Способ определения диаграммы направленности излучающих объектов в гидроакустическом бассейне Советский патент 1988 года по МПК G01H3/00 

00

со о: со

Изобретение относится к гидроакустическим измерениям и может быть .использовано при исследовании акустических полей сложных излучающих объ- актов.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона в сторону низких частот и увеличение точности определения диаграммы направленности (ДН).

Согласно способу в гидроакустическом бассейне в качестве параметра акустического поля колеблющегося объекта измеряют нормальную составляющую вибрационной скорости V поверхности объекта. В воздушную заглушен- 1ую камеру помещают акустически жесткую модель объекта с геометрически подобными внешними обводами. По поверхности модели перемещают точечный монопольный акустический источник и измеряют в дальней зоне модели распределение звукового давления Р„ по замкнутой поверхности, охватывающей модель, определяя тем самым функцию Грина второй краевой задачи. Знание распределения вибрационн ой скорости и звукового давления позволяет определить ДН с помощью следующей формулы :

... . Л-1 М-(

р(П у а ) Ll --,- У У V P A b f S f,p, QTfJ(J, 0

PnmCr.y,),

где PI и pj - плотности соответственно

воды и воздухаJ f, и fj - частота рабочего диапазона соответственно в воде и в воздухе (f

С ., К

определяется как :;-i. -г); , А

, и Cj - скорость звука в воде

и в воздухе;

А - масштаб моделирования; Q(f, ) - производительность моно- дз польного источника на частоте

п,тп - индексы, соответствующие шп-му пространственному положению точки на ,« поверхности объекта и соответствующей ей точки на поверхности модели; q, S - индексы, соответствуюпше

qs-му угловому положению ее точки ДН{I

г - расстояние от модели до точки измерения давления;

0

5 0 5 0

5

G, - плотность распределения

точек измерения У„„; N, М - количество точек измерения.

На чертеже изображена блок-схема устройства, с помощью которого может быть реализован способ.

В гидроакустический бассейн 1 помещен излучающий объект 2. Геометрические размеры бассейна 1 выбраны из условия R D, где R - расстояние от объекта 2 до границ бассейна 1, D - максимальный геометрический размер объекта. Для возбуждения вибраций объекта 2 предназначен генератор 3, выход которого Соединен с входом усилителя 4 мощности, выход которого соединен с входом вибровозбудителя 5. Виброметр 6 включает зонд 7 и усилитель 8. Перемещение зонда 7 по поверхности объекта 2 осуществляется с помощью механического сканера 9. Блок 10 управления служит для управления перемещением сканера 9 и определения местоположения зонда 7. В месте установки вибровозбудителя 5 установлен неподвижно внбродатчик 11, вькод которого соединен с входом усилителя 12,.выходы виброметра 6 и уси- лителя 12 соединены с аналоговыми входами ЭВМ 13. В воздушную заглушенную камеру 14 помещена акустически жесткая модель 15 объекта 2. Масштаб моделирования определяют из соотношения

А

0

з

«

е

f мин с 2

frp- с,

где ffny, - низшая частота рабочего

диапазона объекта fpp - низшая граничная частота измерений заглушенной камеры .

Источник 16 акустических колебаний установлен на поверхности модели 15 с возможностью перемещения, он подключен к генератору 17, выход которого соединен с входом усилителя 18 мощности. В дальней зоне модели 15 установлен микрофон 19, перемещение которого осуществляется с помощью сканера 20. Блок 21 управления служит для управления перемещением сканера 20 и определения местоположения микрофона 19. Выход микрофона 19 соединен с входом усилителя 22. Выходы последнего и генератора 17 соединены с аналоговыми входами ЭВМ 13.

Способ осуществляют следующим образом.

