Приемник звукового давления Советский патент 1982 года по МПК H04R17/00 H04R29/00 

I

Изобретение относится к измepиfё льной техникеи, в частности, может быть использовано для измерения уровня звукового давления в водной среде при длительной эксплуатации в отсутствие поверочных мероприятий.

Известны приемники звукового давления (гидрофоны), использующие в качестве электроакустического элемента преобразователи пьезоэлектри.еского типа l .

Недостатком кэвесгнык звукоприемников является зависимость их чувствительности от внешних факторов, например, статического давления, времени эксплуатации, температуры окружающей среды и др.

Указанная зависимость обусловлена тем, что параметры пьезокерамики, в частности, ее пьезомодуль, изменяются под воздействием отмеченных факторов .

Известен приемник звукового давления, имеющий электроакустический преобразователь и электронную часть усилитель), коэффициент преобразования которой контролируется 2 J.

Недостатком известного приемника является зависимость его чувствительности от внешних условий, так как в нем отсутствует возможность контроля акустоэлектрического коэффициента преобразования электроакус-тического преобразователя.

10

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является приемник звукового давления, содержащий пьезоэлектрический преобразователь со вспомогательным входом и ра15бочим электрическим выходом, соединенным с предварительным усилителем, генератор тока и усилитель и также индикатор.

Известное устройство может осуще-

20 ствлять самоградуировки непосредственно в условиях эксплуатации .

