Устройство для градуировки электроакустических преобразователей Советский патент 1980 года по МПК H04R29/00 

1

Изобретение относится к области акустики, в частности к устройствам для градуировки электроакустических преобразователей, и предназначено для определения чувствительности измерительных иреобра- 5 зователей абсолютным и относительным методами при высоких гидроакустических давлениях.

По осноВНому авт. св. Л 606234 известно устройство для градуировки электроакус- ио тических преобразователей, содержащее камеру связи, закрытую крышками, внутри которой установлены полый металлический цилиндр, опирающийся па крыщки, и пьезокерамическое кольцо с электродами, жест- ii5 ко связанное с боковой иоверхностью металлического цилиндра.

Для проведения измерений методом пьезоэлектрической комненсации электроды на внещней поверхности кольца из пье- ЕО зокерамики выполнены в виде двух электрически изолированных и снабженных электростатическим экраном частей, одна из которых используется для возбуждения противофазиЫ|Х звуковому давлению коле- 25 баний стенок, а другая - для индикации момента полной компенсации этих колебаний 1.

Недостатком известного устройства является то, что при проведении измерений во

2

при высоких гидростатических давлениях в пьезокерамике. возникают виутреиние напряжения, обусловленные действием гщростатического давления во внутренней полости камеры. В результате чувствительность пьезокерамических преобразователей изменяется, что вносит значительные ошибки в результаты градуировки.

Целью изобретения является повыщение точиости нзмерений уровня чувствительности электроакустических преобразователей нри высоких гидростатических давлеинях.

Поставлеиная цель достигается тем, что I камере связи, закрытой крыщками, внутри которой установлены полый металлический цилиндр, опирающийся через унлотняюии1е прокладки иа крыщки, и иьезокера.мическсе кольцо с электродами, жестко связанное с боковой поверхностью металлического цилиндра, между корпусом и крыщками введены герметизирующие элементы, полость между корпусо.м и металлическим цилиндром заполнена диэлектрической жидкостью одна из крышек выполнена с каналом, соединяюи;им виутреннюю полость металлического цилиндра и полость между корпусом и металлическим цилиндром, причем в последней на входе

канала установлена мембра на нз эластнчцого матс})иала.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - развертка свободной иОВерхности пьезокерамического кольца с электродами.

Устройство состоит из изготовленного из активного материала (пьезо.керамики) кольца 1, жестко закреиленного на наружной поверхности металлического цилиндра 2. Цнлиндр 2 опирается через резиновые ун;1отняющие прокладки 3 на верхнюю и ниЖНюю крыш,кн 4 п 5, закрепленные на «орпусе 6. Между крышками 4 и 5 п корпусом 6 установлены резиновые уплотняющие прокладки 7. Полость 8 между корпусом 6 и цилиндром 2 заполнена диэлектрической л идкостью, обладающей коэффициентом объемной упругости, блнзким к воде, например касторовым маслом, В полости 8 установлена кольцеобразная мембрана 9, выполненная из эластичного материала (резина), которая при номощи герметичного соединения (не показано на чертеже) соединена с каналом 10 в крыщке 5. 10, сообщающийся с внутренней полостью 11, соединен при помощи трубки 12 с гидронасосом. На наружной поверхности кольца 1, изготовленного из пьезокер-амики, нанесены электроды 13 и 14, электростатически нзолироваиные друг от друга с помощью расположенных между ними электродов 15, соединенных с электродом, нанесенным на внутренней поверхности кольца 1 (не показан на чертелее).

К электроду 13 подведено переменное электрическое напряжение, а электрод 14, пспользуемый для фиксации величины колебательных смещений, соединен с входом усилительного устройства (не показан на чертеже). Электроакустический преобразователь 16, используемый для возбуладения звукового давления во внутренней полости камеры, установлен (запрессован) в крыщке 5, а градуируемый приеМНик 17 - в крыщке 4 при помощи герметичного сальника 18.

Для заполнения внутренней полости 8 жидкостью (касторовое масло) в крыщке 5 иМеется отверстие 19 с герметичной пробкой.

