Способ определения фазового угла комплексной чувствительности гидрофона методом взаимности



Способ определения фазового угла комплексной чувствительности гидрофона методом взаимности

 


Владельцы патента RU 2509441:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ И РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИФТРИ") (RU)

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.

 

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.

При определении фазового угла чувствительности Г методом взаимности неизбежно возникает задача точного измерения расстояний между Г, обратимым преобразователем (ОП) и излучателем (И). Задача возникает из-за того, что Г, ОП и И представляют собой физические тела определенных размеров и формы, а не геометрические точки. С другой стороны, градуировка методом взаимности предполагает обязательное ориентирование градуируемого Г опорным направлением на ОП и И, что требует разворота Г на 180°. Чтобы обеспечить точное измерение фазового угла Г необходимо, чтобы Г не смещался относительно исходного положения при вращении (переориентировании). Такое смещение может вызвать малая прецессия в механизме поворота (влияние которой "усиливает" протяженная штанга позиционирования Г), либо кривизна штанги, или любое смещение оси Г относительно оси вращения, возникающее при установке Г на штангу системы позиционирования.

Известен способ того же назначения, принятый за прототип [1], заключающийся в том, что Г, ОП и И располагают на одной прямой в измерительном бассейне, оборудованном прецизионной системой перемещения Г, ОП и И, оптическим окном и системой юстировки положения Г на основе лазера. Г размещают между И и ОП и ориентируют опорным направлением на ОП.

Лазер устанавливают так, чтобы его луч коснулся ближайшей к ОП кромки Г. Формируют тонально-импульсный сигнал излучения заданной частоты, которым возбуждают ОП. Облучают Г сигналом ОП, принимают Г сигнал ОП и выполняют действия метода взаимности, в результате которых получают фазовый сдвиг φОП-Г сигнала ОП, принятого Г, относительно тока через ОП. Затем поворачивают Г на 180° и ориентируют его опорным направлением на И. Чтобы избежать смещения Г вследствие его переориентирования, после разворота Г с помощью системы позиционирования перемещают вдоль прямой ОП-И до тех пор, когда луч лазера вновь коснется ближайшей к ОП кромки Г.

Таким образом, в прототипе фазовый угол чувствительности φГ измеряют для геометрического, а не акустического центра Г. Это приводит к погрешностям измерений фазового угла чувствительности Г в случаях несовпадения акустического и геометрического центров Г.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение отмеченного недостатка прототипа, т.е. повышение точности определения фазового угла комплексной чувствительности Г.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе определения фазового угла комплексной чувствительности гидрофона методом взаимности, заключающемся в том, что в измерительном бассейне на одной прямой располагают гидрофон, излучатель и обратимый преобразователь, при этом гидрофон размещают между излучателем и обратимым преобразователем и ориентируют на обратимый преобразователь, формируют тонально-импульсный сигнал излучения заданной частоты, которым возбуждают обратимый преобразователь, облучают гидрофон сигналом обратимого преобразователя, принимают гидрофоном сигнал обратимого преобразователя и измеряют фазовый сдвиг φОП-Г принятого гидрофоном сигнала, относительно тока через обратимый преобразователь, затем поворачивают гидрофон вокруг его оси на 180° и ориентируют гидрофон на излучатель, повторно возбуждают обратимый преобразователь, облучают гидрофон сигналом обратимого преобразователя, принимают гидрофоном сигнал обратимого преобразователя, определяют изменение временной задержки Δt сигналов обратимого преобразователя, принятых гидрофоном до и после поворота на 180° вследствие изменения направления приема гидрофона с исходного на противоположное, и вычисляют набег фазы Δφ, соответствующий измеренной временной задержке на частоте эксперимента по формуле

Δ φ = ω Δ t 2 ,

где ω - круговая частота сигнала излучения, затем возбуждают излучатель сигналом излучения, облучают сигналом излучателя гидрофон и принимают гидрофоном сигнал излучателя, после чего выводят гидрофон из зоны облучения, облучают сигналом излучателя обратимый преобразователь, принимают сигнал излучателя обратимым преобразователем и определяют фазовый сдвиг φИ-Г,ОП сигнала излучателя, принятого гидрофоном, относительно сигнала излучателя, принятого обратимым преобразователем, при этом фазовый угол φГ комплексной чувствительности гидрофона определяют из математического соотношения

φ Г = 1 2 ( φ О П Г + φ И Г , О П ) + π 4 + Δ φ .