Недостатком известного приемника является нестабильность его параметров при изменении внешних воздейст виК и невозможность адаптации к внешним воздействиям, что значительно усложняет его зксплуатацию. Цель изобретения обеспечение стабильности параметров при изменении внешних воздействий Поставленная цель достигается тем, что приемник звукового давления содержащий пьезоэлектрический преобразователь со вспомогательным входом и рабочим электрическим выходом, сое диненным с предварительным усилителем, генератор тока и усилитель, сна жен управляемым аттенюатором, стабилизированным источником постоянного напряжения, блоком запоминания, логи ческим блоком, сравнения, управляемым переключателем и резистором, причем генератор тока соединен с управляемым переключателем, первый выход которого соединен со вспомогательным электрическим входом преобразовате ля, а второй - с потенциальной точкой резистора, последовательно вклю ченного в цепь рабочего электрического выхода и предварительного усилителя, выход которого через управляемый аттенюатор и усилитель соединен со входом блока запоминания и с первым входом логическдго блока сравнения, выходы которого соединен соответственно с управляющими входа управляемого аттенюатора, блока запоминания и управляемого переключат ля, а второй и третий входы - соответственно со стабилизированным источником постоянного напряжения и выходом блока запоминания. На чертеже показана структурная схема предлагаемого приемника. Приемник состоит из последовательно соединенных электроакустического преобразователя 1, предварител ного усилителя 2, управляемого аттенюатора 3, усилителя 4, а также генератора 5 тока, подключенного через управляемый переключатель 6 к вспомогательному входу преобразователя I и к потенциальной точке резне тора 7, логического блока 8, стабили зированного источника 9 постоянного напряжения и блока 10 запоминания. Приемник звукового давления в режиме измерения звукового давления работает следующим образом. Акустический сигнал воздействует на электроакустический Преобразователь 1, преобразуется в электрическое напряжение, возникающее на электрическом рабочем выходе преобразователя. Это напряжение, пройдя через цепочку блоков, состоящую из предварительного усилителя 2, аттенюатора 3 и усилителя А, измеряется в виде напряжетшя и на выходе усилителя 4. Измеренное напряжение связано со зву ковым давлением Р зависимостью и )К , где - общий коэффициент преобразования- звукопрнемника (к - коэффициент передачи электронной части звукоприемника, М - чувствительность электроакустического преобразователя). Очевидно, что нестабильность величин Ку, и М определяют нестабильность общего коэффициента преобразования К. В предлагаемом приемнике происходит автоматическая коррекция кбэффициента К, т.е. . обеспечивается адаптация звукоприемника к внешним воздействиям. Выполнение электроакустического преобразователя предлагаемого приемника с рабочим выходом и вспомогательным электрическим входом позволяет записать общий коэффициент преобразования К в внде K-.KnlwW . где 2 - напряжение, возникающее на выходе звукоприемника при возбуткдении его преобразоватеня со стороны вспомогательного электрического входа током I; Ц) - частота; С - акустическая гибкость преобразователя . Автоматическая коррекция выполняется следующнм образом. Сигнал с выхода генератора 5 тока через автоматический переключатель 6 (который в начальный момент обесп чивает соединение генератора 5 и потенциальной точки резистора 7) поступает на потенциальную точку резистора 7, величина которого подобрана из ус ловия R«/2/ (где Z - входной электрический импеданс преобразователя со стороны его вспомогательного электрического входа). При этом на входе предварительного усилителя 2 возшосает напряжение U , которое вызовет на выходе усилителя 4 напряжения и, равное Io напряжение поступает на вход логического блока 8, где сравнивается со стабилизированными постоянными напряжениями, выра батываемым стабилизированным источником 9. Если указанные напряжения не равны, то логический блок сравне имя вырабатывает сигнал управления, по которому управляемый аттенюатор 3 начинает изменять свое затухание. По достижении момента равенства логический блок 8 сравнения прекращает изменение затухания аттенюатора При этом электронная часть звукоппи емникаубудет иметь коэффициент пере дачи Ку,, равный K U5/3R Uo|DR, где U0- стабилизированное напряжение ис точника 9. Поскольку генератор 5 является генератором тока /l const/, то К,, const, т.е. К примет известное и калиброванное значение. После выполнения операции коррекции коэффициента передачи (обеспечения КД con5t) логический блок 8 вырабатывает второй управляющий сигнал, по которому переключатель 6 соединяет генератор 5 и вспомогатель ный электрический вход преобразователя - 1. Возникшее при этом напряжение на его рабочем электрическом выходе, пройдя через цепочку блоков 2, 3 и 4, поступает на вход блока 10 запоминания, где по команде с логического блока 8 запоминается в виде напряжения bjo и на второй вход логического блока 8, где срав-° нивается с опорным стабилизированным напряжением DO источника 9. Если име ет место , то логический блок 8 сравнения вырабатывает третий управляющий сигнал, по которому проис ходит запоминание в блоке 10 напряже ния U2Q, а также аттенюатор 3 начина ет изменять коэффициент преобразования звукоприемника. Очевидно, что коэффициент передачи К будет определяться соотношением Кп где U2 - текущее значение напряжения на выходе звукоприемника, вызванное воздействием на вспомогательный элек трнческий вход преобразователя током 1. Соответственно, согласно соотношению (1), общий коэффициент преобразования звукоприемника будет определяться формулой Х.7.„.и,с, где /Э - постоянная величина. На этом этапе логический блок 8 вычисляет значение функции( сравнивает полученную величину с опорным стабилизированным напряжением источника 9. Как только величи- на 1/2/1/20достигнет заданного значе«Ha({)ij(ig, , логический блок 8 прекращает изменение величины затухания аттенюатора 3 и поддерживает ее на достигнутом уровне. Это состояние, как следует из соотношения (2), и соответствует завершению автоматического ввода поправки общего коэффициента преобразования К звукоприемника. Описанные операции обеспечивают автоматическое поддержание на заданЗрм.номинальном уровне величины входящей в формулу И ). йким образом, так как акустичес- кая гибкость С, входящая в формулу, является величиной стабильной и не зависягцей от внешних факторов, то указанное устройство обеспечивает выполнение автоматической коррекции коэффициента преобразования предлагаемого звукоприемника, т..е. обеспечивает стабильность параметров приемника при изменении внешних условий. Формула изобретения Приемник звукового давления, содержаиий пьезоэлектрический преобра- эователь со вспомогательным входом и рабочим электрическим выходом, соединенньм с предварительным усили телем, генератора тока и усилитель, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильности параметров при изменении внешних воздействий, он снабжен управляемым аттенюатором, стабилизированньм источником постоянного напряжения, блоком запоминания, логическим блоком сравнения, управляемым переключателем и резистором, причем генератор тока соединен с управляемым переклю чателем, первый выход которог о coe-i динен со вспомогательным электрическим входом преобразователя, а второй - с потенциальной точкой резистора, последовательно включенного в цепь рабочего электрического выхода и предварительного усилителя, выход которого через управляемый аттенюатор и усилитель соединен со входом

Яблока запоминания и с первым входом логического блока сравнения, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами управляемого аттенюатора, блока запоминания и управляемого переключателя, а второй и третий входы - соответственно со стабилизированным источником постоянного напряжения и выходом блока за-. поминания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Боббер Р. Гидроакустические измерения. М., Мир, 1974, с. 272.

2.Авторское свидетельство СССР 628962, кл. В 06 В 1/06, 1974.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2687194/18-10,

1КЛ. Н 04 R 29/00, 1978 (прототип).