RU2537746C1 - Method of calibrating hydrophones by comparison - Google Patents

Method of calibrating hydrophones by comparison Download PDF

Info

Publication number
RU2537746C1
RU2537746C1 RU2013138678/28A RU2013138678A RU2537746C1 RU 2537746 C1 RU2537746 C1 RU 2537746C1 RU 2013138678/28 A RU2013138678/28 A RU 2013138678/28A RU 2013138678 A RU2013138678 A RU 2013138678A RU 2537746 C1 RU2537746 C1 RU 2537746C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrophones
sensitivity
comparison
hydrophone
graduated
Prior art date
Application number
RU2013138678/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Владимирович Сильвестров
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2013138678/28A priority Critical patent/RU2537746C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2537746C1 publication Critical patent/RU2537746C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: single-period tonal-pulsed signals with a Gaussian envelope are used as a tonal-pulsed signal in a standard method of calibrating hydrophones by comparison.
EFFECT: high accuracy of calibrating hydrophones by comparison using tonal-pulsed signals.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при градуировке гидрофонов (Г) методом сличения.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used in the calibration of hydrophones (G) by comparison.

Известен способ градуировки Г методом сличения, заключающийся в расположении градуируемого и эталонного гидрофонов в гидроакустическом бассейне на известных расстояниях ZГ и ZЭ от гидроакустического излучателя и облучении их тонально-импульсными входными сигналами, последующей регистрации выходных сигналов, при этом чувствительность M(t)Г градуируемого гидрофона определяется по формуле: M ( t ) Г = M ( t ) Э | S ( t ) Г | | S ( t ) Э | Z Г Z Э ,    (1)

Figure 00000001
There is a method of calibration G by the comparison method, which consists in the location of the calibrated and reference hydrophones in the hydroacoustic basin at known distances Z G and Z E from the hydroacoustic emitter and irradiated with tonal-pulse input signals, the subsequent registration of output signals, the sensitivity M (t) G calibrated hydrophone is determined by the formula: M ( t ) G = M ( t ) E | S ( t ) G | | S ( t ) E | Z G Z E , (one)
Figure 00000001

где M(t)Э - чувствительность эталонного гидрофона на частоте F; S(t)Э, S(t)Г - спектральные коэффициенты дискретного преобразования Фурье на временном промежутке 0-Т выходных сигналов эталонного и градуируемого гидрофонов, Т - момент времени прихода первого отраженного сигнала от стенок бассейна или поверхности воды; ZГ, ZЭ - расстояния между акустическими центрами излучателя и градуируемого и эталонного гидрофонов соответственно (Боббер Р.Дж. гидроакустические измерения. Пер. с англ. Под ред. А.Н. Голенкова. М.: Мир, 1974, стр.30-38).where M (t) E is the sensitivity of the reference hydrophone at a frequency F; S (t) E , S (t) G are the spectral coefficients of the discrete Fourier transform in the time interval 0-T of the output signals of the reference and graduated hydrophones, T is the time instant of arrival of the first reflected signal from the walls of the pool or water surface; Z G , Z E - the distance between the acoustic centers of the emitter and the calibrated and reference hydrophones, respectively (Bobber R.J. sonar measurements. Trans. From English. Ed. By A.N. Golenkov. M: Mir, 1974, p. 30 -38).

Данный способ принят за прототип.This method is adopted as a prototype.

Недостатком прототипа являются погрешности градуировки, связанные с наличием отражений тонально-импульсного сигнала, подаваемого с излучателя на гидрофон, от элементов конструкции корпуса гидрофона, обтекателя и креплений, а также от поверхности воды и стенок бассейна.The disadvantage of the prototype is the calibration errors associated with the presence of reflections of the tone-pulse signal supplied from the emitter to the hydrophone from structural elements of the hydrophone body, fairing and mounts, as well as from the surface of the water and pool walls.

Применение преобразования Фурье тонально-импульсного сигнала позволяет уменьшить эти погрешности, но не исключает их совсем.Application of the Fourier transform of a tone-pulse signal allows one to reduce these errors, but does not exclude them at all.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности градуировки гидрофонов методом сличения.The technical result obtained from the implementation of the invention is to increase the accuracy of calibration of hydrophones by comparison.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе градуировки гидрофонов методом сличения, заключающемся в расположении градуируемого и эталонного гидрофонов в гидроакустическом бассейне на известных расстояниях ZГ и ZЭ от гидроакустического излучателя и облучении их тонально-импульсными входными сигналами, последующей регистрации выходных сигналов, при этом чувствительность M(t)Г градуируемого гидрофона определяется по формуле: M ( t ) Г = M ( t ) Э | S ( t ) Г | | S ( t ) Э | Z Г Z Э

