Способ определения характеристик направленности приемников акустических волн Советский патент 1981 года по МПК G01D7/02 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАПРАВЛЕННОСТИ ПРИЕМНИКОВ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к способу определения характеристик направленности приемников акус тических волн, который может быть использован при акустических измерениях, в частности при излучении шумовых помех и вибраций внутри и вне автомобиля, в каком-либо помещении или при других аналогичных ситуациях. Известен способ определения акустических свойств закрытого объема, где измерительный сигнал после генерации и фильтрации подается на излучатель, установленный внутри указанного объема вместе с приемником, воспринимающим сигналы от излучателя 1. Принятый сигнал интегрируется, задерживается и вычитается нз основного сигнала, полученного до его подачи на линию задержки Регистрация окончательного результата происxojpprr после логарифмирования суммарного сигнала. Этот способ достаточно достоверен, но ои узкофункцяонален и позволяет иметь представление лишь о какой-то одной частоте. Увеличение количества излучателей и прием-. НИКОВ звука, а также использование клапанной системы их работы, т.е. работы в автоколебательном режиме, когда работает та или иная пара излучатель-приемник, не только усложняет сам процесс определения акустических свойств среды, но и используемую при зтом аппаратуру 21. Это зкономически нецелесообразно. Прототипом изобретения следует считать способ определения характеристик направленности приемников акустических волн, осиованный на вращении в акустическом поле на 360° вокруг осн одного или нескольких приемников с последующей регистрацией зависимости уровня выходного сигнала от угла поворота зтих приемников 3. Однако при-использовании такого способа точность проводимых измерений оказьтается недостаточно высокой и, что самое основное, такие измерения нельзя практически проводить в инфранизкой области звуковых частот. А это сужает функциональное назначение способе. Цель изобретения , - повышение точности измерений и расширение частотного диапазона в инфранизкую область при наличии дифчфузиой и интерференционной помех. Цель достигается тем, что при использоваНИИ способа определения характеристик направленности приемников акустических волн, основалного на вращении в акустическом поле на ЗбО вокруг оси одного или нескольких приемников с последующей регистрацией зависимости уровня выходного сигнала от угла их поворота, производят одновременное измерение звукового давления и колебательной скорости с определением плотности потока акустической энергии в зависимости от угла поворота приемников акустических волн и на основании данной зависимости выявляют, характеристику направленности исследуемых приемников. Дополнительно цель повыщения точности проводимых измерений в области инфранизких звуковых частот решается за счет того, что реактивную плотность акустичес кой энергии определяют в ближнем поле источника шума или звука и по полученной угловой зависимости выявляют характеристику направленности приемников акустических волн При реализации описываемого изобретения следует учитывать, что в прототипе сам процесс реализации может быть осуществлен толь ко в условиях одномерного звукового поля и только тогда, когда размеры приемника акустической энергии на порядок или на два порядка (а в некоторых случаях и еще мень ше) меньше длины стоячей звуковой волны. В противном случае при вращении самого приемника возникнут изменения начальных условий измерений. Т.е.. прототип, равно как и аналоги принципиально непригодны для определения суммарных характеристик направлен ности приемников различных типов, а именно как приемников звукового давления, так и приемников колебательной скорости. Причина - каждой пучности звукового давления будет соответствовать узел колебательной ско рости. Что же касается частотного диапазона, то известные способы и здесь ограничены по своим возможностям в нижней части этого диапазона, так как размеры помещения должны быть такими, чтобы в нем укладывалось как минимум 2-3 длины волн. На частоте в 1 Гц это составит 1000 м. Само же помещение, даже предположив, что его можно постронть для этих целей, необходимо тщател но прокалибровать и после этого ничего в него не вносить, что практически не реализуе мо. При использовании же описываемого изобретения в случае определения характеристик направленности приемника колебательной скоростн сам приемник помешают и чыбранНОМ расстоянии и что важно - независимо в каком поле - в ближнем или в дальнем поле сосредоточенного источника звука. Сам же источник, и это также весьма важно, может быть расположен в обычном помещении, которое как и все помещения имеет стены, отражающие в какой-то степени звук. На геометрической оси вращения исследуемого приемника колебательной скорости неподвижно устанавливают приемник звукового давления. Электрические сигналы с выхода исследуемого приемника и приемника звукового давления умножают и получают при вращении исследуемого приемника вокруг своей оси зависимость плотности потока акустической энергии от угла поворота исследуемого приемника. Нормируя эту зависимость на максимальное значение плотности потока акустической энергии получают возможность определять характеристику направленности исследуемого акустического приемника колебательной скорости. Допустим, что в каком-либо конкретном случае оказывается необходимым определить диаграмму направленности приемника звукового давления в инфразвуковой области частот. Тогда исследуемый приемник звукового давления помещают в ближнем поле источника, а на геометрической оси его вращения неподвижно устанавливают приемник колебательной скорости. Электрические сигналы с выхода исследуемого приемника и приемника колебательной скорости сдвигают на 90° относительно друг друга и умножают. При вращении исследуемого приемника вокруг своей оси получают зависимость реактивной плотности акустической энергии от угла поворота исследуемого приемника, по которой определяют характеристику направленности исследуемого приемника звукового давления. Как можно видеть способ достаточно универсален и позволяет исследовать акустические поля при относительно малом количестве аппаратуры и практически вне зависимости от качества помещения, что удешевляет сам процесс измерения характеристик. Что же касается его конкретного использования, то в качестве примера можно указать на возможность исследования инфразвукового поля в салоне автомашин любого класса, в том числе и высшего типа ЗИЛ. Формула изобретения 1. Способ определения характеристик направленности приемников акустических волн, рснованный на вращении в акустическом поле на 360 вокруг оси одного или нескольких лриемников с последующей регистрацией зави58709274

симости уровня выходного сигнала от углапроводимых измерений в области инфранизкюс

их поворота, отличающийсязвуковых частот, реактивную плотность акустем, что, с целью повышения точности нзмере-тической энергии определяют в ближнем поле

НИИ и расширения частотного диапазона в ин-источника шума или звука и по получение

франизкую область в условиях наличия диф- sугловой зависимости выявляют характеристику

фузной и интерференционной помех, производятнаправленности приемников акустических волн, одновременное измерение звуковогЬ давления

и колебательной скорости с определением плот-„.

„ , Источники информации

ности потока акустической энергии в зависи-.- мости от угла поворота приемников акустичес- ю / ких волн и на основании данной зависимости

выявляют характеристику направленности ис-1. Патент США N 3343627, кл. 181-5, 196.

следуемых приемников акустических волн.2. Патент Японии N 389, кл. 111 All, 1971

с я тем, что, с целью повьппения точности , 01 R 29/10, 1961 (прототип).

принятые во внимание при зкспептязе