Способ градуировки гидрофонов методом взаимности



Способ градуировки гидрофонов методом взаимности
Способ градуировки гидрофонов методом взаимности
Способ градуировки гидрофонов методом взаимности

 


Владельцы патента RU 2535643:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

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 методом взаимности.

Известен способ градуировки гидрофонов (Г) методом взаимности, заключающемся в том, что в измерительном бассейне на одной прямой на известном расстоянии друг от друга располагаются гидрофон, излучатель и обратимый преобразователь, при этом гидрофон размещают между излучателем и обратимым преобразователем и ориентируют продольной осью диаграммы направленности на обратимый преобразователь, формируют тонально-импульсный сигнал излучения заданной частоты, которым возбуждают обратимый преобразователь, облучают гидрофон сигналом обратимого преобразователя, принимают сигнал обратимого преобразователя и регистрируют выходные сигналы с градуируемого гидрофона, обратимого преобразователя и тока через обратимый преобразователь, сдвинутых к моменту времени Т=0, затем осуществляют преобразование Фурье и определяют чувствительность по формуле:

где Т - момент времени прихода первого отраженного сигнала от стенок или поверхности воды в бассейне; S(f)12 ; S(f)13; ; S(f)23 ; SI(f) - преобразования Фурье на участке (0-Т) выходных сигналов с градуируемого гидрофона, обратимого преобразователя и тока через обратимый преобразователь, сдвинутых к моменту времени Т=0; r12; r23; r13 - расстояние между акустическими центрами гидрофон - излучатель, гидрофон - обратимый преобразователь и обратимый преобразователь - излучатель соответственно; ρ - плотность воды; f - частота; к - волновой вектор; j - мнимая единица (А.Е. Исаев «Точная градуировка приемников звукового давления в водной среде в условиях свободного поля.» Под ред. П.А. Красовского. ВНИИФТРИ. Менделеев, 2008 г., стр. 30-85, [1]).

Данный способ принят за прототип.

Недостатком прототипа являются погрешности градуировки, связанные с наличием отражений тонально-импульсного сигнала, подаваемого с излучателя на гидрофон, от элементов конструкции корпуса гидрофона, обтекателя и креплений, а также от поверхности воды и стенок бассейна.

Применение преобразования Фурье тонально-импульсного сигнала позволяет уменьшить эти погрешности, но не исключает их совсем.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности градуировки гидрофонов методом взаимности.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе градуировки гидрофонов методом взаимности, заключающемся в том, что способ градуировки гидрофонов методом взаимности, заключающийся в том, что в измерительном бассейне на одной прямой на известном расстоянии друг от друга располагаются гидрофон, излучатель и обратимый преобразователь, при этом гидрофон размещают между излучателем и обратимым преобразователем и ориентируют продольной осью диаграммы направленности на обратимый преобразователь, формируют тонально-импульсный сигнал излучения заданной частоты, которым возбуждают обратимый преобразователь, облучают гидрофон сигналом обратимого преобразователя, принимают сигнал обратимого преобразователя и регистрируют выходные сигналы с градуируемого гидрофона, обратимого преобразователя и тока через обратимый преобразователь, сдвинутых к моменту времени Т=0, затем осуществляют преобразование Фурье и определяют чувствительность по формуле:

в качестве тонально-импульсного сигнала используют однопериодный тонально-импульсный сигнал с гауссовой огибающей, где Т - момент времени прихода первого отраженного сигнала от стенок или поверхности воды в бассейне; S(f)12 ; S(f)13 ; S(f)23 ; SI(t) - преобразования Фурье на участке (0-Т) выходных сигналов с градуируемого гидрофона, обратимого преобразователя и тока через обратимый преобразователь, сдвинутых к моменту времени Т=0: r12; r23; r13 - расстояние между акустическими центрами гидрофон - излучатель, гидрофон - обратимый преобразователь и обратимый преобразователь-излучатель соответственно; ρ - плотность воды; f - частота; к - волновой вектор; j - мнимая единица.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема реализации метода взаимности; на фиг.2, 3 - диаграммы, поясняющие существо способа.

Стандартная процедура градуировки гидрофонов методом взаимности [1] основана на следующих предположениях - приемники и излучатели (один из которых обязательно является обратимым) точечные, приемник (гидрофон) находится в поле сферической волны, создаваемой излучателем (при этом выполняется закон обратно пропорциональной зависимости звукового давления от расстояния).

