Способ измерения параметров пространственного затухания звука в трубопроводе

 

Изобретение относится к гидроакустическим измерениям и может быть использовано в судостроении и энергомашиностроении. Целью изобретения является расширение области применения способа, возможность его использования при наличии нескольких источников звука, прямых и обратных волн. Цель достигается тем, что в исследуемом жидкостном тракте (трубопроводе) при наличии одного или нескольких источников звука на произвольном расстоянии от них устанавливают не менее трех приемников акустического давления, причем расстояние между приемниками выбирают из условия обеспечения разницы в измеренных значениях амплитуд или фаз каждого приемника более погрешности измерений, затем замеряют амплитуды и фазы акустического давления на каждом приемнике, а параметры затухания звуковой волны (коэффициент затухания α и фазовую постоянную b ) определяют из предлагаемого соотношения. 1 ил.

Изобретение относится к гидроакустическим измерениям и может быть использовано для решения многих практически важных задач, преимущественно при исследовании процессов распространения звуковых волн в трубах или разработки методик диагностирования (поиска течей) трубопроводов энергетических установок виброакустическим методом.

Известны способы измерения коэффициента затухания (поглощения) звука, распространяющегося в жидкой среде, основанные на различных эффектах, например, методом фотометрирования или с помощью интерферометра [1] Однако эти способы требуют создания специальных условий и макетных установок для их реализации, а также применимы только в области высоких частот свыше 1 МГц и не учитывают реальных условий нагружения трубопровода.

Известен также способ непосредственного измерения параметров поглощения звука в жидкости, принятый авторами в качестве прототипа [2] Сущность способа-прототипа заключается в том, что уровни звукового давления, создаваемого источником звука, измеряются двумя приемниками давления, установленными на различных расстояниях от источника, а коэффициент затухания (поглощения) рассчитывается как отношение α где ΔP P₂ P₁, P₁ амплитудное значение давления, измеренного первым приемником, установленным на расстоянии Х от источника звука, дБ; Р₂ амплитудное значение давления, измеренного вторым приемником, установленным на расстоянии Х + ΔХ от источника звука, дБ; ΔХ расстояние между первым и вторым приемниками.

Недостатками данного способа являются: невозможность его применения в ограниченных объемах жидкости (трубопроводах), вследствие наличия в них отраженных волн от импедансных границ; низкая точность измерения параметров затухания звука из-за неучета фазовых изменений в условиях искажений в процессе распространения плоской звуковой волны; невозможность применения способа для определения такого параметра затухания звуковой волны как коэффициент затухания по фазе (фазовая постоянная) Ржевкин Н.С. Курс лекций по теории звука. М. 1960, с.81-82).

Цель изобретения расширение области применения способа. Цель достигается тем, что в исследуемом жидкостном тракте (трубопроводе) при наличии одного или нескольких источников звука, на произвольном расстоянии от них устанавливают не менее трех приемников акустического давления, например, скольких источников звука И и произвольных импедансных границах Z₁ и Z₂ устанавливают всего не менее трех приемников акустического давления П_i так, чтобы все приемники располагались с одной стороны от источников звука. При этом расстояние между приемниками акустического давления ΔХ выбирают из условия обеспечения разницы в измерении значений амплитуд и фаз каждого приемника больше погрешности измерений. Затем замеряют амплитуды P_io и фазы ϕ_io акустического давления на каждом приемнике, а параметры затухания звуковой волны (коэффициент затухания α и фазовую постоянную β) рассчитывают по формулам d lnL; β ϕ_L где L
ϕ_L= arctg
К
ϕ_к= arctg
a_o=
ϕ_a= arctg
P_i,o и ϕ_{i, o} соответственно амплитуда и фаза акустического давления, измеренного i-м приемником, дБ,
i 1,2,n;
n количество приемников акустического давления, n ≥ 3;
ΔХ расстояние между соседними приемниками акустического давления, м.

На схеме, представленной на чертеже, обозначено:
И источник звука;
П₁, П₂.П_i.П_n приемники акустического давления, установленные в сечениях 1-1, 2-2,i-i,n-n на расстояниях Х₁, Х₂=Х₁+ +ΔХ,X_i X_i-1+ ΔX.X_n=X_n-1+ ΔX звука соответственно;
ΔХ расстояние между соседними приемниками акустического давления;
d диаметр трубопровода;
Z₁ и Z₂ некоторые произвольные, неравные между собой импедансы на входе и выходе трубопровода.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАТУХАНИЯ ЗВУКА В ТРУБОПРОВОДЕ, заключающийся в том, что в трубопроводе при наличии источника звука устанавливают два разнесенных между собой приемника акустического давления и измеряют амплитуды акустического давления каждым из приемников, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа в условиях наличия нескольких источников звука и произвольных импедансных границах, с одной стороны от источников звука в трубопроводе устанавливают не менее одного дополнительного приемника акустического давления, все приемники располагают с одной стороны от источников звука, а расстояние между приемниками выбирают из условия обеспечения разницы в измерении значений амплитуд или фаз каждого приемника больше погрешности измерений, измеряют амплитуды и фазы установленных приемников акустического давления, а параметры затухания рассчитывают по формулам








P_i,o, ϕ_i,o соответственно амплитуда и фаза акустического давления, измеренного i-м приемником, дБ;
i 1, 2, n;
n количество приемников акустического давления, n ≥ 3;
ΔX расстояние между двумя соседними приемниками акустического давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1