Способ абсолютной градуировки акустоэлектрического преобразователя Советский патент 1981 года по МПК H04R31/00 H04R29/00 

1

Изобретение относится к электре|1Яе ханическим преобразователям,-а именно к способам градуировки приемников и излучателей акустических колебаний.

Известен способ относительной градуировки, заключакнцийся в измерении ЭДС градуируемого и образцового приемников, возбуждаемых одинаковым акустическим давлением D-}.

Однако этот способ облетает серьезными недостатками - мал межповё-, рочный интервал образцового акустоэлектрического преобразователя приемника) , заметна зависимость результатов из «рений от внешних факторов, например статического давления.

Известен также способ градуировки по методу взаимности с помощью вспомогательного электроакустического преобразователя шестиполюсника с двумя электрическими и одной акустической сторонами. Используемый вспомогательный шестиполюснйк обладает тем свойством, что при заторможенной акустической его стороне исключен обмен энергией между электрическими сторонами. При абсолютных способах измерений достигается более высокая точность, ввиду независимо:сти результатов измерений от значе нйя пьеэонюдуля,активного материала вспомогательного преобразователя.

Известный способ градуировки заключается в электрическом возбуждении первой электрической стороны электроакустического шестиполюсника, измерении возникающих при этом ЭДС Е

10 ни второй его электрической стороне и ЭДС ЕГ на выходе градуируемого приемника и определении искомой чувствительности последнего по формуле

15

НА -bi..

, У) IW- -

20 :где Г4

ЭДС на выходе градуируемого приемника и на второй электрической стороне шестиполюсника соответственно при возбуждении первой элек25трической стороны шестиполюсника,

К константа шестиполюсникачастота градуировки .

f

30

Н ( z) - параметр взаимности, определенный для принятого расположения шестиполюсника и градуируемого приемника, граничных условий и параметров рабочей сре-п ды.

Для случая свободного поля параетр взаимности равен

2у

Н:

угД

где

г - расстояние между шестиполюсником и грудуируе им приемником;

Я - плотность рабочей среды. В случае малой камеры параметр взаимности равен

(г)

рс

где V -.рабочий объем камеры;

С - скорость рспространения звука в рабочей среде 2. Этот способ градуировки дает возможность автоматизировать процесс измерений и обеспечить высокую точность при контроле параметров рабочей среды, что возможно, например в лабораторных условиях. ОднакО; как видно из формул 2 и 3, результаты измерений зависят от значений параметров рабочей среды р и С, что является причиной их нестабильности. Это приводит в неконтролируемых, например натурных, условиях к дополнительным погрешностям измерений.

Цель изобретения - исключе-ние влияния на результаты измерений нестабильных параметров рабочей среды.

Поставленная цель достигается тем что при градуировке измеряют ток возбуждения первой электрической стороны шестиполюсника, затем акустически возбуждают шести.полюсник и градуируемый акустоэлектрический преобразователь одинаковым акустическим давлением, измеряют возникшие при этом ЭДС на выходах первой и второй электрических сторон шестиполюсника и на выходе градуируемого акустоэлектрического преобразователя, а чувствительность последнего определяют по формуле

1;

Е

(4.)

ти

Е,Е ,Е „- ЭДС на выходе гра дуируемого акустоэлектрического преобразователя, первой и второй электрических сторон

шестиполю ника соответственно при облучении их одинаковым акустическим давлением ,

-ЭДС на второй элек2 . трической стороне

шестиполюсника при возбуждении его первой электрической стороны током

-собственный импе33данс шестиполюсника с акустической стороны.

Как следует из формулы (4) постоянная измерения определяется лишь импедансом Zgg. Этот параметр для (НИЗКИХ частот (ниже первой резонанс.ной частоты шестиполюсника) выражается для цилиндрического преобразователя следующим образом

7 - ±.--2EMllo. ,ч ЪЪ ЦОС UUR62где UJ

-круговая частота градуировки }

С

-акустическая гибкость шестиполюсника

R, h, (У

-радиус, высота, толтина пьезоцилиндра

S-2fCRh,E - модуль Юнга материачО

ла пьезоцилиндра.

Как видно из формулы (5), в рассматриваемом случае низких частот Z зависит от стабильных параметров модуля Юнга материала шестиполюсника и от его геометрии.

Таким образом, в предложенном способе исключена пг исущая методу взаимности зависимость результатов измерений от параметров рабочей среды и свойственная методу сравнения зависимость результатов измерений от значения пьезомодуля материала образцового пьезоприемника.

На чертеже показана структурная схема устройства, реализующего предложенный способ.

На чертеже -обозначено: 1 - генератор 2 - электроакустический преобразователь - шестиполюсник; 3 - токоизмерительный элемент; 4 - вольтмер 5 - излучатель; 6 градуируемый акустоэлектрический преобразователь; 7 и 8 - переключатели.

Устройство работает следующим образом.Генератор 1 возбуждает первую электрическую сторону шестиполюсника 2 током l-f. Этот ток измеряют в виде падения иапрям ения на токоизмерительном элементе 3 вольтметром 4. Затем вольтметр 4 подключают ко второй электрической ст ороне шестиполюсника 2 и измеряют ЭДС на этой стороне шестиполюсника ЕЯ Далее генератор 1 подключают к излучателю 5 и с помощью вольтметра 4 последовательно измеряют ЭДС Е, на первой электрической сторона шестиполюсника, - на второй его электрической стороне и Ej-j, - на выходе градуируемого акустоэлектрического пре образователя 6. Измеренные величины тока и напряжений подставляют в фор мулу Д4) и вычисляют чувствительнос Использование данного изобретения позволяет существенно повысить точность акустических измерений в натурных, трудно контролируемых условиях. Изобретение может быть использовано для определения коэффициента акустоэлектрического преобразователя (чувствительности) гидрофона, микрофона и других акустических приемников звука. Предложенный способ градуировки может быть легко автоматизирован, так как искомая чувствительность акустоэлектр ческого преобразователя и измеряемые величины связаны простым соотношением с помощью независящей от частоты константы. Формула изобретения Способ абсолюной градуировки аку стоэлектрического преобразователя, при котором электрически возбуждают первую электрическую сторону электо акустического шестиполюсника и изме ряют ЭДС, возникшую при этом на вто рой электрической стороне-шестиполю ника, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния на результаты измерений нестабильности значений параметров рабочей среды, измеряют ток возбуждения первой эле трической стороны шестиполюсника, затем акустически возбуждают шестисник и градуируемый акустоэлекеский преобразователь одинаковым тическим давлением, измеряют возие при этом ЭДС на выходах пери второй электрических сторон иполюсника и на выходе градуиого акустоэлектрического преобрателен, а чувствительность последопределяют по формуле fAr--E™-V -T-iЕ ,Е ,Е - ЭДС на выходе гра- Гц п И и дуируемого акустоэлектрического преобразователя, первый и второй электрических сторон шестиполюсника соответственно при облучении их одинаковым акустическим давлением, -ЭДС на второй электрической стороне шестиполюсника при возбуждении его первой электрической стороны током 1 ; - собственный импеданс шестиполюсника с акустической его стороны. Истончики информации, тые во внимание при экспертизе . Иофе В.И., Корольков В.Г., ков М.А. Справочник по акустике. Связь, 1979,с. 299-303. . Авторское свидетельство СССР явке J 26349,91/18-10, 04 R 3i/o6, 26.06.78 (про) .