Способ градуировки приемников градиента давления Советский патент 1992 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для градуировки приемников градиента давления звуковой волны.

Известен способ градуировки приемников градиента давления вблизи излучателя сферических волн. Этот способ позволяет проводить градуировки приемников градиента давления простым и распространенным методом сравнения с эталонным гидрофоном в области сферического распространения волн. Применение излучателей типа пульсирующая сфера позволяет значительно сократить размеры зоны Френеля излучателя и проводить градуировку приемников градиента давления на расстояниях до излучателя, сравнимых с эффективными размерами приемников. Однако в

этом случае градуировка указанными способами будет приводить к ошибочным результатам, т.к. применяемая в них поправка на сферическое распространение волн получена при условии равенства градиента давления звуковой волны ЬР/Ог в фазовом центре приемника перепаду давления звуковой волны ДР на эффективной длине L калибруемого приемника, что нарушается по мере уменьшения расстояния от приме- ника до излучателя звука.

В качестве прототипа выбран способ градуировки, заключающийся в том, что калибруемый приемник градиента давление .помещают в жидкость, приводят жидкость в колебательное движение и измеряют напряжение на выходах приемника и вычисляют

vi vi

00

ел

00 Оч

чувствительность приемника по известной зависимости.

Недостатком этого способа является то, что при калибровке приемников возникают ошибки в определении чувствительности приемника.

Цель изобретения - повышение точности определения чувствительности приемников градиента давления.

Цель достигается тем, что в жидкость погружают сферический излучатель звука и эталонный гидрофон, приемник градиента давления и эталонный гидрофон располагают в середине водного слоя на расстоянии г между центрами приемника градиента давления и сферического излучателя звука, выбираемом из условия 3R + L

г

2

(D

где R - радиус сферического излучателя звука;

L - эффективная длина приемника градиента давления,

измеряют напряжение на выходах приемника и гидрофона и вычисляют чувствительность приемника, причем учитываемую в окончательных результатах поправку тр на сферическое распространение волн определяют по формуле

г2,

V iv 1 4- ( L v

Y )

г2

-fM2 2

2л

2г

1

(2)

tg

2 KL

где К у - волновое число;

Я-длина волны звука.

Размещение приемника градиента давления на расстоянии г(1) от центра излучателя звука позволяет избежать пересечение эффективных размеров приемника и излучателя звука, приводящее к искажению линий тока скорости звука, исключить взаимное влияние градуируемого приемника и излучателя звука. Расположение приемника градиента давления вблизи излучателя звука приводит к тому, что изменение градиента давления звуковой волны на эффективной длине градуируемого приемника носит нелинейный характер. В этом случае перепад давления на длине градуируемого приемника отличается от градиента давления в его центре, и представление градуируемого приемника точечным приводит к ошибке в определении его чувствительности. Введение в поправку (2) на сферическое распространение волн зависимости от конечных размеров градуируемого приемника позволяет учесть смещение точки расположения среднего значения перепада давления на длине, приемника

градиента давления от его геометрического центра и избежать ошибки в определении чувствительности приемников градиента давления при градуировке их в зоне сфери5 ческого распространения волн на расстояниях до излучателя звука, сравнимых с эффективными размерами приемников градиента давления. Расстояние г, выбираемое из условия (1) и входящее как аргумент в

10 поправку (2), измеряется между геометрическими центрами приемника градиента давления и излучателя звука.

Способ градуировки приемников градиента давления поясняется чертежом.

15 Располагают градуируемый приемник 1 и образцовый гидрофон 2 в середине водного слоя на расстоянии г, удовлетворяющем условию (2), между центрами излучателя звука 3 и градуируемого приемника устанав20 ливают требуемую частоту и амплитуду излучаемого сигнала, измеряют характеристику направленности градуируемого приемника, ориентируют ось максимальной чувствительности градуируемого

25 приемника на излучатель звука, измеряют напряжения на выходах градуируемого приемника и образцового гидрофона, рассчитывают значение поправки (2) на сферическое распространение волн для данных и L и

30 определяют чувствительность приемника градиента давления на данной частоте.

Применение поправки (2) на сферическое распространение волн при выполнении условия (1) позволяет проводить в

35 широком диапазоне частот градуировку приемников градиента давления методом сравнения с образцовым гидрофоном на расстояниях до излучателя звука, сравнимых с эффективными размерами градуируе40 мых приемников.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ градуировки приемников градиента давления путем погружения градуируемого приемника градиента давления в

45 жидкость и приведения жидкости в колебательное движение, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в жидкость погружают сферический излучатель звука и эталонный гидрофон, при этом при50 емник градиента давления и эталонный гидрофон размещают на одинаковом расстоянии г от центра сферического излучателя звука, которое выбирают из условия + L

55 г- 2

где L - эффективная длина приемника градиента давления;

R - радиус сферического излучателя звука,

- /T ,f L ч2 T

г2 - ( L/2 )2 1 + ( 2 2

51778586

затем измеряют одновременно выходные

сигналы приемника градиента давления и V

эталонного гидрофона, по отношению кото- - tg

рых определяют чувствительность приемника градиента давления, и определяют 5 где К - волновое число; мультипликативную поправку ty к чувствительности приемника градиента давления по соотношению

Я - длина волны звука.

- /T ,f L ч2 T

г2 - ( L/2 )2 1 + ( 2 2 KL

- tg

К - волновое чис

Я - длина волны звука.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки приемников градиента давления методом сравнения с эталонным гидрофоном вблизи излучателя звука в зоне сферического распространения волн. Цель - повышение точности определения чувствительности гидрофона. Цель достигается тем, что градуируемый и эталонный гидрофоны, помещенные в середину водного слоя, располагают на расстоянии, выбираемом из условия г 3R+L/2, где R - радиус сферического излучателя звука; L - эффективная длина приемника градиента давления. Затем в окончательных результатах вычисления чувствительности поправку на сферическое распространение волн опреде- ляютпоформуле -T V Ј5V7Dr где К 2 я/А - волновое число. Поправка учитывает зависимость увеличения перепада давления от эффективной длины приемника градиента давления и позволяет получать более точные значения чувствительности при калибровке на малых рассто яниях до излучателя звука. 1 ил. СП С

генератой

///////////////S///////////////

К регистрирующей on - поратуре