Способ градуировки приемника градиента давления

 

Применение: акустика. Сущность изобретения: при проведению градуировки приемников градиента давления, заключающейся в размещении градуируемого приемника градиента давления и образцового приемника давления в поле сферической волны, причем ось наибольшей чувствительности приемника совпадает с нормалью к фронту волны, и измерении электрических сигналов с выходов приемников, приемник градиента давления затем поворачивают на 180° относительно оси, проходящей через его фазовый центр перпендикулярно оси наибольшей чувствительности, повторяют измерение электрического сигнала с его выхода и его результат используют вместе с предыдущими для расчета чувствительности приемника градиента давления к градиенту давления и давлению. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Н 04 8 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848009/10 (2.2) 10.05.90 (46) 07.05.92, Бюл, bh 17 (71) Акустический институт им. акад. Н.Н.

Андреева (72).В.З. Галутин и Г.M. Волк (53) 634.232(088,8) (56) Родин Ф.В., Тонаканов О.С. Калибровка градиентных гидрофонов в незаглушенном гидробассейне. — Вестник Московского университета. Сер. 3, 1980, т. 21, hL 5, с. 83 — 85. (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ПРИЕМНИКА

ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ (57) Применение: акустика. Сущность изобретения:. при проведении градуировки приемников градиента давления, заключаИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки приемников градиента давления, в том числе и тех, которые обладают паразитной чувствительностью к давлению в воздушной и водной средах как в свободном пространстве, так и в условиях ограни- ченного объема, например в звукомерной камере, в гидроакустическом бассейне.

Известен способ градуировки приемников градиента звукового давления, который заключается в создании в некотором резервуаре, наполненном водой, стоячей плоской. звуковой волны, такой, чтобы в центре объема было нулевое давление и максимальная колебательная скорость. Градуируемый приемник помещают в центре резервуара таким образом, чтобы направление оси наибольшей чувствительности совпадало с нормалью к фронту волны, Величина гради„„5Q„„1732501 А1 ющейся в размещении градуируемого приемника градиента давления и образцового приемника давления в поле сферической волны, причем ось наибольшей чувствител ьности приемника совпадает с нормалью к фронту волны, и измерении электрических сигналов с выходов приемников„приемник градиента давления затем поворачивают на

180 относительно оси, проходящей через

его фазовый центр перпендикулярно оси наибольшей чувствительности, повторяют измерение электрического сигнала с его выхода и его результат используют вместе с предыдущими для расчета чувствительности приемника градиента давления к градиенту давления и давлению. 2 ил.

1ента звукового давления контролируется с помощью двух приемников давления. Однако частотный диапазон, в котором -может а проводиться градуировка, весьма ограничен (3 — 2500 Гц), расширение диапазона требует значительного увеличения веса установки, с помощью которой проводятся измерения.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ градуировки гидроакустических приемников градиента давления в незаглушенном гидробассейне.

Способ заключается в размещении в поле сферической волны образцового приемника давления и градуируемого приемника при совпадении его оси наибольшей чувстви. тельности с направлением нормали к фронту волны, измерении электрических сигналов с выходов приемников(0Р и Ug} и расчета по результатам измерений чувстви1732501 тельности приемника градиента давления ! yg по формуле где уро — чувствительность образцового приемника давления; k - 2a f/c; f — частота звукового сигнала; с — скорость звука в среде измерения; r — расстояние между фазовыми центрами излучателя и приемника, К недостаткам известного способа можно отнести то, что он позволяет с требуемой точностью проводить градуировку только тех приемников градиента давления; которые в силу своих конструктивных особенностей воспринимают принципиально только градиент давления, а на другие компоненты звукового поля (например, давление) реагировать не могут.

Однако в ряде случаев приемники градиента давления имеют паразитную чувствительность к давлению, которая, в частности, определяет минимум их характеристики направленности. К таким приемникам относятся, например, те. в которых сигнал, пропорциональный градиенту давления, получается в результате вычитания двух или нескольких сигналов„пропорциональных давлению,. При градуировке таких приемников известным способом возникает значительная погрешность.

Цель изобретения — повышение точности и информативности градуировки.

На фиг, представлена блок-схема устройства для реализации способа градуировки приемника градиента давления; на фиг.

2 — графики, Устройство включает в себя излучатель

1, создающий сферическую волну, образцовый приемник 2 давления, градуируемый приемник 3 градиента давления, узел 4 вращения приемника градиента давления вокруг оси, проходящей через его фазовый центр перпендикулярно оси наибольшей чувствительности .

Излучающий тракт, помимо излучателя

1, включает в себя перестраиваемый генератор 5 звуковых частот и усилитель 6 мощности.