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема эксперимента по определению фазового угла комплексной чувствительности Г методом взаимности.

Существо способа заключается в том, что в измерительном бассейне (на чертеже не показан) на одной прямой располагают Г, ОП и И. При этом Г размещают между ОП и И и ориентируют опорным направлением на ОП.

Формируют тонально-импульсный сигнал излучения заданной частоты, с помощью которого возбуждают ОП и облучают Г сигналами ОП.

Сигнал ОП принимают Г и измеряют фазовый сдвиг φОП-Г принятого сигнала относительно тока через ОП.

Затем Г поворачивают вокруг его оси на 180° и ориентируют Г опорным направлением на И. На чертеже указанный поворот изображен стрелкой.

Вновь возбуждают ОП сигналом излучения, облучают Г сигналом ОП и принимают Г сигнал ОП. Определяют изменение временной задержки Δt сигналов ОП, принятых Г до и после поворота на 180°, вследствие изменения направления приема Г с исходного на противоположное.

Вычисляют набег фазы Δφ, соответствующий измеренной временной задержке на частоте эксперимента по формуле

Δ φ = ω Δ t 2 ,

где ω - круговая частота сигнала излучения.

Возбуждают И сигналом излучения, облучают Г сигналом И и принимают Г сигнал И.

Выводят Г из зоны облучения, облучают ОП сигналом И и принимают ОП сигнал И.

Определяют фазовый сдвиг φИ-Г,ОП сигнала И, принятого Г, относительно сигнала И, принятого ОП.

Фазовый угол φГ комплексной чувствительности Г определяют из математического соотношения

φ Г = 1 2 ( φ О П Г + φ И Г , О П ) + π 4 + Δ φ .

Определенный подобным способом фазовый угол не будет содержать погрешности, обусловленной несовпадением геометрического и акустического центров Г. Этим достигается поставленный технический результат.

Литература

1. Hayman G., Robinson S. Phase calibration of hydrophones by the free-field reciprocity method / Proc. of the 11th European Conference on Underwater Acoustics // Edinburgh, 2012, p.1437-1444.

Способ определения фазового угла комплексной чувствительности гидрофона методом взаимности, заключающийся в том, что в измерительном бассейне на одной прямой располагают гидрофон, излучатель и обратимый преобразователь, при этом гидрофон размещают между излучателем и обратимым преобразователем и ориентируют на обратимый преобразователь, формируют тонально-импульсный сигнал излучения заданной частоты, которым возбуждают обратимый преобразователь, облучают гидрофон сигналом обратимого преобразователя, принимают гидрофоном сигнал обратимого преобразователя и измеряют фазовый сдвиг φОП-Г принятого гидрофоном сигнала, относительно тока через обратимый преобразователь, затем поворачивают гидрофон вокруг его оси на 180° и ориентируют гидрофон на излучатель, отличающийся тем, что повторно возбуждают обратимый преобразователь, облучают гидрофон сигналом обратимого преобразователя, принимают гидрофоном сигнал обратимого преобразователя, определяют изменение временной задержки Δt сигналов обратимого преобразователя, принятых гидрофоном до и после поворота на 180° вследствие изменения направления приема гидрофона с исходного на противоположное, и вычисляют набег фазы Δφ, соответствующий измеренной временной задержке на частоте эксперимента по формуле
Δ φ = ω Δ t 2 ,
где ω - круговая частота сигнала излучения, затем возбуждают излучатель сигналом излучения, облучают сигналом излучателя гидрофон и принимают гидрофоном сигнал излучателя, после чего выводят гидрофон из зоны облучения, облучают сигналом излучателя обратимый преобразователь, принимают сигнал излучателя обратимым преобразователем и определяют фазовый сдвиг φИ-Г,ОП сигнала излучателя, принятого гидрофоном, относительно сигнала излучателя, принятого обратимым преобразователем, при этом фазовый угол φГ комплексной чувствительности гидрофона определяют из математического соотношения
φ Г = 1 2 ( φ О П Г + φ И Г , О П ) + π 4 + Δ φ .



