Способ абсолютной градуировки акустоэлектрического преобразователя

 

Союз Соеетскнк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к латОеекОму Сви иаввьСтв (61) Дополнительвое к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 291179 (21) 2845375/18-10

<>864593 ф

7 (51)М. Кл З

H 04 R 31/00

H 04 R 29/00 с присоединением заявки ивЂ

Гвсударстаещ1НФ мвмятет

СССР яо делам нзобретеаиЯ а открыта Я (23) Приоритет

Опубликовано 150981.6 » » 34

Дата опубликования описания 150981 (53) УДК 681;395 Л4 (088.8) (72) Авторы, изобретения

В.К. Доля и С.Л. Коган

Ростовский ордена Трудового Красного Звамени государственный университет (71) Заявитель (54) СПОСОБ АБСОЛЮТНОЙ ГРАДУИРОВКИ АКУСТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ПРЕОЦРАЭОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к электройе ханическим преобразователям, а именно к способам градуировки приемников и излучателей акустических колебаний.

Известен способ относительной градуировки, заключающийся в измерении ЭДС градуируемого и образцового приемников, возбуждаеьых одинаковым акустическим давлением 1 1.

Однако этот способ обладает серьезными недостатками — мал межпове",, рочный интервал образцового акустоэлектрического преобразователя (при.емника), заметна зависимость результатов измерений от внешних факторов, например статического давления.

Известен также способ градуировки по методу взаимности с помощью вспомогательного электроакустического преобразователя шестиполюсника с двумя электрическими и одной акус тической сторонами. Используеьий вспомогательный шестиполюсник обладает тем свойством, что при заторможенной акустической его стороне исключен обмен энергией между электрическими сторонами. При абсолютных способах измерений достигается более высокая точность, ввиду независимо,сти результатов измерений от значения пьеэомодуля, "активного материала вспомогательного преобразов ателя.

Известный способ градуировки заключается в электрическом возбуждении первой электрической стороны электроакустического шестиполюсника, изме1Q ренин возникающих при этом ЭДС Е на второй его электрической стороне и ЭДС Е, на выходе градуируемого приемнийа и определении искомой чувствительности последнего по формуле

2п -где E„,Å вЂ” ЭДС на выходе градуируемого приемника и на второй электрической стороне шестиполюсника соответственно при возбуждении первой электрической стороны шестиполюсника, K - константа шестиполюсника, 30

f - частота гргщуировки;

864593 шестиполюсника соот-, ветственно при облучении их одинаковым акустическим давлением;

5 Е

24

ЭДС на второй электрической стороне шестиполюсника при возбуждении его первой электрической

10 стороны током J

Z Э собственный импеданс шестиполюсника с акустической стороны.

Как следует из формулы (4 ) постоянная измерения определяется лишь импедансом Z . Этот параметр для гнизких частот (ниже первой резонансной частоты шестиполюсника) выражается для цилиндрического преобразователя следующим образом ч

Н=2 У р г (М где Ч вЂ” рабочий объем камеры, С вЂ” скорость рспространения зву- 25 ка в рабочей среде (2), Этот способ градуировки дает возможность автоматизировать процесс измерений и обеспечить высокую точность при контроле параметров рабочей среды, что возможно, например в лабораторных условиях. Однако, как видно из формул 2 и 3, результаты измерений зависят от значений параметров рабочей среды Д и С, что

35 является причиной их нестабильности.

Это приводит в неконтролируеьнх, например натурных, условиях к дополнительным погрешностям измерений.

Цель изобретения — исключение влияния на результаты измерений неста- l0 бильных параметров рабочей среды.

Поставленная цель достигается тем, что при градуировке измеряют ток возбуждения первой электрической стороны шестиполюсника, затем акусти- 45 чески возбуждают шестиполюсник и градуируемый акустоэлектрический преобразователь одинаковым акустическим давлением, измеряют возникшие при этом ЭДС на выходах первой 5О и второй электрических сторон шестиполюсника и на выходе градуируемого акустоэлектрического преобразователя, а чувствительность последнего определяют по формуле

""г гиг г z

4 ЗЪ 4И 2И

Н (z3 — параметр взаимности, определенный для принятого расположения шестиполюсника и градуируемого приемника, граничных условий и параметров рабочей сре ды.

