 15 рактеристик звуковых полей антенны, так как измерения производятся на поверхности преобразователей.
На фиг.! представлена эквивалентная электромеханическая схема преоб- 20 разователей в воздухе; на фиг.2 то же, в воде.
Способ определения кавитационно опасных участков на поверхности излучающей многоэлементной гидроакусти- 25 ческой антенны может быть реализован следующим образом.
Измерения производятся в воздухе и в воде.
Измерения в ° воздухе состоят из следующих операций:
Измеряют электрическую емкость каждого преобразователя в антенне и определяют модуль импеданса Е по формуле 35
< 1 !
Š1= — — — —
2ИнС 9л где и = 3, 14159;
f н — частота, на которой измеряют электрическую емкость.
Измеряют модуль полного импеданса каждого преобразователя в антенне !
Е t в соответствии с РД 5.0542-86. 45
Определяют механическую составляющую модуля Е м полного импеданса каждого преобразователя в антенне.
Так как из эквивалентной схемы преобразователя в воздухе (фиг.1) вытека-50 ,ет, что воэд !Еу .!Ем! ! Z (2)
f+ !Ем! то модуль механического импеданса 55 равен
n = 2И
P где М вЂ” эквивалентная масса преобэкв разователя антенны, Измерения в воде состоят из следующих операций.
Измеряют модуль импеданса каждого преобразователя антенны !Е в со6034 ответствии с РД 5.0542-86.
Определяют сумму модулей механического импеданса I Е и импеданса излучения I Zs так как из эквивалентной схемы преобразователя в воде (фиг.2).вытекает, что води IZ I . Ем + Ер1 )
IZ I+ lZ !+ !Ез! то сумма! Е + I Z I = "--,— — ""-«в — (5) м s IZ !Z од«! .Е
Из формулы (5), используя выражение (3), получим!
Е воа !Е «!Еэюаа! (6) Давление F развиваемое на поверх" ности каждого преобразователя антенны, равно (7) F = Z где — колебательная скорость точки приведения преобразователя.
Известно,что колебательная скорость
U n
Ем Ев (8) где U — электрическое напряжение, подводимое к преобразователю антеннъц
n - коэффициент трансформации преобразователя.
Измеряют частоты резонанса f >, антирезонанса fz, напряжение резонанса
Up и антирезонанса U каждого преобразователя в антенне в соответствии с ОСТ 5.8361-75 и РД 5.9122-73 соответственно.
Определяют коэффициент трансформации и каждого преобразователя в антенне по формуле (в сочетании с РД
5. 9122-73) 62842 вела 1
1 ° »
2И С х(1 вел» (— — --tZ
2Г(Е>q Сэ л
iC3hi
soa< 1
)Z е 2И„; Св„; (9) 15
1/2"" "f u; C > < вола 1
12
2Ин Срл . к(1
1 вода (— — — — tz t)
2в f С,„; м д 1
2вйи.. Сэд
1 воэл
)! (т где F,.
5 -15
Таким образом, подставляем выражения (1) — (6) и (8) в формулу (7), 2Н f 1(1 — — -) (- —, — ) М
1 f pi Upi ЛЛю ри везл 1 Е . 1-x — — --г-—
2 tlf С ал
1 воэе
Г
По максимальному значению F определяем кавитационно опасный участок в антенне, где необходимо установить
I датчик кавитации.
Произведем сравнительную оценку погрешности измерения давления известным и предлагаемым способами.
Для оценки суммарной погрешности измерения давления можне оценить"погрешность измерения его параметров: т электрической емкости С,„; модуля импеданса, измеренного в воздухе вввА Z t; модуля импеданса, измеренвм 30 ного в воде Z > t; частот резоначса f < и антирезонанса f ; напряжений резойанса U р и антирезонанса U<, В ссоответствии с нормативным документом суммарная погрешность измерет ния электрической емкости прибо- 35 сЭл ром Е8-2 составляет 0,25%; суммарная погрешность измерения модуля полного сопротивления Ц 2 составляет 6-13%, суммарная погрешность измерения частот резонанса Е и антирезонанйр са E g в зависимости от механической
О добротности преобразователя составляет 0,7-8%; суммарная погрешность измерения напряжений резонанса Е и антирер зонанса Еу составляет 1,5-4Х при использовайии вольтметра типа ВЗ-40.
SO
Суммарная погрешность способа, представляющая собой среднеквадратичную сумму составляющих погрешностей
Е 1,5Х Е < ф 1 Ер 8„P "а 55
Таким образом, погрешность предлагаемого способа минимум в 2 раза ниже, чем погрешность известного. определяем давление, развиваемое на
i-м преобразователе в антенне
Формула изобретения
Способ определения кавитационно опасных участков на поверхности излучающей акустической антенны, .заключающийся в том, что измеряют электрофизические параметры акусти еской антенны, по которым определяют акустическое давление на ее поверхности излучения, о т, л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения акустического давления при определении кавитационно опасных зон в многоэлементных антеннах боль" шнх волновых размеров, в качестве злектрофизических параметров зкустической антенны измеряют в воде и ь воздухе для каждого преобразователя акустической антенны подводимое электрическое напряжение, частоты резонанса и антирезонанса, напряжения резонанса и антирезонанса, электр- : ескую емкость, мсдуль полного внут" реннего сопротивления акустн еское на поверхности излучения акустическое давление определяют по вависииости а
f Ur -U (1 — — -) (---,— -) . М . С
+U . экие; ул
U, .2fif
fà Upi
1 акустическое давление точки преобразователя в антенне; электрическое напряжение, подведенное к i-му преобразователю в антенне; порядковый номер измеряемого преобразователя;
1562842
f*c
М
3kS. 1
Составитель О, Несова ,Редактор Л. Гратилло Техред И.Дидык Корректор М. Пожо
Заказ 1062 Тираж 502 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 резонансная частота i-го преобразователя; частота антирезонанса
ro преобразователя; напряжение -на частоте резонанса i-го преобразователя; напряжение на частоте антирезонанса i-го преобразователя; эквивалентная масса i-го преобразователя, приведенная в конструкторской документации на него;
С „. - электрическая емкость го преобразователя; Ех,. - модуль полного внутренне5
ro сопротивления i-го преобразователя, измеренный в воде;
f„; - частота, на которой измеряется F,.;
IZ; 11- модуль полного внутреннего сопротивления преобразователя, измеренный в воздухе, по максимальному значению Р судят о расположении кавитационно опасных
15, участков:антенны.