Приемный трак, помимо приемника, включает в себя предварительный усилиг. тель 7, узкополосный фильтр 8, самописец 9 уровня, Образцовый приемник давления и приемник градиента давления могут размещаться либо по очеред в одной точке поля, либо одновременно в таких точках поля, в которых его параметры (давление, его градиент) одинаковы.

Способ градуировки приемника градиента давления осуществляют следующим образом.

В гидроакустическом бассейне (эвуко5 мерной камере, водоеме) в точке, равноудаленной от его. границ, размещают. излучатель 1, формирующий сферическую звуковую волну, В поле сферической волны на равном расстоянии от излучателя разме10 щают образцовый приемник 2 давления и градуируемый приемник 3 градиента давления. Приемник 3 градиента давления устанавливают таким образом, чтобы его ось 10 наибольшей чувствительности совпадала с

15 направлением нормали 11 к фронту излучаемой волны, Величина r, соответствующая расстоянию между фазовыми центрами излучателя и приемника, должна удовлетворять следующим условиям:

20 г «а/2, kr < 1, г > 2(L, + L, )/Л, где Л= c/f, k = 2 жЯ, L<, Ln — габаритные размеры излучателя и приемника соответст25 венно; а — наименьший размер бассейна (глубина водоема); с — скорость звука в среде: f — частота излучаемого сигнала.

Производят изменение электрических сигналов с выходов приемника 3 градиента

30 давления и образцового приемника 2 давления, Далее приемник 3 градиента давления поворачивают на 180 вокруг оси, проходящей через его фазовый центр, перпендикулярно оси наибольшей чувствительности, и

35 повторяют измерение электрического сигнала с его выхода.

Величина напряжения Ug на выходе градуируемого приемника 3 градиента давления в поле сферической волны составит

Ug = /Р/(/ yp/ + — / yg//yp/cos д+

+ /уц/ cos 0(k + — ))"

2 1/2

Я где Р = ypp Up, Up напряжение на выходе образцового приемника 2 давления, чувствительность которого ) р, yg, р чувстви" тельности приемника градиента давления к градиенту давления и давлению соответственно; Π— угол между осью наибольшей чувствительности приемника и нормалью к волновому фронту.

В условиях сферической волны величины напряжений Ug1, 0 2 на выходе приемника градиента давления, обладающего чувствительностью к давлению, сооТ88ТсТ1732501 вующие О= 0 и О= 180О, отличаются друг от друга на величину

О „— О, =/Р/ —,/у /у, .

Измерив значения 09 и U92, рассчитывают значение чувствительности у9 приемника градиента давления к градиенту давления из выражения

/у9/k =

2 (1+1/К г ) и чувствительность ур приемника-градиента давления к давлению из выражения

/pð/ = А2г/2/у9/, где A> = (09 + 092)/2Р;

А2 = (09„— 0292)/2Р2;

Р=ур Ор k=2 !с.

Величина /ур/ определяет чувствительность приемника»градиента давления в минимумах характеристики направленности.

Измерения по предлагаемому способу» могут быть использованы и для градуировки комбинированных приемников, имеющих каналы, сигналы на выходе которых пропорциональны градиенту давления и давлению.

Формула изобретения

Способ градуировки приемника градиента давления, заключающийся в размещении в поле сферической волны на равном расстоянии от излучателя образцового приемника давления и градуируемого приемника градиента давления при совпадении его оси наибольшей чувствительности с направлением нормали к фронту волны, измерении электрических сигналов с выходов преимников и расчете по результатам измерений чувствительности приемника градиента давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности градуировки после измерения сигналов с выходов приемника градиента

5 давления и образцового приемника давления, приемник градиента давления поворачивают на 180 вокруг оси, проходящей . через его фазовый центр перпендикулярно оси наибольшей чувствительности, повторя10 ют измерения электрического сигнала с выхода приемника градиента давления, а при расчете находят чувствительность у9 приемника градиента давления к градиенту давления из выражения

А + Af К2 .2+1

2 (1+1/К г ) и чувствительность ур приемника градиента

20 давления к давлению из выражения

/ур/ = A2r/2/ó9/, 25 091 + 092, 2 2 где А1=

2Р2

U91 092.

2 2

А2 =

Р =уро Uð

k = 2mf/с, U9 U92 — напряжение на выходе при35 емника градиента давления до и после поворота на 180О; уро — чувствительность образцового приемника давления;

Ор — измеренное напряжение на его вы"0 ходе;

r — расстояние между фазовыми центрами излучателя и приемников;

f — частота излучаемого сигнала; с — скорость звука в среде.

1732501

1732501 ( Ц

%,с д

И. ф н ь л

Ъс ь

Оу

И цф

® л ) ф

R <

1ф

Составитель И,Попова

Техред М.Моргентал

Корректор М.Кучерявая

Редактор Н.Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1591 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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