Способ определения нелинейного параметра жидких сред на низких частотах Советский патент 1991 года по МПК G01N29/02 

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано при измерениях параметра нелинейности жидкой среды в натурных условиях.

Целью изобретения является повышение точности измерений в области низких частот и упрощение измерений.

Способ определения нелинейного параметра заключается в следующем.

В исследуемой и эталонной жидких средах при помощи двух электроакустических преобразователей (ЭАП), расположенных на расстоянии половины длины А разностной волны, возбуждают акустические колебания, измеряют амплитуды акустического давления на разностной частоте в обеих средах на расстоянии А/ 4 от ЭАП и по их значениям с учетом параметра нелинейности эталонной среды определяют нелинейный параметр исследуемой среды.

В натурных условиях с борта судна на заданную глубину опускается установка, состоящая из двух плоских акустических преобразователей, расположенных друг против друга на расстоянии половины длины волны А на разностной частоте. Приемный измерительный гидрофон помещают на расстояние А /4 от каждого преобразователя на их акустической оси. На преобразователи от задающих генераторов через усилители подают электрические напряжения частотой fi на один преобразователь и частотой h на другой. При этом давления Pi и PZ, создаваемые в среде первым и вторым преобразователями, выбираются такими, чтобы экспериментальная зависимость Рд F(PixP2) имела линейный характер.

Зависимость Р от интенсивности I получают сначала для среды с известным параметром нелинейности или измеренным с достаточной степенью точности другим методом. Затем измерения проводят в среде с неизвестным параметром нелинейности при этом же значении приведенной

О 00

10

го

00

интенсивности. Параметр нелинейности исследуемой среды определяют из формулы

Јх Јо РХ/РО,(1)

где ЕО параметр нелинейности среды с известными параметрами;

Рх, Рб - амплитуды давления звука раз- ностной частоты соответственно в исследуемой среде и в среде с известным параметром.

Создание разностной частоты в предлагаемом способе двумя преобразователями, расположенными друг против друга на расстоянии друг от друга Е ту, где Я- длина

разностной волны (в центре между ними образуется максимум давления на разностной частоте), при этом первый преобразователь излучает волну частотой fi, а второй частотой обеспечивают то, что процесс нелинейного взаимодействия осуществляется не в пространстве, как в прототипе, и нелинейные эффекты возрастают по мере увеличения расстояния, а во времени внутри области, образованной торцовыми поверхностями преобразователей, реализующих способ, и поверхностью в пределах телесного угла основных лепестков характеристик маправленности.

Эмпирическое выражение, полученное на основе экспериментальных результатов, для звукового давления на разностной эстоте, при расположении приемника д шлечия на расстоянии Я/4 от каждого преобразователя имеет вид

PA Ae0(1 +Јl)(1-jl)l, (2) где А - некоторая постоянная величина;

t o - значение параметра нелинейности в невозмущенной среде;

/3 j - коэффициенты, определенные из эксперимента;

I - приведенная интенсивность волн накачки, I PixP2;

Pi, Рг звуковые давления на частотах изкачки f 1 и fa, измеренные в той же точке, что и давление на разностной частоте.

0

5

0

5

0

5

0

5

При измерениях используется линейный участок зависимости (2).

Для линейного участка зависимость (2) имеет вид

.(3)

Откуда

-&м

Рд, I определяются из эксперимента.

Благодаря тому, что измерения проводятся в максимуме волны разностной частоты, обеспечивается наилучшее отношение сигнал/помеха.

Формула изобретения

Способ определения нелинейного параметра жидких сред на низких частотах, заключающийся в том, что в исследуемой и эталонной средах на расстоянии Ё друг от друга устанавливают излучающий и приемный преобразователи, возбуждают акустические колебания при помощи излучающего преобразователя, измеряют амплитуды акустического давления с помощью приемного преобразователя и по ним определяют параметр нелинейности исследуемой среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в области низких частот и упрощения измерений, устанавливают в исследуемой и эталонной средах на расстоянии Я от основного излучающего преобразователя дополнительный излучающий преобразователь с частотой, отличной от частоты основного излучающего преобразователя, дополнительно возбуждают акустические колебания при помощи дополнительного излучающего преобразователя, расстояние выбирают равным Я/4, а параметр нелинейно ех исследуемой среды определяют по формуле

ех ЕО РХ/РО,

где сь - параметр нелинейности эталонной среды;

Рх, Рв амплитуды акустического давления на разностной частоте в исследуемой и эталонной средах соответственно; Я-длина разностной волны.

Изобретение относится к акустическим измерениям и может оыть использовано для определения параметра нелинейности жидкости среды на низких частотах в натурных условиях. Цель изобретения - повышение точности и упрощение измерений в области низких частот. Измерение амплитуд акустического давления в исследуемой и эталонной средах осуществляется на разностной частоте в максимуме волны. « И