RU2568070C1 - Method of measuring complex frequency dependence of transfer impedance of radiator-receiver pair in free field - Google Patents

Method of measuring complex frequency dependence of transfer impedance of radiator-receiver pair in free field Download PDF

Info

Publication number
RU2568070C1
RU2568070C1 RU2014133504/28A RU2014133504A RU2568070C1 RU 2568070 C1 RU2568070 C1 RU 2568070C1 RU 2014133504/28 A RU2014133504/28 A RU 2014133504/28A RU 2014133504 A RU2014133504 A RU 2014133504A RU 2568070 C1 RU2568070 C1 RU 2568070C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
emitter
receiver
radiator
transfer impedance
pair
Prior art date
Application number
RU2014133504/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Евгеньевич Исаев
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
Priority to RU2014133504/28A priority Critical patent/RU2568070C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2568070C1 publication Critical patent/RU2568070C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method includes placing a radiator and a receiver in a basin, the receiver being situated at a certain distance from the radiator; measuring the time delay of the signals of the radiator reflected by boundaries of the medium relative to the forward signal of the radiator; exciting the radiator with noise in a frequency band whose width is determined based on the values of the time delay of the reflected signals; measuring the radiator current power spectrum and the cross-spectrum of the radiator current and the receiver output voltage, relative to which the complex frequency dependence of the transfer impedance of the radiator-receiver pair is determined; determining the complex frequency dependence of the transfer impedance of the radiator-receiver pair in a free field by sliding complex weighted averaging in a set frequency window of the complex frequency dependence of the transfer impedance of the pair in a reverberation field of a medium with reflecting boundaries using a weight function, which is obtained based on the values of the time delays of the reflected signals.
EFFECT: high measurement accuracy.
1 dwg

Description

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для градуировки акустических преобразователей по полю в реверберационном поле, возникающем при непрерывном излучении шума в среде с отражающими границами (реверберационная камера, гидроакустический бассейн).The invention relates to acoustic measurements and can be used to calibrate acoustic transducers over a field in a reverberation field arising from the continuous emission of noise in an environment with reflecting boundaries (reverberation chamber, sonar pool).

Термин «градуировка акустического преобразователя по полю» подразумевает определение чувствительности преобразователя на прием/излучение по напряжению/току в свободном поле бегущей звуковой волны [1]. Под свободным звуковым полем понимают звуковое поле в однородной изотропной среде, границы которой оказывают пренебрежимо малое действие на звуковые волны [1]. На практике реализовать такие условия невозможно, поэтому градуировка преобразователя по полю практически всегда осложнена необходимостью борьбы с отражениями.The term "calibration of the acoustic transducer by field" means the determination of the sensitivity of the transducer to receive / radiation by voltage / current in the free field of a traveling sound wave [1]. A free sound field is understood to mean a sound field in a homogeneous isotropic medium, the boundaries of which have a negligible effect on sound waves [1]. In practice, it is impossible to implement such conditions, therefore, graduating a transducer over a field is almost always complicated by the need to combat reflections.

Известен способ определения передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю в незаглушенном измерительном бассейне [2, 3], в котором прямой сигнал излучателя и сигналы, отраженные граничными поверхностями бассейна, разделяют методом временной селекции. При этом в качестве сигнала излучения используют тонально-импульсный сигнал.A known method for determining the transfer impedance of a pair of emitter-receiver by field in an unmuffled measuring pool [2, 3], in which the direct signal of the emitter and the signals reflected by the boundary surfaces of the pool are separated by the method of temporary selection. In this case, a tone-pulse signal is used as a radiation signal.

Недостатками известного способа являются искажения формы тонального импульса переходными процессами в узкополосном измерительном тракте, снижение эффективности временной селекции с уменьшением частоты и как следствие - ограничение нижней частоты градуировки по полю, большое время измерения подробной частотной характеристики, необходимость когерентного накопления тональных импульсов на приеме для повышения отношения сигнал/шум.The disadvantages of this method are distortion of the shape of the tonal pulse by transients in a narrow-band measuring path, a decrease in the efficiency of temporal selection with a decrease in the frequency and, as a result, a limitation of the lower frequency of graduation over the field, a long measurement time for a detailed frequency response, the need for coherent accumulation of tonal pulses at the reception to increase the ratio signal / noise.

Известен способ определения передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю в условиях непрерывного излучения линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала с известными параметрами в незаглушенном бассейне с частотным разделением прямого и отраженных сигналов [4].There is a method of determining the transmit impedance of a pair of emitter-receiver by field in the conditions of continuous emission of a linear-frequency-modulated (LFM) signal with known parameters in an unmuffled pool with frequency separation of direct and reflected signals [4].

