Устройство для градуировки электроакустических приемников Советский патент 1983 года по МПК H04R29/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к yqTpoftствам измерения чувствительности электроакустических преобразователей, и может быть использовано при создании устройств для градуировки гидрофонов. Известно устройство для градуиро ки 1идрофонов, реализующее метод сравнения l 3Недостаток данного устройства состоит в сложности лроцесса градуировки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому-является устройство для градуировки элект зоакустических приемников, содержащее градуировочную камеру, размещенные в ней излучатель, подключенный к генератору электрических колебаний образцовыйэлектроакустический приемник, подключенный к первому усилителю, второй Усилитель для градуируемого электроакустического приемника и регистратор 1121. Недостаток известного устройства состоит в низком быстродействии. Цель .изобретения - повышение быст родействия.. Поставленная цель достигается тем что в устройство для гра дуировки эле::троакуса;ических приемников, содержащее градуировочную камеру, размещенные в ней излучатель, подключен ный к генератору электрических колебаний, образцовый электроакустический приемник, подключенный к первому усилители,, второй усилитель для градуируемого электроакустическогр приемника, и регистратор, введены переключатель, управляемый аттенюатор, два управляемых фазовращателя, норма лизатор напряжения, вьтрямитель, двд квадра.уурных фазовращателя, четыре перемножителя, четыре фильтра ниж них частот и схема сравнения, причем генератор электрических колебаний соединён через последовательно включенные управляемый аттенюатор, первы управляемый фазовращатель и первый квадратурный фазовращатель с первым вх.одом первого перемножителя, выход которого через первый фильтр нижних частот соединен с управляющим входом первого управляемого фазовращателя, а через .последовательно включенные второй управляемый фазовращатель, нормализатор напряжения и второй квадратурный фазовращатель с первым входом второго перемножителя, выход которого через второй фильтр нижних частот соединен с управлянщим входом второго управляемого фазовращателя, выход первого упра вляемого фазовращателя соединен также с вхо дом третьего перемножителя и через выпрямитель и первый нормально замкнутый контакт переключателя с регист ратором, выход нормализатора напряжения соединен с первым входом четвертого перемножителя, выход первого усилителя соединен с входг мй первого и третьего перемножителей и вторым нормально разомкнутым контактом переключателя, выход второго усилителя через второй нормально замкнутый контакт переключателя - со вторыми входами второго и четвертого перемножителей, первый вход схемы сравнения через третий фильтр нижних частот соединен с выходом третьего перемножителя, второй вход через четвертый фильтр нижних частот соединен с выходом четвертого перемножителя и непосредственно - с первым нормально разомкнутым контактом переключателя, а выход - с управляющим входом управляемого аттенюатора. На чертезке представлена структур-, ная схема устройства для градуировки электроакустических приемников. Устройство содержит генератор 1, , излучатель 2, градуировочную камеру 3, образцовый электроакустический приемник 4, градуируемый приемник 5, усилители б и 7, управляемый аттенюатор 8, управляемые фазовращатели 9и 10, нормализатор 11 напряжения, квадратурные фазовращатели 12 и 13, перемножители. 14-17, фильтры 18-21 нижних частот, схему 22 сравнения, выпрямитель 23, переключатель. 24 и регистратор (вольтметр) 25.. Устройство работает следующим образом. Выходное напряжение генератора 1 поступает на вход излучателя 2 и однбвременно подается на сигнальные входы управляемого, аттенюатора 8 и управляемого фазовращателя 10. С вухода управляемого аттенюатора 8 напряжение подается на сигнальный вход управляемого фазовращателя 9,. а с выхода управляемого фазовращателя 10- на вход нормализатора 11 напряжения. Нормализатор 11 напряжения овеспечивает постоянство выходного уровня напряжения вне зависимости от уровня напряжения на его входе. Выходные напряжения управляемого фазовращателя 9 и нормализатора 11 напряжения подгиотся непосредствендо на первые входы перемножителей 15 и 16 и через квадратурные фазовращатели 12 и 13, обеспечивакжцие сдвиг фазы выходного напряжения по отношению к входному на 90, на первые