Способ проверки пьезоэлектрического гидрофона без демонтажа с объекта установки



Способ проверки пьезоэлектрического гидрофона без демонтажа с объекта установки

 


Владельцы патента RU 2439841:

Закрытое акционерное общество "МЕРА" (RU)

Изобретение относится к области поверки пьезоэлектрических гидрофонов и определения возможности их дальнейшего использования без демонтажа с объекта эксплуатации. Техническим результатом изобретения является существенное уменьшение временных и материальных затрат на определение работоспособности пьезоэлектрического гидрофона при периодических поверках. При осуществлении способа возбуждают пьезоэлектрический гидрофон, снимают значение напряжения на выходе и вычисляют коэффициент преобразования, по значению которого делают вывод о состоянии пьезоэлектрического гидрофона. При этом возбуждают пьезоэлектрический гидрофон нормированным электрическим сигналом последовательно на частотах, составляющих рабочий диапазон пьезоэлектрического гидрофона, путем подачи от внешнего генератора синус-сигнала напряжения замещения гидроакустического давления гидрофона, полученного в результате измерения падения напряжения на резисторе, включенном относительно пьезоэлектрической части гидрофона на землю и находящемся во встроенном усилителе, возбужденного при первичной поверке заданным значением гидроакустического давления на заданной частоте. 1 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения метрологических характеристик пьезоэлектрического гидрофона (далее - ГД), входящего в состав средств измерения физических величин звукового давления в водной среде, в частности в случаях невозможности его демонтажа для периодической поверки.

Одной из основных характеристик пьезоэлектрического гидрофона является коэффициент преобразования (далее Мi), который определяют при поверке прибора в установленный межповерочный интервал по стандартной методике МИ 1620-92 ГСИ «Государственная поверочная схема для средств измерений звукового давления в водной среде в диапазоне частот 1×10-3÷2×102 кГц». Данное решение выбрано в качестве прототипа.

Для поверки пьезоэлектрического гидрофона его демонтируют и отправляют в поверочную лабораторию, что приводит к значительным временным и финансовым затратам. Размещение поверочной установки вблизи установленных ГД, например в условиях корабля, невозможно.

Таким образом, существует потребность в создании способа поверки пьезоэлектрического гидрофона, обеспечивающего получение достаточно полной и надежной информации о состоянии ГД, а также значительное снижение трудоемкости процесса поверки.

Поставленная задача решается за счет того, что если в известном способе поверки пьезоэлектрического гидрофона с демонтажом его с объекта установки возбуждают пьезоэлектрический гидрофон в лабораторной поверочной установке, снимают значение напряжения на выходе и вычисляют коэффициент преобразования, по значению которого делают вывод о состоянии пьезоэлектрического гидрофона, то согласно заявленному решению возбуждают гидрофон нормированным электрическим сигналом последовательно на частотах, составляющих рабочий диапазон гидрофона, путем подачи от внешнего генератора синус-сигнала напряжения замещения гидроакустического давления гидрофона, полученного в результате измерения падения напряжения на резисторе, включенном относительно пьезоэлектрической части гидрофона на землю и находящемся во встроенном усилителе, возбужденного при первичной поверке заданным значением гидроакустического давления на заданной частоте.

Технический результат заявляемого способа заключается в том, что благодаря использованию обратного пьезоэлектрического эффекта для возбуждения гидрофона, установленного на объекте контроля, электрическим сигналом от синус-генератора нормированным по величине напряжением Uзам, появляется возможность поверки пьезоэлектрического гидрофона без его демонтажа с места установки и доставки в поверочную лабораторию. При реализации заявленного способа с помощью дополнительного устройства (адаптера) при первичной поверке определяют значение напряжения замещения Uзам эквивалентной электрической схемы гидрофона со встроенным усилителем, а при периодической поверке возбуждают гидрофон напряжением замещения Uзам, затем по измеренному отклику Uвых гидрофона вычисляют коэффициент преобразования Mi, и исходя из требований к погрешности коэффициента преобразования делается вывод о качестве датчика, т.е. неуходе Мi из границ заданной погрешности.