Объект 2 возбуждают вибровозбудителем 5 подачей на вход последнего сигнала с генератора 3 через усилитель 4 мощности. Определение распределения нормальной составляющей вибрационной скорости поверхности объекта 2 осуществляют путем измерения зондом 7 в точках, расположенных по поверхности объекта 2 с плотностью G, i f Ли , (1 Де „ - длина изгибной волны объекта, Xje длина звуковой волны в воде), модуля амплитуды виброскорости (V и фазы скорости tf относительно фазы в опорной точке п О, m О, используя для этого сигнал с вибродатчика 11, С помощью ЭВМ 13 определяют

Vnm /Vprn/sigi costf.

На поверхности модели 15 последо- вательно в точках, соответствующих точкам измерения V,, помещают источник 16 акустических колебаний, который возбуждают подачей на него сигнала в рабочей полосе частот с гене- ратора 17 через усилитель 18 мощности. Определение распределения звукового давления, создаваемого источником 16, осуществляют микрофоном 19 в точках, расположенных с шагом

чв

56

йу(0,1-0,2), йр (0,1-0,2)- - на сферической поверхности, охватыва- кщей модель измерением модуля амплитуды звукового давления /Рл„,(г,у,|3д) / и фазы fqj относительно фазы.ц)°° , Сигнал с микрофона, пропорциональный мгновенному значению давления, и с генератора 17, служащий для определения фаз ср, подают на аналоговые 40 входы ЭВМ 13, с помощью которой определяют Pn(r,J,/3s) (Ркп,(. п м

cosCfag. ДН объекта 2 определяют по приведенной формуле.

45

Формула изобретения

Способ определения диаграммы направленности излучающих объектов в гидроакустическом бассейне, заключающийся в том, что объект помещают в гидроакустический бассейн, возбуждаю объект в рабочей полосе частот и регистрируют возникающее акустическое поле, по параметрам которого определяют диграмму направленности, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона

5

0 5

и увеличения точности определения диаграммы направленности, в качестве параметра акустического поля измеряют распределение нормальной составляющей вибрационной скорости по поверхности У объекта,дополнительно в воздушную акустическую камеру помещают жесткую модель объекта с расположенным на ее поверхности точечным акустическим источником, перемещая источник по поверхности модели и измеряют в дальней зоне модели распределение звукового давления по замкнутой поверхности, охватывающей модель, а диаграмму направленности определяют с учетом формулы

P(r/A,.(ia) II t: n.V

Pnm(l.4.(5.

где р,

Q(f2)C5 ,

и

р2. - ПЛОТНОСТЬ соответственно воды и воздухаJ f, и 2 - частота рабочего диапазона соответственно в воде и воздухе,

i Cif J. С, А

20 25

т

55

30

/40

п, m 8 45

50

С, и С - скорость звука в воде

и воздухе соответственно;

. А - масштаб моделирования; Q(f ) - производительность монопольного источника на частоте индексы, соответствующие пт-му положению точки на поверхности объекта и соответствующей ей точки на поверхности модели, индексы, соответствующие qs-му угловому положению точки диаграммы направленности, (5, - плотность распределения точек измерения нормальной составляющей вибрационной скорости по поверхности объекта;

давление в дальней зоне модели в точке с угловыми (г,у ,Ад).координатами у, , создаваемое точечным монопольным акустическим источником, расположен«т

ным в nm-й точке поверхности модели;

К,М - количество точек измерения .

Изобретение относится к гидроакустическим измерениям и может быть использованопри исследовании акустических полей слоеных излучающих объектов. Цель изобретения - расвшрение частотного диапазона в сторону низких частот и увеличение точности определения диаграммы направленности (ДН). ДН объекта определяют по результатам измерений в двух средах - воде и воздухе. В гидроакустическом бассейне измеряют нормальную составляющую вибрационной скорости поверхности возбужденного объекта. В воздушную заглушенную камеру помещают акустически жесткую модель объекта с геометрически подобными внешними обводами. По поверхности модели перемещают точечный акустический источник и измеряют в дальней зоне модели распределение звукового давления по замкнутой поверхности, охватывающей модель. По распределениям вибрационной ско- рости и звукового давления определяют ДН объекта по формуле. 1 ил. (Л