Для случая свободного поля параметр взаимности равен где г — расстояние между шестиполюсником и грудуируеьым приемником, Р— плотность рабочей среды.

В случае малой камеры параметр взаимности равен где E Е„, Š— ЭДС на выхоДе градуируемо го аку сто" и 1и 2 электрического преобразователя, первой и второй электрических сторон где щ круговая частота градуировки, С акустическая гибкость шест и полюс ника, R, h, d — радиус, высота, тол-, щина пьезоцилиндра", 5=2 КЬ, Š— модуль Юнга материа <о ла пьезоцилиндра.

Как видно из формулы (5), в рассматриваемом случае низких частот 13 зависит от стабильных параметров модуля Юнга материала шестиполюсника н от его геометрии.

Таким образом, в предложенном способе исключена присущая методу взаимности зависимость результатов измерений от параметров рабочей среды и свойственная методу сравнения зави-, симость результатов измерений от значения пьезомодуля материала образцового пьезоприемника.

Иа чертеже показана структурная схема устройства, реализующего предложенный способ.

На чертеже обозначено; 1 — генератор, 2 - электраакустический преобразователь — шестиполюсник; 3 — токоизмерительный элемент, 4 - вольтмер", 5 - излучатель; б - градуируемый акустоэлектрический преобразователь ;

7 и 8 - переключатели.

Устройство работает следующим образ оме °

Генератор 1 возбуждает первую электрическую сторону шестиполюсника 2 током 1 . Этот ток измеряют в виде падения напряжения на токоизмерительном элементе 3 вольтметром 4.

Затем вольтметр 4 подключают ко второй электрической стороне шестиполюсника 2 и измеряют ЭДС на этой стороне шестиполюсника Ед . Далее ге864593

I р -E / 2Л

Формула изобретения нератор 1 подключают к излучателю 5 и с помощью вольтметра 4 последовательно измеряют ЭДС ЕАц на первой электрической стороне шестиполюсника, Š— на второй его электрической стороне и Е „ — на выходе градуируемого акустоэлектрического преобразователя 6. Измеренные величины тока и напряжений подставляют в формулу (4) и вычисляют чувствительность.

Использование данного изобретения позволяет существенно повысить точность акустических измерений в натурных, трудно контролируемых условиях. Изобретение может быть использовано для определения коэффициента акустоэлектрического преоб- 15 разователя (чувствительности j гидрофона, микрофона и других акустических приемников звука. Предложенный способ градуировки может быть легко автоматизирован, так как ис- 20 комая чувствительность акустоэлектрического преобразователя и измеряемые величины связаны простым соотношением с помощью независящей от частоты константы. 25

Способ абсолюной градуировки акустоэлектрического преобразователя, при котором электрически возбуждают первую электрическую сторону злектоакустического шестиполюсника и измеряют ЭДС, возникшую при этом на второй электрической стороне.шестиполюсника, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния на результаты измерений нестабильности значений параметров рабочей среды, измеряют ток возбуждения первой элек-40 трической стороны шестиполюсника, затем акустически возбуждают шестиполюсник и градуируемый акустозлектрический преобразователь одинаковым акустическим давлением, измеряют возникшие при этом ЭДС на выходах первой и второй электрических сторон шестиполюсника и на выходе градуируемого акустоэлектрического ïðåîáðàзователея, а чувствительность последнего определяют по формуле где Е,Е °,Е „- ЭДС на выходе градуируемого акустоэлектрического преобразователя, первый и второй электрических сторон шестиполюсника соответственно при облучении их одинаковым акустическим давлением;

Š— ЭДС на второй электрической стороне шестиполюсника при возбуждении его первой электрической стороны то-. ком 14

Z собственный импе3 данс шестиполюсника с акустической его стороны.

Истончики информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иофе В.И., Корольков В.Г.,,Сапожков М.A. Справочник по акустике.

М., "Связь", 1979,с. 299-303. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2634991/18-10, кл. Н 04 R 31/00, 26.06.78 (про„тотип).

ВНИИПИ заказ 7834/87

Тираж 701 Подписное

Филиал ППП "Патент"< г.ужгород,ул,Проектная,4