Заявленное решение не известно заявителю из доступных источников информации, т.е. соответствует критерию охраноспособности «новизна». Заявленный способ содержит новую совокупность существенных признаков, не вытекает очевидным образом из существующего уровня техники и отвечает требованиям критерия «изобретательский уровень». Заявляемый способ может быть реализован промышленным путем с использованием известных технических средств.

На чертеже показана блок-схема соединений для определения напряжения замещения гидроакустического возбуждения гидрофона. На схеме показаны: пьезоэлектрическая головка гидроакустическая 1, предусилитель 2, вольтметр 3, генератор 4 и резисторы R1 и R2.

Напряжение Uзам эквивалентно гидроакустическому возбуждению гидрофона (т.е. напряжению замещения холостого хода эквивалентной электрической схемы гидрофона) заданным гидроакустическим давлением Р. По измеренному отклику Uвых гидрофона вычисляют коэффициент преобразования Мi, который по определению равен

Напряжение Uзам определяют в лабораторных условиях при первичной поверке.

Для этого при первичной поверке определяют дополнительную характеристику гидрофона, которая названа "напряжением замещения гидроакустического возбуждения гидрофона" (Uзам). Технически это осуществляют следующим образом. Гидрофон подключают, как показано на фиг 1.

На испытуемый гидрофон воздействуют гидроакустическим давлением Р=100 Па на частоте f=1000 Гц.

На выходе гидрофона появится электрический сигнал Uвых1. Фиксируют величину Uвых1. Затем при Р=0 Па подают через резистор R2 сигнал от генератора такой величины, чтобы уровень выходного напряжения Uвых2 на гидрофоне был равен уровню Uвых1. По достижении равенства Uвых2=Uвых1 измеряют падение напряжения на резисторе R1, которое является искомым напряжением замещения Uзам гидроакустического возбуждения гидрофона.

Определяют величину Uзам i на частотах 1/1-октавного ряда, входящих в рабочий диапазон ГД. Значения Uзам i фиксируют в паспорте гидрофона.

Если от генератора синус-сигнала последовательно подать через резистор R2 напряжение Uзам i на частотах 1/1-октавного ряда, входящих в рабочий диапазон ГД, то на выходе появится сигнал Uвых i пропорциональный гидроакустическому давлению 100 Па. Искомые коэффициенты преобразования Mi вычисляют по формуле

По результатам измерений вычисляют среднее арифметическое значение коэффициента преобразования гидрофона Мср и неравномерность частотной характеристики гидрофона Θчх по формуле:

где Mmin и Мmах (мВ/Па) - минимальное и максимальное значения чувствительности гидрофона в заданных диапазонах частот.

Таким образом, заменив нормированное гидроакустическое воздействие на гидрофон электрическим воздействием, мы получили одинаковое возбуждение гидрофона. Нормированным сигналом электрического возбуждения является напряжение Uзам.

Для примера изложены результаты определения Uзам для гидрофона Г61Н зав. №26. Измерения проводились в диапазоне частот (5-10000) Гц. Тем самым, получены результаты, позволяющие проследить изменение коэффициента преобразования с изменением частоты, т.е. определить неравномерность частотной характеристики, которую необходимо определять при поверке в соответствии с требованиями МИ 1620-92 ГСИ.

Таблица 1
Напряжение замещения Uзам гидрофона Г61Н зав. №26
f, Гц Р, Па Uвых, мВ Коэффициент преобразования Uзам, мВ
мВ/Па дБ, отн. 1 мкВ/Па
5 100 930 9,3 79,4 21,8
16 100 930 9,3 79,4 21,8
31,5 100 930 9,3 79,4 21,8
63 100 920 9,2 79,3 21,8
250 100 920 9,2 79,3 22,1
500 100 900 9,0 79,1 21,7
1000 100 850 8,5 78,6 20,6
2500 100 740 7,4 77,4 18,1
5000 100 632 6,3 75,9 13,2
10000 100 520 5,2 74,3 10,8

Заявляемый способ дает возможность значительно уменьшить затраты на определение возможности применения виброизмерительных гидрофонов в составе измерительных информационных систем при периодических поверках.

