Способ определения чувствительности на второй гармонике пьезоэлектрических излучателей и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК H04R29/00 G01H11/06 

со

05

ю

СХ)

Изобретение касается акустически измерений и может быть использовано для определения и контроля нелинейных искажений пьезоэлектрических излучателей звука путем измерения чувствительности на второй гармонике .

Цель изобретения - увеличение точ

ности измерений.

На фиг. I показана векторная диаграмма; на фиг. 2 - устройство, реализующее предлагаемый способ.

Чувствительность на второй гармо- нике определяется по формуле

1

1

2P-jf/UH,

(I)

гшплитуда акустического давления составляющей при- пятого сигнала с частотой 2f.

амплитуда напряжения электрического возбуждения исследуемого преобразователя j частота сигнала возбуждения,

овременной работе двух изсигнал двойной частоты в ма можно представить в

-cos( -f t/ ) ), (2)

де Ч и 1д

чувствительности на второй гармонике исследуемого и дополнительного излучателей ;

If и ( фазы акустического давления составляющей принимаемого сигнала с частотой 2f;

излучателем, необходимо найти модуль векторной разности (вектор разности показан на фиг. 1 жирной стрелкой). Как видно из фиг. 1

tvUm7

2l

tl

(3)

Отсюда, выразив векторы через ска- 10 Л ярные величины, получают формулу для определения fj.

л

2CP,VP,-«P,

,(,

luL-yL/

С )

Формула (4) справедлива для любых амплитудно-фазовых соотношений на основной частоте ,f,

Для устранения взаимного влияния по полю исследуемого и дополнительного излучателей необходимо их располагать на расстояниягг, превышающих ЗЛ , где Л - длина волны, соответствующая частоте f. При измерениях тре- буется обеспечить минимальное влияние нелинейности среды на точность определения чувствительности на второй гармонике. Поэтому желательно точку приема располагать ближе к излучате- лям.

Устройство реализующее способ (фиг. 2), состоит из последовательно соединенных генератора 1 синусоидальных колебаний, делителя 2 часто35

ты, импульсного модулятора 3, пере-

ключаемого делителя 4, усилителя 5 мощности и -излучателя б, выход импульсного модулятора 3 соединен с входом последовательно соединенных 40-регулируемой линии 7 задержки, jm- равляемого аттенюатора 8, второго усилителя 9 мощности и дополнительного излучателя JO, второй вход импульсного модулятора 3 сое

Изобретение касается акустических измерений и может быть использовано для определения и контроля не- линейньпс искажений пьезоэлектрических излучателей звука путем измерения чувствительности на второй гармонике. Цель изобретения - увеличение точности измерений. Возбуждение источника звука производится таким образом, чтобы обеспечить равенство амплитуд и противоположность фаз составляющих акустического давления на частоте возбуждения. При этом производится первое измерение амплитуды и фазы акустического давления составляющей принятого сигнала на второй гармонике. Затем изменяется амплитуда возбуждения исследуемого излучателя и производится второе измерение амплитуды и фазы акустического давления составляющей принятого сигнала на второй гармонике. Чувствительность пьезоэлектрического излучателя определяется по расчетной формуле, приведенной в описании. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

и, и

Umaамплитуды напряжения эле- 45 Динен с первым выходом генератора ктрического возбужденияЛ прямоугольных импульсов, второй

выход которого соединен с первым входом второго вольтметра 12, вход которого соединен с выходом второго 50 усилителя с фильтром 13, вход по- следного подключен к приемнику 14

исследуемого и дополнительного излучателей. В точке приема измеряются амплиту- цы Р-д., и фаза C/Jj. акустического дав- пения P2(t). Векторная диаграмма, илшострирзпощая (2), показана на фиг. 1.

После изменения величины U

mi

изменяется и результирующая амплвдута

акустического, давления, который соединен также с входом усилителя с фильтром 15, выход которого подР-2 и фаза (/ акустического давления 55 ключей к входу фазометра 16 и вольт- составляющей принимаемого сигнала с .метра 17, третий вход фазометра 16 частотой 2f (фиг.2)и второй вход вольтметра 17 соедиI 1

Для выделения только нелинейного эффекта, создаваемого исследуемым

ключей к входу фазометра 16 и вольт- метра 17, третий вход фазометра 16 и второй вход вольтметра 17 соеди;Кены с вторым выходом генератора прямоугольных импульсов, второй

I 1

вход фазометра 16 подключен к выходу генератора I синусоидальных колебаний.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания схемы генератор 1 синусоидальных колебаний генерирует сигнал с частотой 2f, который поступает на второй вход фазометра 16 и на. вход делителя 2 частоты, с выхода последнего гармонический сигнал с частотой f посту- пает на первый вход импульсного модулятора 3. Генератор 11 прямоугольных импульсов подает на второй вход импульсного модулятора 3 прямоугольные импульсы, при этом на выходе импульсного модулятора 3 формируются радиоимпульсы, поступающие на вход . излучателя 6 и дополнительного излучателя 10. Акустический сигнал, принимаемый приемником 14 aKycT f4ecKoro давления, поступает на измерительные приборы: составляющая сигнала с основной частотой - на вольтметр 12, составляющая сигнала с удвоенной частотой - на вольтметр 17 и фазометр 16. При этом на вольтметрах 12 и 17 индицируется амплитуда соответствующей .составляющей, а на фазометре - фаза составляющей акустического давления с двойной частотой, измеренные на установившемся участке принимаемого сигнала, что достигается задержкой прямоугольного импульса, формируемого на втором выходе генератора 11 прямоугольных импульсов относительно импульса на его первом выходе на время, равное времени переходных процессов плюс время распространения волны от излучателей к приемнику. На первом этапе измерений подбором коэффициента ослабления управляемого аттенюатора 8 и времени задержки регулируемой линии

7 задержки обеспечивают минимальньш уровень сигнала основной частоты по пок аГ§ аниям вольтметра 12, затем снимают показания вольтметра 17 и фазометра 16. На втором этапе измере- ния устанавливают переключаемый делитель 4 в другое положение и сни- мают показания вольтметра 17 и фазометра 16. На основании полученных данных вычисляют чувствительность на второй гармонике излучателя 6.

1436280

Ф о р м у. л

изобретения

(- 22

r/2

где P , t.

и

mi

0

B

0

и

Ч.

11

hii

5

соответственно результат -первого измерения амплитуды и фазы акустического давления и амплитуды напряжения электрического возбуждения исследуемого излучателя при первом измерении,

соответственно результат второго измерения амплитуды и фазы акустического давления и амплитуды напряжения эле- ктрическо го возбуждения исследуемого излучателя при втором измерении.

5

806

полнительный излучатель, последовательно соединенные второй усилитель с фильтром и второй вольтметр, при- чем вход делителя частоты и первый вход фазометра соединены с выходом генератора синусоидальных колебаний, выход делителя частоты соединен с входом импульсного модулятора, выход импульсного, модулятора - с входом переключаемого делителя и с входом регулируемой линии задержки, выход переключаемого делителя соединен с входом усилителя мощности, вход второго усилителя с фильтром соединен с приемником акустического давления, выход усилителя с фильтром соединен с вторым входом фазометра, а выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом второго вольтметра и с третьим входом фазометра.

fpue. /

9lis.2