Перед проведением измерений при сборке камеры при помощи вакуу.мной установки удаляются пузырьки воздуха из внутренней полости 8, заполненной касторовым маслом, и из внутренней полости эластичной мембраны 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Перед проведением измерений во внутреннюю полость эластичной мембраны 9 и внутреннюю полость камеры И и по каналу 10 и трубке 12 нагнетается гидростатическое давление. Внутренние напряжения.

Возпи1каюп1;не в керамике (кольце 1), обусловленные действием высокого гидростатического давления во виутренней нолости камеры 11, компенсируются виещним давлением, действующим на керамику (кольцо 1) в полости 8, заполненной жидкостью (касторовым маслом), а изменение объема этой полости компенсируется изменением объема внутренней полости мембраны 9,

ilO выполненной из эластичного материала (резины). Благодаря наличию всестороннего сжатия пьезокерамики, чувствительность ее под действием гидростатического давления остается практически постояиной и не

15 влияет на результаты градуировки преобразователей.

При проведении измерений чувствительности преобразователей методом пьезоэлектрической компенсации на излучатель 16

oi подается переменное напрял ение. В заполняющей внутреннюю полость среде создается звуковое давление, что вызывает колебаиия боковой стенки 2 и жестко связанного с ней цилиндра из пьезокерамики.

5 Это же иапряжение подается на электрод 13, нанесенный на внешней поверхности цилиндра 1, и возбуждает колебательные смещения стенок 2 в противоноложном направлении. Величину этого напряжения

о регулируют так, чтобы получить полную компенсацию колебательных смещений кольца из пьезокерамики 1.

Момент полной компенсации определяется по исчезновению напряжения на нане5 С6ННОМ на внещней поверхности пьезокерамики электроде 14.

Процесс определения чувствительности градуируемого преобразователя сводится при этом к определению отношения най пряжения, возникающего на выходе преобразователя 17, к напряжению, приложенному электроду 13 в момент полной компенсации колебаний. Уровень чувствительности градуируемого преобразователя, выраженный в децибеллах относительно 1 В/Па, определяют, пользуясь соотношением

М -- К - С (дБ),

0 где К - измеренное с помощью магазина затуханий отнощение напряжений на выходе градуируемого преобразователя к на пряжению, приложенному к электроду 13 пьезокерамического коЛьца;

5 С - постоянная камеры, выраженная 3 децибеллах относительно 1 В/Па и измеренная в квазистатическом режиме.

При проведении измерений чувствительности преобразователей методом сличения

0 3 качестве образцового используется преобразователь (электрод 14 на пьезокерамическом кольце), предварительно отградуированный абсолютным методом. Процесс определения чувствительности градуи5 руемого преобразователя методом сличения с образцовым сводится TV опре/челвнию с помощью магазина затухалия отношения напряжений, возникающих на выходе градуируемого преабразователя 17 и образцового преобразователя 14

М М ,,+ К (дБ),

где MOJJ - уровень чувствительности образцового преобразователя 14, выраженный в децибеллах относительно 1 В/Па;

К. - выраженное в децибеллах относительно 1 В/Па от1нощение напряжений «а выходе образцового 14 и градуируемого 17 преобразователей.

Устройство Предназначено для градуировки измерительных преобразователей при высоких гидростатических давлениях в диапазоне частот 1-5000 Гц с ошибками, не превышающими 0,5 дБ.

Формула изобретения

Устройство для градуировки электроакустических преобразователей по авт. св. № 606234, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений при высоких гидростатических давлениях, между корпуоол и крыщками камеры связи введены герметизирующие элементы, полость между корпусом и металлическим цилиндром заполнена диэлектрической жидкостью, одиа из крыщек выпоЛНена с каналом, соединяющим внутреннюю полость металлического цилиндра и полость между корпусом И металлическим цилиндром, причем в последней на входе канала установлена мембрана из эластичного материала.

ИстОЧ1НИ1Ки И1ифор м а.ции, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N° 606234, кл. Н 04R 29/00, 1978.