Способ поверки пьезоэлектрического гидрофона без демонтажа его с объекта установки, при котором возбуждают пьезоэлектрический гидрофон, снимают значение напряжения на выходе и вычисляют коэффициент преобразования, по значению которого делают вывод о состоянии пьезоэлектрического гидрофона, отличающийся тем, что возбуждают пьезоэлектрический гидрофон нормированным электрическим сигналом последовательно на частотах, составляющих рабочий диапазон гидрофона, путем подачи от внешнего генератора синус-сигнала напряжения замещения гидроакаустического давления гидрофона, полученного в результате измерения падения напряжения на резисторе, включенном относительно пьезоэлектрической части гидрофона на землю и находящемся во встроенном усилителе, возбужденного при первичной поверке заданным значением гидроакустического давления на заданной частоте.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области средств построения управляющих и информационных систем автоматизации технологических процессов, а конкретно к технике сбора, передачи, обработки и отображения информации, необходимой для оперативного контроля и управления производственным процессом.

Изобретение относится к области акустики, в частности к способам и устройствам для коррекции воспроизведения акустического сигнала электроакустическим преобразователем, и может быть применено для улучшения параметров воспроизведения акустических сигналов различных электроакустических преобразователей.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для градуировки гидрофонов по полю в условиях реверберационного поля, возникающего при непрерывном излучении звуковой волны в незаглушенном гидроакустическом бассейне.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для градуировки и калибровки линейных приемных гидроакустических измерительных антенн в лабораторных условиях.

Изобретение относится к измерению разборчивости речи и предназначено для оценки защиты объектов от несанкционированной утечки акустической речевой информации в реальных условиях.

Изобретение относится к измерению разборчивости речи и предназначено для оценки защиты объектов от несанкционированной утечки акустической речевой информации в реальных условиях.

Изобретение относится к измерению максимально возможной разборчивости речи в крайне неблагоприятных условиях, в шуме, при малых отношениях сигнал/шум и предназначено, в основном, для определения защиты объектов при утечке речевой информации по нескольким каналам утечки одновременно.

Изобретение относится к измерению максимально возможной разборчивости речи в крайне неблагоприятных условиях, в шуме, при малых отношениях сигнал/шум и предназначено в основном для определения защиты объектов при утечке речевой информации по нескольким каналам утечки одновременно.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для экспресс-оценки характеристики направленности гидроакустического излучателя (ХНГИ). .

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для абсолютной комплексной градуировки гидрофонов (Г) по полю, в результате которой получают модуль и фазовый угол чувствительности Г для акустического центра Г. Сущность: известный метод взаимности дополняется повторением действий метода взаимности для пары обратимый преобразователь (ОП) - градуируемый Г после поворота Г на 180°. В результате этого измеряют изменение временной задержки сигнала ОП, принятого Г, при изменении направления приема гидрофона с исходного на противоположное, и вычисляют набег фазы, соответствующий измеренной временной задержке на частоте эксперимента. Затем Г и ОП облучают излучателем и вновь повторяют известные действия метода взаимности. Полученное значение набега фазы вносят как поправку при определении фразового угла комплексной чувствительности Г. Технический результат: устранение погрешности фазовой градуировки Г, возникающей вследствие несовпадения геометрического и акустического центров Г. 1 ил.