Figure 00000002
, в качестве тонально-импульсного сигнала используют однопериодный тонально-импульсный сигнал с гауссовой огибающей, где M(t)Э - чувствительность эталонного гидрофона на частоте F; S(t)Э, S(t)Г - спектральные коэффициенты дискретного преобразования Фурье на временном промежутке 0-Т выходных сигналов эталонного и градуируемого гидрофонов, Т - момент времени прихода первого отраженного сигнала от стенок бассейна или поверхности воды; ZГ, ZЭ - расстояния между акустическими центрами излучателя и градуируемого и эталонного гидрофонов соответственно.This technical result is achieved due to the fact that in the known method for calibrating hydrophones by the comparison method, which consists in arranging the calibrated and reference hydrophones in the hydroacoustic basin at known distances Z G and Z E from the sonar emitter and irradiating them with tone-pulse input signals, subsequent recording of output signals, while the sensitivity M (t) G of the calibrated hydrophone is determined by the formula: M ( t ) G = M ( t ) E | S ( t ) G | | S ( t ) E | Z G Z E
Figure 00000002
, as a tone-pulse signal, a single-period tone-pulse signal with a Gaussian envelope is used, where M (t) E is the sensitivity of the reference hydrophone at a frequency F; S (t) E , S (t) G are the spectral coefficients of the discrete Fourier transform in the time interval 0-T of the output signals of the reference and graduated hydrophones, T is the time instant of arrival of the first reflected signal from the walls of the pool or water surface; Z G , Z E - the distance between the acoustic centers of the emitter and the graduated and reference hydrophones, respectively.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема реализации способа; на фиг.2, 3, 4, 5 - диаграммы, поясняющие существо способа.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 presents a diagram of the implementation of the method; figure 2, 3, 4, 5 are diagrams explaining the essence of the method.

Стандартная процедура градуировки Г методом сличения [1] заключается в следующем.The standard procedure for calibrating G by the method of comparison [1] is as follows.

Градуируемый и эталонный Г располагают на известных расстояниях ZГ и ZЭ от гидроакустического излучателя (И).The graduated and reference G are located at known distances Z G and Z E from the sonar emitter (I).

Затем с помощью приведенной на фиг.1 схемы формируют тонально-импульсный сигнал, который после обработки принимают градуируемым и эталонным Г. При этом чувствительность Г определяют по формуле (1).Then, using the circuit shown in Fig. 1, a tone-pulse signal is formed, which, after processing, is received by a calibrated and reference G. In this case, the sensitivity of Г is determined by the formula (1).

Передача тонально-импульсного сигнала от И до градуируемого и эталонного Г осуществляется с помощью схемы фиг.1, состоящей из задающего генератора 1 (3Г1), модулятора 2 (М2), усилителя 3 мощности (УМ3), опорного генератора 4 (ОГ4) и формирователя 5 (Ф5) импульсов гауссовой формы. Электрические связи блоков представлены на фиг.1.The transmission of the tone-pulse signal from And to the graduated and reference G is carried out using the circuit of figure 1, consisting of a master oscillator 1 (3G1), modulator 2 (M2), power amplifier 3 (UM3), reference generator 4 (OG4) and the shaper 5 (Ф5) pulses of a Gaussian shape. The electrical connections of the blocks are presented in figure 1.

Блоки 1, 2, 3, 4, 5 формируют излучающий тракт (ИТ6).Blocks 1, 2, 3, 4, 5 form a radiating path (IT6).

Имеется такой приемо-измерительный тракт 7 (ПТ7), состоящий из выходного усилителя 8 (ВУ8), полосового фильтра 9 (ПФ9), измерительного усилителя 10 и индикатора 11 (И11).There is such a receiving and measuring path 7 (PT7), consisting of an output amplifier 8 (VU8), a band-pass filter 9 (PF9), a measuring amplifier 10 and an indicator 11 (I11).

Процесс градуировки сводится к измерению выходных сигналов градуируемого и эталонного Г, определению их преобразований Фурье S(t)Г и S(t)Э и определению чувствительности M(t)Г гидрофона по формуле (1).The calibration process is reduced to measuring the output signals of the calibrated and reference Г, determining their Fourier transforms S (t) Г and S (t) Э and determining the sensitivity M (t) Г of the hydrophone according to formula (1).

