СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ В УСЛОВИЯХ НАТУРНОГО ВОДОЕМА Российский патент 1995 года по МПК H04R29/00 

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для метрологической поверки рабочих гидроакустических средств измерений в натурных условиях гидроакустического измерительного полигона.

Известен способ калибровки гидроакустической измерительной антенны, расположенной на своем штатном месте, заключающемся в опускании в место расположения подводных частей антенны гидроакустического излучателя с известным уровнем излучаемого гидроакустического давления и измерения эффективного напряжения на выходе антенны [1]
Недостатком известного способа является его низкая точность и большие материальные затраты на метрологическую поверку. Первый недостаток связан с отсутствием контроля передаточной функции полигона в момент калибровки рабочего средства измерений. Второй с опусканием и последующим подъемом гидроакустического излучателя с известным уровнем излучаемого гидроакустического давления.

Известен способ калибровки [2] гидроакустической антенны (ГА) в условиях натурного водоема, принятый за прототип, заключающийся в возбуждении звуковых колебаний установленным на плавсредстве гидроакустическим излучателем, приеме этих звуковых колебаний калибруемой антенной и образцовым средством измерений, сравнении эффективных значений напряжений на выходах калибруемой антенны U₁ и образцового средства измерений U₂ и определении чувствительности калибруемой антенны.

Недостатком известного способа [2] принятого за прототип, являются сложность процесса калибровки ГА и большие затраты, связанные с необходимостью демонтажа подводных частей антенны в условиях натурного водоема, а также низкая точность калибровки, связанная с различными условиями проведения калибровки и условиями эксплуатации ГА в условиях натурного водоема.

Цель изобретения упрощение и удешевление процесса калибровки за счет устранения необходимости демонтажа подводных частей антенны и повышение точности калибровки за счет совпадения условий калибровки с условиями эксплуатации ГА в условиях измерительного полигона.

Цель достигается за счет того, что в известном способе калибровки гидроакустической антенны в условиях натурного водоема, заключающемся в возбуждении звуковых колебаний установленным на плавсредстве гидроакустическим излучателем, приеме этих звуковых колебаний калибруемой антенной и образцовым средством измерений, сравнении эффективных значений напряжений на выходах калибруемой антенны U₁ и образцового средства измерений U₂ и определении чувствительности калибруемой антенны, на штатном месте расположения калибруемой антенны дополнительно устанавливают гидроакустическую мишень с эталонной силой цели μ, образцовое средство измерений размещают на плавсредстве напротив гидроакустической мишени, а прием звуковых колебаний образцовым средством измерений осуществляют после отражения их от поверхности гидроакустической мишени, причем чувствительность М₁ калибруемой антенны определяют из выражения
М₁= M₂, (1) где М₂ чувствительность образцового средства измерений.

В частном случае гидроакустический излучатель работает в импульсном режиме, а после снятия электрических сигналов с выходов калибруемой антенны и образцового средства измерений производят их временную селекцию.

На чертеже представлена одна из возможных схем реализации способа.

На измерительном полигоне 1 (например, на его дне 2) установлена гидроакустическая антенна 3, состоящая из множества гидрофонов 4. Выход ГА 3 соединен с помощью подводного кабеля 5 с обрабатывающей и регистрирующей аппаратурой 6, включающей в себя также и блоки питания подводной и надводной частей гидроакустической аппаратуры. Выходная аппаратура 6 установлена на стационарном плавсредстве 7, расположенном на поверхности полигона 1.

На штатном месте расположения ГА 3 устанавливают гидроакустическую мишень 8 с известной силой цели μ, а на плавсредстве 7 устанавливают гидроакустический излучатель 9 и образцовый гидрофон 10, расположенные напротив ГА 3 и гидроакустической мишени 8.

Способ реализуется следующим образом.

Гидроакустический излучатель 9 с уровнем излучения Р облучает звуковыми колебаниями ГА 3 с гидрофонами 4 и гидроакустической мишенью 8. При этом на выходе ГА 3 выходная аппаратура 6 зарегистрирует значение эффективного напряжения U₁, связанное с другими параметрами следующим уравнением:
M₁U₁, (2) где К_с передаточная функция среды (полигона); L расстояние между гидрофонами 4 ГА 3; М₁ искомый калибровочный коэффициент ГА 3.

Одновременно часть акустической энергии, зависящая от значения силы цели μ гидроакустической мишени 8, отразится обратно к плавсредству 7 с закрепленным на нем образцовым гидрофоном 10. При этом на выходе образцового гидрофона 10 появится выходной сигнал в виде эффективного значения напряжения U₂, связанного с другими параметрами уравнением
M₂U₂ (3)
Путем деления уравнения (3) на уравнение (2) получаем уравнение (1), по которому определяем калибровочный коэффициент ГА 3, получаемый методом сравнения показаний рабочего и образцового приборов.

Использование: для метрологической поверки рабочих гидроакустических средств измерений в натурных условиях натурного водоема. Сущность изобретения: на калибруемой гидроакустической антенне (ГА) устанавливают образцовую гидроакустическую мишень (ОГМ) с известной силой цели, а на плавсредстве устанавливают напротив гидроакустической антенны гидроакустический излучатель и образцовое средство измерения (ОСИ). Путем сравнения выходных сигналов ГА и ОСИ находят чувствительность по формуле, приведенной в описании. 1 ил.

1. СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ В УСЛОВИЯХ НАТУРНОГО ВОДОЕМА, заключающийся в возбуждении звуковых колебаний установленным на плавсредстве гидроакустическим излучателем, приеме этих звуковых колебаний калибруемой антенной и образцовым средством измерений, сравнении эффективных значений напряжений на выходах калибруемой антенны U₁ и образцового средства измерений U₂, определении чувствительности калибруемой антенны, отличающийся тем, что в штатном месте расположения калибруемой антенны дополнительно устанавливают гидроакустическую мишень с эталонной силой цели μ , образцовое средство измерений размещают на плавсредстве напротив гидроакустической мишени, а прием звуковых колебаний образцовым средством измерений осуществляют после отражения их от поверхности гидроакустической мишени, причем чувствительность M₁ калибруемой антенны определяют из выражения

где M₂ чувствительность образцового средства измерений. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидроакустический излучатель работает в импульсном режиме, а после снятия электрических сигналов с выходов калибруемой антенны и образцового средства измерений производят их временную селекцию.