Изобретения относятся к измерительной технике и метрологии и могут быть использованы для проверки работоспособности измерительных трактов (ИТ), работающих в тяжелых рабочих условиях. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является контроль работоспособности ИТ. Данный технический результат достигают за счет того, что на измерительный преобразователь (ИП) ИТ подают при отключенном ИП сначала первый тестовый сигнал (в виде сигналов белого шума), а затем второй, но другой спектральной плотности. Затем измеряют отклики ИТ на первый и второй тестовые сигналы. Если отклики на тестовые сигналы находятся в том же соотношении, что и сами тестовые сигналы, то диагностируют работоспособность ИТ. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при градуировке гидрофонов (Г) в измерительном бассейне методом взаимности. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности градуировки Г методом взаимности при использовании тонально-импульсных сигналов. Данный технический результат достигают за счет того, что в качестве тонально-импульсного сигнала в стандартном методе градуировки Г методом взаимности используют однопериодные тонально-импульсные сигналы с гауссовой огибающей. 3 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при градуировке гидрофонов (Г) в измерительном бассейне методом сличения. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности градуировки Г методом сличения при использовании тонально-импульсных сигналов. Данный технический результат достигают за счет того, что в качестве тонально-импульсного сигнала в стандартном методе градуировки Г методом сличения используют однопериодные тонально-импульсные сигналы с гауссовой огибающей. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, метрологии и гидроакустике и может быть использовано для бездемонтажной проверки рабочего состояния гидроакустического тракта в натурных условиях. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение необходимости проведения температурных измерений при практической реализации изобретения. Сначала на вход проверяемого гидроакустического тракта подключают эквивалент с узкополосным спектром одной величины, а затем подключают электрический эквивалент с узкополосным спектром другой величины. На выходе проверяемого тракта берут отношение получаемых откликов подаваемых тестовых сигналов. При равенстве этого отношения с отношением тестовых сигналов диагностируют исправность гидроакустического тракта. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, метрологии и гидроакустике и может быть использовано для бездемонтажной проверки рабочего состояния гидроакустического тракта в натурных условиях. На вход проверяемого гидроакустического тракта подают тестовые сигналы в виде тепловых шумов Джонса с разными спектрами. Измеряют отклики указанного тракта на тестовые сигналы. Определяют отношение получаемых откликов подаваемых тестовых сигналов и отношение самих тестовых сигналов. При равенстве этих отношений диагностируют исправность гидроакустического тракта. Технический результат заключается в устранении необходимости проведения температурных измерений при определении работоспособности гидроакустического тракта в натурных условиях. 1 ил.

Изобретение относится к способам контроля эффективности защиты речевого сигнала от утечки по техническим каналам. Технический результат заключается в повышении достоверности оценки защищенности речевой информации. Измеряют октавные уровни сигнала и шума в выбранной контрольной точке. Определяют радиус оптимальной зоны размещения датчиков виброакустического сигнала (ДВАС). Рассчитывают оптимальное количество ДВАС, способных осуществлять перехват речи по техническим каналам утечки информации (ТКУИ). Рассчитывают максимальную формантную разборчивость речи по оцениваемому ТКУИ. На основе значений максимальных формантных разборчивостей речи, полученных по отдельным ТКУИ, с использованием разработанной зависимости, учитывающей взаимный «вес» ТКУИ, определяют координаты оптимальной точки размещения ИАС в помещении. Определяют формантные разборчивости речи для контролируемых ТКУИ при оптимальных размещении и ориентации ИАС в помещении. Рассчитывают максимальную формантную разборчивость речи по совокупности оцениваемых ТКУИ, которая пересчитывается в выходной показатель - интегральное значение словесной разборчивости речи, перехватываемой из помещения. Полученный выходной показатель сравнивают с нормативным значением, на основании чего делается вывод о соответствии результатов оценки требованиям норм защиты речевой информации.

Изобретение относится к акустической метрологии, в частности к способу определения чувствительности гидроакустического приемника. Согласно способу излучатель, эталонный гидрофон с известной чувствительностью и градуируемый приемник располагают в бассейне с водой при известных расстояниях между излучателем и приемником и излучателем и опорным гидрофоном. Излучатель возбуждают электрическим сигналом и измеряют ток через излучатель и выходные напряжения приемника и опорного гидрофона. Определяют передаточные импедансы по полю пары излучатель - градуируемый приемник и пары излучатель - опорный гидрофон. Определяют чувствительность по полю градуируемого гидроакустического приемника к звуковому давлению по формуле метода сличения. Чувствительность по полю гидроакустического приемника к векторным величинам гидроакустического поля определяют, основываясь на связи между звуковым давлением и измеряемой приемником векторной величиной в свободном поле сферической звуковой волны, пересчитывая результат к условиям плоской бегущей звуковой волны. Технический результат - повышение точности измерений за счет расширения контролируемого частотного диапазона. 1 ил.
Наверх