Если необходим только модуль чувствительности по свободному полю, то используются модули спектральных коэффициентов дискретного преобразования Фурье сигналов градуируемого и эталонного Г.If only the free-field sensitivity module is needed, then the modules of the spectral coefficients of the discrete Fourier transform of the signals of the graded and reference G.

Фазовый угол чувствительности по свободному полю для градуируемого гидрофона определяют по фазовым углам коэффициентов преобразования Фурье с учетом условий для решения неоднозначности при фазе 180°.The free-angle phase angle of sensitivity for a graduated hydrophone is determined by the phase angles of the Fourier transform coefficients, taking into account the conditions for solving the ambiguity at a 180 ° phase.

Использование коротких (однопериодных) импульсов с гауссовой огибающей (фиг.2) для возбуждения излучателя позволяет достичь поставленного технического результата, поскольку спектр (фиг.3) такого импульса является достаточно гладким и широким, что позволяет использовать радиоимпульс с одной несущей частотой для градуировки гидрофонов в широком диапазоне частот.The use of short (single-period) pulses with a Gaussian envelope (Fig. 2) to excite the emitter allows us to achieve the set technical result, since the spectrum (Fig. 3) of such a pulse is sufficiently smooth and wide, which makes it possible to use a radio pulse with one carrier frequency for calibrating hydrophones in wide range of frequencies.

Это подтверждается экспериментом, результаты которого представлены на фиг.4, 5 в виде сигналов, снимаемых с градуируемого и эталонного Г (фиг.4), и их частотных спектров (фиг.5).This is confirmed by the experiment, the results of which are presented in figure 4, 5 in the form of signals taken from a graduated and reference G (figure 4), and their frequency spectra (figure 5).

На фиг.4 под позицией 12 представлен сигнал от чувствительного элемента Г; под позицией 13 - отражение от корпуса Г и узла крепления; под позицией 14 - отражение от штанги.In figure 4, at 12, the signal from the sensing element G is represented; at position 13 - reflection from the housing G and the mount; under position 14 - reflection from the bar.

На фиг.5 под позициями 15, 16, 17 представлены соответственно чувствительности Г без учета отражений от узла крепления и штанги Г; чувствительность с учетом отражений от узла крепления и корпуса Г; чувствительность с учетом отражений от узла крепления.Figure 5 under the positions 15, 16, 17 presents, respectively, the sensitivity of G without taking into account the reflections from the mount and rod G; sensitivity, taking into account reflections from the mount and housing G; sensitivity taking into account reflections from the mount.

Таким образом, использование при градуировке Г коротких тонально-импульсных сигналов позволяет выявлять и эффективно отстраиваться от источников отражений, оценивать отражения от корпуса Г, узлов крепления и штанги и принимать меры при конструировании аппаратуры для их устранения и снижения до приемлемого уровня.Thus, the use of short tone-pulse signals when calibrating Г makes it possible to identify and efficiently tune from reflection sources, evaluate reflections from the Г housing, attachment points and rods, and take measures when designing equipment to eliminate them and reduce them to an acceptable level.

Claims (1)

Способ градуировки гидрофонов методом сличения, заключающийся в расположении градуируемого и эталонного гидрофонов в гидроакустическом бассейне на известных расстояниях ZГ и ZЭ от гидроакустического излучателя и облучении их тонально-импульсными входными сигналами, последующей регистрации выходных сигналов, при этом чувствительность M(t)Г градуируемого гидрофона определяется по формуле M ( t ) Г = M ( t ) Э | S ( t ) Г | | S ( t ) э | Z Г Z э  
Figure 00000003
, отличающийся тем, что в качестве тонально-импульсного сигнала используют однопериодный тонально-импульсный сигнал с гауссовой огибающей, где M(t)Э - чувствительность эталонного гидрофона на частоте f; S(t)Э, S(t)Г - спектральные коэффициенты дискретного преобразования Фурье на временном промежутке 0-Т выходных сигналов эталонного и градуируемого гидрофонов, Т - момент времени прихода первого отраженного сигнала от стенок бассейна или поверхности воды; ZГ, ZЭ - расстояния между акустическими центрами излучателя и градуируемого и эталонного гидрофонов соответственно.
A method for calibrating hydrophones by a comparison method, which consists in arranging a calibrated and reference hydrophones in a hydroacoustic basin at known distances Z G and Z E from a hydroacoustic emitter and irradiating them with tonal-pulse input signals, followed by recording output signals, while the sensitivity M (t) G of the calibrated hydrophone is determined by the formula M ( t ) G = M ( t ) E | S ( t ) G | | S ( t ) uh | Z G Z uh
Figure 00000003
characterized in that as a tone-pulse signal using a single-period tone-pulse signal with a Gaussian envelope, where M (t) E is the sensitivity of the reference hydrophone at a frequency f; S (t) E , S (t) G are the spectral coefficients of the discrete Fourier transform in the time interval 0-T of the output signals of the reference and graduated hydrophones, T is the time instant of arrival of the first reflected signal from the walls of the pool or water surface; Z G , Z E - the distance between the acoustic centers of the emitter and the graduated and reference hydrophones, respectively.
RU2013138678/28A 2013-08-21 2013-08-21 Method of calibrating hydrophones by comparison RU2537746C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138678/28A RU2537746C1 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Method of calibrating hydrophones by comparison

