Способ калибровки гибких протяженныхАКуСТичЕСКиХ СиСТЕМ Советский патент 1981 года по МПК G01V13/00 

(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ГИБКИХ ПРОТЯЖЕННЫХ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

приема колебаний при калибровке необходимость возбуждения упругих колебаний .специальным (дополнительным) излучающим устройством и генератором, которые не применяются при работах с калибруемыми системами. Излучатель, используемый для калибровки, должен иметь равномерную характеристику направленности и ограниченные размеры, чтобы создавалось равномерное (сферическое) поле упругих колебаний и соблюдался критерий минимального расстояния между излучающим устройством и приемным.

Размеры диаметра цилиндра значительные и его необходимо увеличивать при увеличении длины приемной а.нтенны. Так, при длине антенны в ЬО м в диапазоне частот, не превышающем 1000 Гц, требуется для выполнения услоэия синфазности колебаний на всех группах пьезоприемников протяженной акустической системы иметь радиус цилиндра не менее 1,Ь м, а при длине 200 м этот радиус должен быть уже 2,5 м. Нужно учитывать что современные приемные системы, применяемые в морской сейсморазведке, имеют длину в несколько километров, для них рассматриваемый запатентованный способ становится не реализуемым так, радиус конструкции, при длине системы уже в 1000 м должен быть более 60 м . Диапазон частот-в рассматриваемом способе ограничен полосой 10-1000 Гц. При необходимости работать в более высокой области частот для соблюдения условия синфазного приема колебаний размеры цилиндра должны быть еще больше указанных. Расположение гидрофона на одной из стенок цилиндра требует для правильной калибровки очень точной центровки излучателя.

Цель изобретения - разработка способа, позволяющего производить калибровку протяженной акустической системы любой длины в дальнем поле (вне зоны Френеля) на любых частотах в процессе работы на акватории без использования дополнительных излучающих устройств, а именно с теми излучателями упругих колебаний которые применяются при работах ( в том числе и с излучателями, при возбуждении которых образуется газовый или,парогазовый пузырь, а также с излучателями произвольной формы) .

Поставленная цель достигается одновременным воздействием излучателя на акустическую систему и эталонный гидрофон при размещении их специальным образом вне зоны Френеля для соблюдения синфазного приема упругих колебаний всеми элементами акустической системы.

Для достижения указанной цели калибруемую акустическую систему сворачивают в плоскую однослойную спираль, в центре которой помещают калиброванный гидрофон, а излучател располагают в точке, лежащей на перпендикуляре к плоскости размещения спирали, проходящем через ее центр, -на расстоянии, превосходящем зону Френеля для всей системы.

Чувствительность гибкой протяженной акустической системы определяется по сравнению сигналов-, снятых с акустической системы и калиброванного гидрофона.

На чертеже представлено устройство реализующее предлагаемый способ

Устройство содержит гибкую протяженную акустическую систему 1, закрепленную на основании (крестовине) 2, калиброванный гидрофон 3 и излучатель 4 .

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Калибруемую гибкую протяженную акустическую систему 1 сворачивают в виде однослойной спирали и закрепляют на жестком основании (например, крестовине) 2, в центре которой размещают калиброванный гидрофон 3. На фиксированном .расстояни от цен-тра спирали, соосно с ней в перпендикулярной плоскости, на расстоянии, превосходящем зону Френеля для всей системы, закрепляют излучатель 4. Всю эту систему помещают в однородную среду (воду). При таком взаимном размещении не предстляет труда отнести излучатель от калибруемой гибкой протя кенной акустической системы на расстояние, удовлетворяющее условию выхода из ближнего поля (зоны Френеля) для достижения синфазного приема колебаний. Это рассстояние оценивается по формуле

г г ,

где D - диаметр спирали Я. - длина волны.

При таком способе измерений появляется возможность калибровки гибких протяженных акустических систем любой длины на рабочих частотах в диапазоне от 1Гц до, 2-.ЗкГц и более Калибровка может выполняться с использованием рабочего излучающего устройства.

Принятые акустической системой сигналы сравниваются с сигналами, снятыми с эталонного калиброванного гидрофона, и по результатам сравнения устанавливается чувствительность гибкой протяженной акустической системы.

Например, в предлагаемом варианте для приемных акустических систем длиной ЬО, 200 и 1000 м размер крес вины зависит только от длины приемного устройства и не связан с час тотой измерения. Для тех же длин систем (50, 200 и 1000 м) радиус крестовины составит соответственно 1,2 и 4,Ь м. От частоты будет зависеть только расстояние до излучателя, которое в диапазоне частот до 1 кГц составит соответственно, 3,10 и 5,4 м . В предлагаемом способе калибровка осуществляется в процессе работ и не требует специальных дополнительных устройств (излучателя и генератора); при измерении могут ис пользоваться рабочие излучающие сис темы; обеспечивается высокая точность калибровки при сравнительно простом способе обеспечения синфазного приема колебаний и меньших кабаритах установки; создается возможность калибровки в широком диапазоне частот; упрощается процесс калибровки в плане менее жестких требований к точности выполнения ус ловий взаимного расположения калибруемой гибкой протяженной акустической системы, излучающей системы и эталонного гидрофона. Формула изобретения Способ калибровки гибких протяженных акустических систем, предусматривающий размещение испытуемой акустической системы и эталонного калиброванного гиДрофона в жидкости на заданном расстоянии от излучателя, создающего упругие колебания, возбуждение калибровочных акустических импульсов, определение чувствительности гибкой протяженной акустической системы по сравнению сигналов, с акустической системы и калиброванного гидрофона, отличающийся тем, что, с целью обеспечения калибровки акустической системы любой длины, расширения диапазона частот, повьгшения точности измерений, калибруемую акустическую систему сворачивают в плоскую однослойную спираль, в центре которой помещают калиброванный гидрофон, а излучатель располагают в точке, лежащей на перпендикуляре к плоскости размещенияспирали, проходящем через ее центр, на расстоянии, превосходящем зону Френеля для всей системы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Боббер Р. Гидроакустические измерения. М., Мир, 1974. 2. Патент США № 3859620, кл.340-5, опублик.1974. (прототип).

2

Уопт

1 (LLB