Способ определения чувствительности электроакустических преобразователей

 

ОflИСАНИЕ< 991620

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресттублии (61) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 04.05.81 (21) 3286590/18 — 10 с присоединением заявки М (23) Приоритет ($i)N. Кл.

Н 04 и 29/00

РВуанрстаанный квинтет

СССР не данаи нзайретеннй н втнрытнй

Опубликовано 23.01.83. Ькьнлетень М 3 (53) УЛК 534;232 (088.8) Дата опубликования описания 23.01.83 (72) Автор изобретения

Л. Е. Павлов (21) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к акустическим измерениям и предназначено для градуировки, т. е. определения чувствительности, электроакустических преобразователей — приемников (гидрофонов, микрофонов) и излучателей звукового давления в жидкости или газе в условиях ограниченных по размерам рабочих объе.-. мов при наличии отраженных волн. . Известен способ градуировкн приемников звукового давления в условиях рабочих объемов малых размеров, использующий кбрреляционный анализ (1).

Недостатком этого способа является теХническая сложность, связанная с необходимостью применения широкополосного излучателя, и вычислительной аппаратуры, которых может не оказаться у исследователя.

Наиболее близким по технической сущнос,-. ти к изобретению. является способ определения чувствительности электроакустических преобразователей, основанный на измерении вэаимнокорреляционной функции между выходным напряжением приемника и входным напряжением излучателя (2) .

Недостатки известного способа — узкий частотный диапазон и низкая точность градунровки в ограниченных по размерам рабочих объемах.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона и повышение точности градунровки в ограниченных цо размерам рабочих обьемах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу излучатель возбуждают гармоническим сигналом, модулированным по фаЗовому углу случайным процессом, плотность распределения вероятности которого сконцентрирована вблизи фазовых углов, равных . (1,5 — 2,0) рад., измеряют, максимум модуля функции взаимной корреляции между входным напряжением приемника и входным напряжением излучателя, а о чувствительности приемника судят по амплитуде выходного напряжения приемника по прямому лучу, определяемой как отношение удвоенного максимума модуля функции взаимной корреляции к амплитуде входного напряжения излучателя.

991620

На чертеже представлено устройство, при помощи которого реализуется предлагаемый сйасоб при измерениях относительным методом.

Устройство содержит фазовый модулятор

1, входы которого подключены к генератору

2 гармонического сигнала и генератору 3 случайного процесса. Выход модулятора через частотный .. корректор излучателя 4 соединен с излучателем 5, а через линию 6 задержки — 10 с первым входом коррелятора 7. Излучатель через акустический тракт 8 механически связан с приемником 9. Выход приемника через частотный корректор приемника 10 подключен к второму входу коррелятора. К 15 выходу коррелятора подключен регистрирующий прибор 11. На входы фазового модулятора 1 поступают выходные напряжения генератора 2 гармонического сигнала и генератора 3 случайного процесса. Выходное напря- э9 жение фазового модулятора подается через частотный корректор излучателя 4 на излучатель 5 акустической волны и линию 6 задержки. Генерируемое излучателем акустическое давление прямого луча в акустическом тракте 25

8 смешивается с отраженными волнами и в таком виде воздействует на приемник 9. Выходное напряжение приемника сначала подвергается частотной коррекции в частотном корректоре приемника 10, после чего подается щ на второй вход коррелятора 7, на первый вход которого поступает выходное напряжение линии задержки. Регистрирующий прибор

11 фиксирует максимум модуля функции взаимной корреляции на выходе коррелятора.

Генератор 2 имеет на выходе сигнал

02 020 соа Ю

Генератор 3 случайного процесса подает на фазовый модулятор случайный процесс

U 3 = Ч ()

46

На выходе модулятора 1 процесс имеет вид U<= 01о cos ((и t + г (t)).

Линия задержки доблавляет к этому сигналу временной сдвиг, равный времени пробега акустической волны (прямого луча) от излучателя до приемника.

Выходное напряжение приемника после частотной коррекции содержит компоненты отраженных волн и компоненту прямого луча

Функция взаимной корреляции между выходным напряжением приемника, подвергнутым частотной коррекции, и входным напряжением излучателя до частотной коррекции, задержанным на время пробега прямого луча, имеет вид т

3 (1 1 » / О„о

Тчо ювао т

+ Е >ò )СО5(ц)7 д+дЩЩ где Ь = 9(t) — $ (т- Гг„); ч.. — разность времени между моментаtll ми приема прямого луча и Шотражения.

Плотность распределения вероятности процесса (т) выбирают таким образом, чтобы она была преимущественно сконцентрирована в пределах углов k,(1,5 — 2) рад, Полоса частот, занимаемая процессом (т), должна быть такой, чтобы обеспечить фазовый набег 6Ц = 2(ф )07 за время Г при ти= 1, 2, Такой фазовый сдвиг обеспечивается нри наибольшей частоте Р качания фазы порядка или больше 1/(1 л, P P+ 1/4У1

Указанные параметры случайного процесса (т) обеспечивают исчезновение во взаимно— корреляционной функции всех компонентор, зависящих от отраженных волн. Максимум модуля функции взаимной корреляции будет зависеть только от прямого луча: IR(= 1-4 о о/2

%aX

Поэтому выходное напряжение приемника определяют как отношение удвоенного модуля функции взаимной корреляции ко входному напряжению излучателя Но=2! Щ U>o, Наименьшая частота измерений импульсным методом f прямо пропорциональна числу периодов И в импульсе и обратно пропорциональна его длительности 1 й/ С .

Наименьшая частота измерений предлагаемым способом не может быть меньше половины полосы частот при фаэовой модуляции (ф+ И+ 1) 3/47„, или округленно 1 = 1/,, Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает снижение частоты измерений в М раз. Обычно при измерениях импульсным методом число и периодов в импульсе берут более 6 — 10, в противном случае импульс становится сильно размытым и его величину невозможно точно измерить.

Формула изобретения

Способ определения чувствительности электроакустических преобразователей, основанный на измерении взаимнокорреляциониой функции между выходным напряжением при5 991620 6 емника и входным напряжением излучателя, выходного напряжения приемника по прямому отличающийся тем,что,с лучу, определяемой как отношение удвоенцелью расширения частотного диапазона и ловы- ного максимума модуля функции взаимной . шелия точности гралуировки в ограниченных корреляции к амплитуде входиого HanpaaeNIs по размерам рабочих объемах, излучатель 5 излучателя. возбуждают гармоническим сигналом, модулиро- Источники информации, ванным по фазовому углу случайным процес- принятые во внимание при экспертизе сом, плотность распределения вероятности 1. Авторское свидетельство СССР ii 443935, которого сконцентрирована вблизи фазовых кл. Н 04 R 29/00, 1974. углов, равных 1(1,5 — 2,0) рад, измеряют мак- >о 2. Kiyoshi Aways and ofh. Ca1ibvation of симум модуля функции взаимной корреляции Undelеатег ТгапасЬсег by Corre1atioh, Method. между входным напряжением приемника и The 6 th, internationa1 Congress. on Aeousвходным напряжением излучателя, а о чувст- ties. Tokyo, . " Pan, August 21-28, 1968, вительности приемника судят по амтшитуде Чо1. 6, p . 1-89 — 1-92 (прототип).