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области поверки пьезоэлектрических гидрофонов и определения возможности их дальнейшего использования без демонтажа с объекта эксплуатации.

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.

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.

Изобретение относится к гидроакустической метрологии, в частности к способам измерения комплексной частотной характеристики передаточного импеданса системы излучатель-приемник. Излучатель и приемник располагают в бассейне, при этом приемник отнесен от излучателя на некоторое расстояние. Измеряют временные задержки сигналов излучателя, отраженных границами среды, относительно прямого сигнала излучателя. Возбуждают излучатель шумом в частотной полосе, ширину которой определяют исходя из значений временных задержек отраженных сигналов. Измеряют спектр мощности тока излучателя и взаимный спектр тока излучателя и выходного напряжения приемника, по отношению которых определяют комплексную частотную зависимость передаточного импеданса пары излучатель-приемник. Затем определяют комплексную частотную зависимость передаточного импеданса пары излучатель-приемник в свободном поле скользящим комплексным взвешенным усреднением в установленном частотном окне комплексной частотной зависимости передаточного импеданса пары в реверберационном поле среды с отражающими границами с использованием взвешивающей функции, которую получают исходя из значений временных задержек отраженных сигналов. Технический результат - повышение точности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к гидроакустике. Стенд содержит излучатель, обратимый преобразователь и градуируемый гидроакустический приемник, которые расположены в измерительном бассейне на одной прямой и разнесены в пространстве относительно друг друга на определенное расстояние. Излучатель и обратимый преобразователь поочередно возбуждают электрическим сигналом и определяют передаточные импедансы по полю пары излучатель - градуируемый приемник, пары излучатель - обратимый преобразователь и пары обратимый преобразователь - градуируемый приемник. Вычисляют амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики чувствительности по полю градуируемого гидроакустического приемника к звуковому давлению по формуле метода взаимности. Амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики чувствительности по полю гидроакустического приемника к векторным величинам гидроакустического поля определяют по формулам . Технический результат - расширение функциональных возможностей. 1 ил.

Изобретение относится к области акустики, в частности к средствам адаптации звуковых сигналов. Адаптер содержит первый и второй интерфейсы, усилитель аудиосигнала и контур полного сопротивления. Первый интерфейс состоит из контакта приема аудиосигнала, контакта микрофона и контакта заземления. Второй интерфейс имеет выходной контакт аудиосигнала. Контур усиления аудиосигнала настроен на усиление аудиосигнала, принимаемого контактом приема аудиосигнала. Аудиосигнал, принимаемый контактом приема аудиосигнала, поступает на контакт микрофона или контакт заземления через эквивалентное сопротивление контура усиления аудиосигнала. Контур сопротивления соединяет контакт микрофона и контакт заземления. Также система содержит средство обнаружения интерфейса, которое имеет собственный интерфейс. Интерфейс устройства обнаружения содержит выходной контакт сигнала обнаружения, контакт заземления и входной контакт обнаружения. Выводной контакт обнаружения подключен к первому интерфейсу адаптера, контакт заземления интерфейса обнаружения соединен с контактом микрофона устройства адаптера аудиосигнала. Технический результат - обеспечение возможности автоматического различения типа аудиоштекера. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх