Способ градуировки обратимых преобразователей

 

Изобретение может быть использовано в судостроении при испытаниях установленной на судах навигационной и рыбопоисковой гидроакустической аппаратуры. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет проведения градуировки в натурных условиях. На антенне эхолота или гидролокатора измеряется напряжение отраженного и переотраженного от дна акватории сигналов, а чувствительность определяется из приведенного выражения. 2 ил.

СОЮЗ СОГ1Г1СКИХ

СО 1ИАЛИС1И 1ЕСКИХ

РЕСГ1ЧБЛИК с11с Н 04 R 29/00

ГОСЧДАРСТ В Е11НБ1 Й КОМИТ Е Т

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01КРБ1ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н 2 r, р f! о

О

СО

/ х = 4 Н,(1)

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673068/10 (22) 04,04.89 (46) 15.08.91. Бюл. М 3Г1 (72) Г.И. Ко рол е в (53) 534.232(088.8) (56) Колесников А.Е. Акустические измерения. Л.: Судостроение, 1983, с.108. (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ОБРАТИМЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение может быть использовано в судостроении при испытаниях установИзобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для испытания гидроакустической навигационной и рыбопоисковой аппаратуры, установленной на судах.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей эа счет проведения градуировки в натурных условиях.

На фиг. 1 показана схема градуировки обратимых преобразователей на основе самовзаимности; на фиг. 2 — проведение градуировки в натурных условиях.

Основой метода служит то. что иэлученный импульс после отражения принимается тем же преобразователем, Приведенное звуковое давление, развиваемое обратимым преобразователем, можно определить из выражения где,их - чувствительность преобразователя в режиме приема;

Uo — напряжение отраженного импульса;

„„. Ж ÄÄ 1670808 А1 ленной на судах навигационной и рыбопоисковой гидроакустической аппаратуры.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных воэможностей эа счет проведения градуировки в натурных условиях. На антенне эхолота или гидролокатора измеряется напряжение отраженного и переотраженного от дна акватории сигналов, а чувствительность определяется из приведенного выражения. 2 ил.

U — напряжение, пропорциональное току возбуждения, измеряемое на малом сопротивлении Р;

Н вЂ” коэффициент взаимности;

R — сопротивление. где r — расстояние до точки приема; р — плотность среды;

f — частота сигнала, Теперь

p„=v 0 2r R (21

И.р Т

Чувствительность преобразователя в режиме излучения определяется как отношение развиваемого на гидрофоне сигнала к чувствительности гидрофона. отнесенное к напряжению зондирующего импульса и приведенное к расстоянию 1 м.

В случае обратимого преобразователя гидрофон — это тот же преобразователь. Таким образом

1670808

14 г,ди =- - — --.——

/<х Ur (3) са:

p = —

Г (5) Ро

Р = — -- Одна

45 (lIК = и н)( 11 () б

Uo = Оо Одна и (7) (12) где /3и - чувствительность в режиме излучения;

Uo - напряжение отраженного импульг — расстояние до точки приема; рх - чувствительность в режиме приема;

U — напряжение зондирующего импульса.

Приведенное звуковое давление равно

U„) РИ. ) -I)ð, ) (4)

Ъ.u,р .

)". )(Рассмотрим работу эхолота, антенна которого ориентирована в сторону дна (фиг.

2), Если бы коэффициент отражения звука дна был равен единице, то при обеспечении условия, когда можно воспользоваться правилами геометрической акустики. в точке приема создавалось бы давление где Po — приведенное звуковое давление развиваемое обратимым преобразователем; г - расстояние до точки приема, Так как дно акватории не является полностью отражающей поверхностью, величина звукового давления в точке приема оказывается равной где Одна коэффициент отражения звука дна.

Соответственно амплитуда отраженного импульса

Очевидно. что формула для приведенного звукового давления в случае не полно стью отражающей поверхности должна принять вид

r,=-(Ко.р i f (8) 2 R Одна

/ где Uo амплитуда отраженного от дна импульса.

Этой формулой можно воспользоваться, если с достаточной точностью определен

5 коэффициент отражения звука дна.

Воспользуемся информацией, которую несет переотраженный сигнал — сигнал, отраженный от поверхности преобразователя (или от днища судна), еще раз отразившийся

10 от дна и снова принятый антенной.

Преобразователь с плоской рабочей поверхностью на резонансной частоте обеспечит зеркальное отражение звуковой посылки, т.е. поведет себя точно так же, как

15 граница вода — воздух.

Аналитически отношение между величинами отраженного Uo и переотраженного

U ) импульсов можно выразить формулой

20 20 — = Оо (9)

Одна

В этой формуле двойка в числителе учитывает двойное прохождение звуковой посылки (для переотраженного импульса).

Отсюда

Un

Од,а =2 — (10)

Uo

30 Подставляя выражение для коэффициента отражения звука дна в выражение (8), получим — - -в

Р = (4 ОцЯ г 1 (11)

35 Оп 4

Таким образом, если обеспечиваются условия, когда можно воспользоваться правилами геометрической акустики, то можно определить приведенное звуковое давле40 ние аппаратуры при наличии не полностью отражающей поверхности.

Формула для чувствительности в режиме приема выводится аналогично с учетом выражения (10):

Опуская значки "штрих", получим

В условиях судостроительного предприятия на глубинах 3 — 6 м под килем судна за счет расширения фронта волны отражаю16 70808 щая поверхность определяется не поверхностью антенны, а днищем судна.

Поэтому в формулу для приведенного звукового давления необходимо ввести коэффициент отражения звука материала днища (как правило, стали), 0ст = 0,94.

Вводя также вместо расстояния r глубину под килем h и избавляясь от значка

"штрих" при Оз и О, получим

О2О

2 Un R

Погрешность результата измерения приведенного звукового давления в натурных условиях по предлагаемому способу меньше погрешности результата измерения приведенного звукового давления по известному способу.

Кроме того, приведенное звуковое давление гидроакустической аппаратуры можно проверять уже в процессе ее настройки, Не представляет трудностей также осуществление системы встроенного контроля, позволяющей определить приведенное звуковое давление в процессе эксплуатации.

Повышение качества испытания эхолотов на акватории судостроительного завода позволяет сократить, а в ряде случаев исключить ходовые испытания судна, требующие непроизводительных затрат времени, топлива и моторесурса судового оборудования.

5 Формула изобретения

Способ градуировки обратимых преобразователей, заключающийся в излучении акустического импульса, измерении тока через преобразователь в режиме излучения, 10 измерении амплитуды принятого отраженного сигнала и вычислении чувствительности преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных воэможностей за счет проведения

15 градуировки в натурных условиях, измеряют амплитуду переотраженного от преобразователя сигнала, а чувствительность определяют из выражения

20 уОо Н

2 Ов! где u„- чувствительность преобразователя

B режиме приема;

25 Uo — напряжение отраженного сигнала;

Ол — напряжение неотраженного сигнала; — ток через преобразователь в режиме излучения;

30 Н вЂ” коэффициент взаимности.

1670808

Составитель С. Юдин

Техред М.Моргентал Корректор М, Кучерявая

Редактор М. Петрова

Пооизв. дсгве. но- эдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2758 Тираж 367 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва.?K-35, Раушская наб„4/5