Излучатель 1, гидрофон 2 и обратимый преобразователь 3 (фиг.1) располагаются на известных расстояниях друг от друга r12; r23; r13, причем гидрофон 2 располагают между излучателем 1 и обратимым преобразователем 3.

На излучатель 1 подают однопериодный (в виде одного периода синусоиды) тонально-импульсный сигнал В12 с гауссовой огибающей (фиг.2). Схема излучающего тракта для создания тонально-импульсных сигналов (с 3-10 периодами несущей частоты) представлена в прототипе [1, стр.87, рис.24]. Для реализации данного способа на модулятор известной схемы подается модулирующий импульс в виде гауссовой кривой.

Метод взаимности осуществляется согласно ГОСТ Р МЭК 61094-32001, ГОСТ Р МЭК 62127-2 2009 в три этапа:

I этап - излучает излучатель,1 регистрируется выходной сигнал с гидрофона 2, определяется преобразование Фурье S(f)12 для зарегистрированного сигнала (фиг.3).

II этап - обратимый преобразователь 3 работает в режиме приема, режим работы излучателя 1 не изменяется, измеряется выходной сигнал с обратимого преобразователя 3 и определяется преобразование Фурье S(f)13 для этого сигнала.

III этап - обратимый преобразователь 3 работает в режиме излучения, его возбуждают током I от дополнительного генератора (на чертеже не показан) и формируют звуковое давление, действующее на гидрофон 2. Выходной сигнал гидрофона 2 регистрируют и определяют преобразование Фурье S(f)23 для этого сигнала.

Также определяют преобразование Фурье SI(f) для тока I.

Чувствительность для градуируемого гидрофона 2 определяют но формуле (1).

Если необходим только модуль чувствительности по свободному полю, то используются модули спектральных коэффициентов дискретного преобразования Фурье сигналов с обратимого преобразователя 3 градуируемого гидрофона 2 и тока через обратимый преобразователь 3.

Фазовый угол чувствительности по свободному полю для градуируемого гидрофона 2 определяют по фазовым углам коэффициентов преобразования Фурье с учетом условий для решения неоднозначности при фазе 180°.

Использование коротких (однопериодных) импульсов с гауссовой огибающей (фиг.2) для возбуждения излучателя 1 позволяет достичь поставленного технического результата, поскольку спектр (фиг.3) такого импульса является достаточно гладким и широким, что позволяет использовать радиоимпульс с одной несущей частотой для градуировки гидрофонов в широком диапазоне частот.

Способ градуировки гидрофонов методом взаимности, заключающийся в том, что в измерительном бассейне на одной прямой на известном расстоянии друг от друга располагаются гидрофон, излучатель и обратимый преобразователь, при этом гидрофон размещают между излучателем и обратимым преобразователем и ориентируют продольной осью диаграммы направленности на обратимый преобразователь, формируют тонально-импульсный сигнал излучения заданной частоты, которым возбуждают обратимый преобразователь, облучают гидрофон сигналом обратимого преобразователя, принимают сигнал обратимого преобразователя и регистрируют выходные сигналы с градуируемого гидрофона, обратимого преобразователя и тока через обратимый преобразователь, сдвинутых к моменту времени Т=0, затем осуществляют преобразование Фурье и определяют чувствительность по формуле:
,
отличающийся тем, что в качестве тонально-импульсного сигнала используют однопериодный тонально-импульсный сигнал с гауссовой огибающей, где
Т - момент времени прихода первого отраженного сигнала от стенок или поверхности воды в бассейне; S(f)12 ; S(f)13; ; S(f)23 ; SI(f) - преобразования Фурье на участке (0-Т) выходных сигналов с градуируемого гидрофона, обратимого преобразователя и тока через обратимый преобразователь, сдвинутых к моменту времени Т=0; r12; r23; r13 - расстояние между акустическими центрами гидрофон - излучатель, гидрофон - обратимый преобразователь и обратимый преобразователь - излучатель соответственно; ρ - плотность воды; f - частота; к - волновой вектор; j - мнимая единица.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к измерительной технике и метрологии и могут быть использованы для проверки работоспособности измерительных трактов (ИТ), работающих в тяжелых рабочих условиях.

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.

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 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