Способ контроля работоспособности измерительного тракта в натурных условиях и гидрофонный тракт для его реализации

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.

 

Изобретения относятся к измерительной технике и метрологии и могут быть использованы для проверки работоспособности измерительных трактов, работающих в тяжелых натурных условиях, например в глубинах океанов и морей.

Известен способ того же назначения, заключающийся в подаче на вход измерительного тракта (ИТ) первого тестового сигнала S₁ (ω) и измерении отклика $${\tilde{S}}_1\left(\omega \right)$$ ИТ при его ненагруженном измерительном преобразователе (ИП).

Известен гидрофонный тракт (ГТ) для реализации известного способа, содержащий подводную и наводную части, соединенные электрическим кабелем, при этом подводная часть (ПЧ) выполнена в виде преобразовательного блока (ПБ) пьезочувствительного элемента (ПЭ) и электрического эквивалента, подключенных через управляемый переключатель (УП) ко входу ПБ, а подводная часть (ПЧ) - в виде последовательно соединенных блока обработки (БО) и блока регистрации (БР) /Патент РФ №2450479, кл. H04R 29/00, H04R 1/44, 2012/.

Данные технические решения в части способа и устройства приняты за прототипы заявляемых изобретений.

Недостатком прототипов способа и устройства является низкая надежность проводимой диагностики работоспособности измерительного тракта в натурных условиях.

В известных способе и устройстве в качестве тестового сигнала используют тепловые шумы Джонсона, получаемые с помощью прецизионного резистора. Это в некоторых случаях не позволяет диагностировать работоспособность по его отклику на данный тестовый сигнал.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является контроль работоспособности ИТ в натурных условиях.

Данный технический результат в части способа достигается за счет того, что в известном способе, заключающемся в подаче на вход измерительного тракта первого тестового сигнала S₁(ω) и измерении отклика $${\tilde{S}}_1\left(\omega \right)$$ тракта при его ненагруженном измерительном преобразователе, на вход измерительного тракта подается второй тестовый сигнал S₂(ω), отличный от первого, и также измеряется отклик $${\tilde{S}}_2\left(\omega \right)$$ контролируемого тракта на этом сигнале, при этом работоспособность измерительного тракта диагностируется при выполнении математического соотношения:

$$\frac{{\tilde{S}}_1\left(\omega \right)}{{\tilde{S}}_2\left(\omega \right)}=\frac{S_1\left(\omega \right)}{S_2\left(\omega \right)}.(1)$$

Первый $${\tilde{S}}_1\left(\omega \right)$$ и второй $${\tilde{S}}_2\left(\omega \right)$$ тестовые сигналы задаются в виде сигналов белого шума, различающихся по спектральной плотности на заданную величину.

В части устройства данный технический результат достигается за счет того, что в известном ИТ, содержащем надводную и подводную части, соединенные электрическим кабелем, при этом подводная часть выполнена в виде преобразовательного блока, пьезочувствительного элемента и электрического эквивалента, подключенных через управляемый переключатель ко входу преобразовательного блока, а надводная часть - в виде последовательно соединенных блока обработки и блока регистрации. Электрический эквивалент выполнен в виде двух генераторов белого шума, спектральная плотность которого различается на заданную величину.

Изобретения поясняются чертежом, на котором представлен ГТ для реализации существа способа.

ГТ содержит подводную (1) и надводную (2) части (ПЧ1 и ПЧ2), соединенные электрическим кабелем (3).

ПЧ1 включает в себя ПЭ4, генератор 5 белого шума (ГБШ5), генератор 6 белого шума (ГБШ 6) и ПБ7.

ПЭ4, ГБШ5 и ГБШ6 подключаются к входу ПБ7 с помощью управляемого с НЧ 2 переключателя 8. (Цепь управления переключателем 8 на чертеже не показана).

НЧ2 содержит последовательно соединенные БО9 и БР10.

Способ реализуется с помощью приведенного ГТ следующим образом.

С помощью измерительного ГТ проводятся штатные натурные измерения. Затем, например, по окончании проводимых штатных измерений осуществляется проверка ГТ на присутствие в нем при его работе помех гидроакустического, вибрационного и т.п. типов.

Для этого от входа ПБ7 отключают с помощью переключателя 8 ПЭ4 и подключают к нему ГБШ5. Соответствующим образом обрабатывают и регистрируют отклик $${\tilde{S}}_1\left(\omega \right)$$ контролируемого ГТ на тестовый сигнал S₁(ω).

Затем отключают от ПБ7 ГБШ5 и подключают к нему ГБШ6 с другой спектральной плотностью шума S₂(ω), отличающейся от спектральной плотности шума ГБШ5, например, в два раза.

Контролируют отклик $${\tilde{S}}_2\left(\omega \right)$$ на тестовый сигнал S₂(ω).

И для случая соблюдения соотношения (1), которое в нашем принятом случае равно 2, диагностируют работоспособность ГТ и отсутствие в нем влияния на результаты измерений посторонних помех.

Для случая присутствия помехи Ï(ω) в ГТ равенство (1) соблюдаться не будет.

Поскольку в этом случае:

$${\tilde{S}}_1\left(\omega \right)=K^2{S}_1\left(\omega \right)=\ddot{I}\left(\omega \right),(2)$$

$${\tilde{S}}_2\left(\omega \right)=K^2{S}_2\left(\omega \right)=\ddot{I}\left(\omega \right),(3)$$

где К²(ω) - коэффициент передачи ГТ,

то $$\frac{{\tilde{S}}_1\left(\omega \right)}{{\tilde{S}}_2\left(\omega \right)}\ne \frac{S_1\left(\omega \right)}{S_2\left(\omega \right)}.(4)$$

Если при контроле работоспособности ГТ будет соблюдаться соотношение (4), то диагностируется случай отсутствия работоспособности ГТ.

1. Способ контроля работоспособности измерительного тракта в натурных условиях, заключающийся в подаче на вход измерительного тракта первого тестового сигнала S₁(ω) и измерении отклика $${\tilde{S}}_1\left(\omega \right)$$ тракта при его ненагруженном измерительном преобразователе, отличающийся тем, что на вход измерительного тракта подается второй тестовый сигнал S₂(ω), отличный от первого, и также измеряется отклик $${\tilde{S}}_2\left(\omega \right)$$ контролируемого тракта на этом сигнале, при этом работоспособность измерительного тракта диагностируется при выполнении математического соотношения:
$$\frac{{\tilde{S}}_1\left(\omega \right)}{{\tilde{S}}_2\left(\omega \right)}=\frac{S_1\left(\omega \right)}{S_2\left(\omega \right)}$$ .

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый S₁(ω) и второй S₂(ω) тестовые сигналы задаются в виде сигналов белого шума, различающихся по спектральной плотности на заданную величину.

3. Гидрофонный тракт, содержащий надводную и подводную части, соединенные электрическим кабелем, при этом подводная часть выполнена в виде преобразовательного блока, пьезочувствительного элемента и электрического эквивалента, подключенных через управляемый переключатель ко входу преобразовательного блока, а надводная часть - в виде последовательно соединенных блока обработки и блока регистрации, отличающийся тем, что электрический эквивалент выполнен в виде двух генераторов белого шума, спектральная плотность которого различается на заданную величину.