входы соответственно перемножителей 14 и 17, . На вторые входы перемножителей 14 и 15 поступает выходное напряжение усилителя 6, усиливающего сигнал образцового приемника 4, а на вторые входы перемножителей 16 и 17 подается напряжение с одного из прдвижных контактов переключателя 24. Представленное на чертеже положение подвижных контактов переключателя 24 соответствует режиму градуировки, а обратное их положение, соответству ет режиму измерения звукового давле ния в градуировочной камере 3. Таким образом, в режиме градуиро ки на вторые входы перемножителей 16 и 17 подается выходное напряжени усилителя 7, усиливающего сигнал градуируемого гидрофона 5. В результате перемножения входных напряжений на выходе каждого из перем ножителей 14-17 появляется постоянная составлянвдая, величина которой определяется выражением V- KyoKUcK ir где и - величина постоянной состав ляющей напряжения на выход К-го перемиожителя; А, - постоянный множитель, ха, рактёризующйй коэффициент передачи К-го перемножи. : теля; , ; . . , -OK величина напряжения опорной гармоники (задаваемой частотой генератора 1) на одном из входов К-го перем ножителя; величина напряжения гармонической составляющей, сов падающей по частоте с опор ной гармоникой, дeйcтвyю щего-на другом входе К-го .перемножителя суммарного усиленного сйгнала, Уск оя . ного из npHewiHHKOB (в обще случае сигнал и„ состоит : из суммы гармоник, что обу ловлено наличием помех, механического и электрического происхождения) ; ific. фазовый сдвиг между напряжениями UQJJ и W. Постоянные составлякяцие напряжений на выходах перемножителей 14-17 выделяются соответствующими фильтра ми 18-21 нижних частот. Таким образом, последовательное соединение перемножитель- - фильтр нижних частот выполняет .функции безрезрнансно го избирательного фильтра, частота настройки которого определяется час тотой опорной гармоники, действующе «d одном из входов перемножйтеля, т.е. частотой градуировки. Выходное постоянное напряжение фильтра 18(21) нижних частот управляет фазовращателем 9 (10) таким образом, чтобы величина постоянного /напряжения фильтра 18 (21) нижних частот стремилась к нулю. Из уравне ния (1) видно, что при Uj,0 это условие -выполняется при cos , т.е.цг+90°. Обеспечение фазового сдвига Ч ±90 между опорной гармоникой ,H соответст.вующей ей гармо шической составляющей UCK нэ перемножителей 14 и 17 приводит к установлению.фазового сдвига между соответствующими напряжениями на входах перемножитегуй 15 и 16, рав-. ного О или + 180 (в зависимости от конкретной схемной реализаций). Это объясняется тем, что фазовый сдвиГу создаваемый квадратурными фазовращателями 12 и 13, ьежду опорными гармониками на первых входах перемножителей 14 и 15, 16 и 17, составляет ± 90° (в зависимости от конкретной схемной реализации). При идентичных схемах управляемых фазовращателей 9 и 10 и идентичных схемах квадратурных фазовращателей 12 и 13 постоянные напряжения .la выходах фильтров 19 и 20 будут иметь одинаковый знак, а их величины, при зсшанных уровнях сигналов на входах перемножителей 15 и 16 будут максимально возможными, так как для перемножителей 15 и 16 соз f ± 1. Выходные напряжения Оод филь-. тров 19 и 20 нижних частот подаются на входы схемы 22 сравнения. Полученная н.а выходе схемы 22 сравнения разность напряжений (J d V Qnonaется на управляющий вход упргавляемо-: го аттенюатора 8 и устанавливает на его выходе такое напряжение .Ug, при котором за счет изменения напряжения Цд разность и2,и д-1 дстремится .к нулю, 9- й-°С учетом уравиёния (1) напряжение М,.«Л..и„и;соз„Ч. -9 коэффициент передачи фильтра 19 нижних частот; кОЭ(ициент передачи перемножителя 15; р ыходноё напряжение управляемого фазовращателя 9; напряжение гармонической составляющей напряжения U усилителя 6, совпадающей по частоте с опорной гармоникой UgJ фазовый сдвиг между напряжениями Од и р(.. В режиме градуировки напряжение ,. коэффициент передачи филь тра 20 нижних частот; коэффициент передачи перемножителя 16; напряжение на Выходе, норМсшизатора 11 напряжения; напряжение гармонической составляющей напряжения U-j усилителя 7, совпадающей по частоте с опорной гар- МОНИКОЙ Ч., - фазовый сдвиг между напряжениями и и UT. Из уравнений (2) , (3) и (4) сле дует, что . Откуда ,..2И1ь%..