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138678/28A RU2537746C1 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Method of calibrating hydrophones by comparison

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2537746C1 true RU2537746C1 (en) 2015-01-10

Family

ID=53287864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013138678/28A RU2537746C1 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Method of calibrating hydrophones by comparison

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2537746C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620772C1 (en) * 2016-08-01 2017-05-29 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method of hydrophones graduation by the reference radiator method
RU2655049C1 (en) * 2017-07-26 2018-05-23 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method of calibration of the hydrophone on the field at low frequencies

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU822387A1 (en) * 1979-06-19 1981-04-15 Физико-Технический Институт Ан Бело-Русской Ccp Hydrophone graduating method
SU1434297A1 (en) * 1987-04-13 1988-10-30 Предприятие П/Я Г-4126 Method of calibrating the receivers of sound pressure gradient
RU121113U1 (en) * 2012-05-03 2012-10-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ACOUSTIC CONVERTER SELF-GRADING DEVICE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU822387A1 (en) * 1979-06-19 1981-04-15 Физико-Технический Институт Ан Бело-Русской Ccp Hydrophone graduating method
SU1434297A1 (en) * 1987-04-13 1988-10-30 Предприятие П/Я Г-4126 Method of calibrating the receivers of sound pressure gradient
RU121113U1 (en) * 2012-05-03 2012-10-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ACOUSTIC CONVERTER SELF-GRADING DEVICE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620772C1 (en) * 2016-08-01 2017-05-29 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method of hydrophones graduation by the reference radiator method
RU2655049C1 (en) * 2017-07-26 2018-05-23 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method of calibration of the hydrophone on the field at low frequencies

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Búa-Núñez et al. Instrumentation system for location of partial discharges using acoustic detection with piezoelectric transducers and optical fiber sensors
US9001614B1 (en) System for self-localizing near field data processing
Liu et al. Observation of compact intracloud discharges using VHF broadband interferometers
EP3143425B1 (en) Laser distance sensor with multi-target capability
Wu et al. A highly accurate ultrasonic ranging method based on onset extraction and phase shift detection
CN104062645B (en) A kind of method measuring parametric array difference frequency ripple and same frequency small amplitude wave signal phase difference
RU2537746C1 (en) Method of calibrating hydrophones by comparison
US9897712B2 (en) Method of acquiring ghost-free signatures for broadband source calibration
RU2399062C1 (en) Ionospheric probe-direction finder
RU2436130C2 (en) Method and system for radar probing earth interior
US7495611B2 (en) Method for determining signal direction using artificial doppler shifts
RU2695287C1 (en) Method of measuring frequency dependence of complex reflection coefficient of sound from surface using noise signal
RU2673871C1 (en) Method of measuring sound surface reflection coefficient
US10915137B1 (en) Estimation of clock synchronization errors using time difference of arrival
US11460564B2 (en) Method for calibrating an acoustic antenna
Afraimovich Cepstral analysis of broad-band radio emission-New possibilities in radio astronomy
RU2562001C1 (en) Inspection method of doppler current velocity meter
RU2535643C1 (en) Method for calibration of hydrophones by reciprocity method
RU2654215C1 (en) Method of measuring distance by range finder with frequency modulation
RU2376612C1 (en) Method of hydrometeorological monitoring water body of sea test site and device to this end
RU2620772C1 (en) Method of hydrophones graduation by the reference radiator method
Kuz’kin et al. Correlation method of measuring the frequency shifts of the sound field maxima caused by perturbations of the oceanic medium
RU2063106C1 (en) Method for measuring noise-emission pressure level of moving object under sonar testing ground conditions with time-varying transfer function
KR20010037427A (en) Method for instrumentation noise of water tunnel
CA3107173C (en) Estimation of clock synchronization errors using time difference of arrival

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150822

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190225