д , B..consi, K gA ffCOstf вследствие постоянства коэффициентов г А,.5 и А;я, и напряжения (:), а также равенства сбё ( 1. Звуковое давление Р в камере 3 одинаково в точках размещения обоих приемников. Поэтому l-PVb и; р«5 7. - составляющая суммарного давления Р, по частоте совпадающая с частотой градуировки; М, и Mg - соответственно чувствитальности образцово и градуируемого прием ков 4 и 5 на частоте градуировки; К, и К - соответственно крэффи циенты усиления усили телей 6 и 7. С учетом (7) и (3) уравнение (6) принимает вид К М-. ,, .(9) где G в const, посколь Кг М ку коэффициейты в, К, К; и чувстви шты тельность М образцового приемника считаются постоянными во всем рабочем диапазоне частот. Таким образом, в режиме градуиро ки вольтметр 25 измеряет напряжение % К2з-С-М, (10) которое однозначно определяет чувствительность градуируемого приемника 5 на частоте градуировки ( коэф.фициент передачи вьшрямителя 23). В режиме измерения звукового давления Р в градуировочной камере 3 вторые входы перемножителей 16 и 17 подключаются к выходу усилителя б, а вход вольтметра 25 подключается к выходу фильтра 20 нижних частот. Напряжение,..i (11) где D zKjij, А постоянный множитель. С учетом (7) выражение (1) принимает вид (12) где Е DK; М- - постоянный множитель. Таким образом, в режиме измерения звукового давления в градуировочной камере вольтметр 25 измеряет напряжение 20г которое однозначно определяет уровень звукового давления на частоте градуировки. / выражения (10). и (12) показывают, что шкалу вольтметра 25 можно отградуировать в единицах чувствительности и в единицах давления, что обеспечит возможность отсчета параметров /чувствительности и звукового давления непосредственно в указанных единицах измерения. Предлагаемое устройство позволяет определить чувствительность приёмника путем одного измерения без дополнительных вычислений. Сокращение количества измерений и отсутствие необходимости в дополнительных вычислениях в зна.чительной степени сокращает время проведения градуировки. При этом устройство обладает хорошей помехозащищенностью, так как в нем применены б езрезонансные избирательные, фил ьтры, частота настройки которых всегда соответствует частоте градуировки. В устройстве имеется возможность плавного регулирования звукового давления в градуировочной камере, а также измерения его уров ня на частоте градуировки.

УСТРОЙСТВО ДДЯ ГРАДУИР.ОВКИ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРИЕМНИКОВ, содержащее градуировочную камеру, размещенные в ней излучатель, подключен-, ный к генератору электрических колебаний, образцовый электроакустичес кий прие1Угник, подключенный к первому усилителю, второй усилитель для градуируемого электроакустического приемника и регистратор, о т л и .ч а ю-И е е с я тем, что, с целью повьашения быстродейсхвия, в него введены переключатель, управляемый аттенюатор, два управляемых фазовращателя, нормализатор напряжения, выпрямитель, два квадратурных фазовращателя, четыре перемножителя, четыре фильтра нижних частот и схема сравнения, причем генератор электрических кЪлебаний соединен через прследователь.но включенные управляемый аттенюатор, первый управляемый фазовращатель и первый квадратурный фазовращатель с первым входом первого перемножителя. выход которого через первый фильтр нижних частот соединен с управляющим . входом первого управляемого фазо&ра щателя, а через последовательно включенные второй управляемый фазовргицатель, нормализатор напряжения и второй квадратурный фазовращатель с первым входом второго перемножителя, выход которого через второй фильтр нижних частот соединен с управляющим входом второго управляемого Фазовращателя, выход первого yпpaвляeмotЧJ фазовращателя соединен с первым входом третьего перемножителя и через выпрямитель и первый нормально замкнутый контакт переключателя с регист- ратором, выход нормализатора напря- § жения соединен с первым входом чет(П вертого перемножителя, выход первого усилителя соединен с вторыми, входами первого и третьего перемножителей и вторым нормально разомкнутым контактом переключателя, выход второго усилителя через второй нормально замкнутый контакт переключателя с вторклми входами второго и четвертого перемножителей, первый вход-схемы сравнения через третий фильтр нижда ор ел tc них частот соединен с выходом третьpro перемножителя, второй вход через четвертый фильтр нижних частот соединён с выходом четвертого перемцожителя и непосредственно - с первым нормально разомкнутым контактом переключателя, а выход - с управляющим входом управляемого аттенюатора.