Второй аналог заключается в расположении в бассейне с отражающими границами излучателя и приемника при известном расстоянии между излучателем и приемником, определении временных задержек сигналов излучателя, отраженных границами, относительно прямого сигнала излучателя, возбуждении излучателя ЛЧМ сигналом с известными параметрами, измерении тока излучателя и выходного напряжения приемника, подавлении в выходном напряжении отраженных сигналов с помощью фильтра промежуточной частоты, полосу пропускания которого настраивают исходя из параметров ЛЧМ сигнала и временных задержек отраженных сигналов, определении частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник в свободном поле по частотным зависимостям тока излучателя и напряжения на выходе фильтра промежуточной частоты.The second analogue consists in the location in the pool with the reflecting boundaries of the emitter and the receiver with a known distance between the emitter and the receiver, determining the time delays of the emitter signals reflected by the boundaries relative to the direct signal of the emitter, exciting the emitter with a chirp signal with known parameters, measuring the emitter current and the receiver output voltage suppressing reflected signals in the output voltage using an intermediate frequency filter, the passband of which is adjusted based from the parameters of the LFM signal and the time delays of the reflected signals, determining the frequency dependence of the transfer impedance of the emitter-receiver pair in a free field from the frequency dependences of the emitter current and voltage at the output of the intermediate frequency filter.

Этот аналог называют методом спектрометрии временных задержек (СВЗ). Недостатками СВЗ являются большие погрешности определения частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю, обусловленные недостаточным подавлением отраженных сигналов и искажениями искомой частотной зависимости усреднением по частоте в фильтре промежуточной частоты.This analogue is called the method of spectrometry of time delays (SVZ). The disadvantages of the SVZ are large errors in determining the frequency dependence of the transfer impedance of the emitter-receiver pair over the field, due to insufficient suppression of the reflected signals and distortions of the desired frequency dependence by averaging over the frequency in the intermediate frequency filter.

За прототип принят способ аналогичного назначения [5]. Прототип заключается в расположении в среде с отражающими границами пары излучатель-приемник при известном расстоянии между излучателем и приемником, определении временных задержек сигналов излучателя, отраженных границами среды, относительно прямого сигнала излучателя, возбуждении излучателя сигналом с распределенной в полосе частот мощностью, измерении выходного напряжения приемника и тока излучателя, определении комплексной частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник в среде с отражающими границами, определении комплексной частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю скользящим комплексным взвешенным усреднением (СКВУ) комплексной частотной зависимости передаточного импеданса в реверберационном поле среды с отражающими границами с использованием взвешивающей функции, которую получают исходя из значений временных задержек отраженных сигналов.For the prototype adopted a method for a similar purpose [5]. The prototype consists in arranging an emitter-receiver pair in a medium with reflecting boundaries at a known distance between the emitter and the receiver, determining the time delays of the emitter signals reflected by the medium boundaries relative to the direct emitter signal, exciting the emitter with a signal with power distributed in the frequency band, and measuring the receiver output voltage and the emitter current, determining the complex frequency dependence of the transfer impedance of the emitter-receiver pair in a medium with reflecting boundaries , determining the complex frequency dependence of the transfer impedance of the emitter-receiver pair over the field by moving complex weighted averaging (SLE) of the complex frequency dependence of the transfer impedance in the reverberation field of the medium with reflecting boundaries using the weighting function, which is obtained based on the values of the time delays of the reflected signals.

В качестве сигнала с распределенной в полосе частот мощностью в прототипе применяют линейно-частотно-модулированный (ЛЧМ) сигнал. Это приводит к следующим недостаткам прототипа.As a signal with power distributed in the frequency band in the prototype, a linear frequency-modulated (LFM) signal is used. This leads to the following disadvantages of the prototype.

Использование ЛЧМ сигнала не исключает влияние переходного процесса, вследствие чего увеличивается погрешность определения передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю. ЛЧМ сигнал не применяют при испытаниях резонансных преобразователей. Точность результата измерений в большой степени зависит от параметров ЛЧМ сигнала. Из-за разности времен прихода в точку приема прямого и отраженного ЛЧМ сигналов их мгновенные частоты никогда не совпадают. Это свойство ЛЧМ сигнала, полезное для метода СВЗ, вызывает погрешности при обработке СКВУ.The use of the LFM signal does not exclude the influence of the transient process, as a result of which the error in determining the transfer impedance of the emitter-receiver pair in the field increases. The chirp signal is not used when testing resonant transducers. The accuracy of the measurement result to a large extent depends on the parameters of the chirp signal. Due to the difference in the arrival times of the direct and reflected LFM signals at the receiving point, their instantaneous frequencies never coincide. This property of the LFM signal, useful for the SVZ method, causes errors during processing of the SLE.

1) Погрешность вследствие нестационарности влияния отражений1) Error due to the non-stationary influence of reflections

Различие мгновенных частот прямого и отраженных ЛЧМ сигналов обуславливает нестационарность искажений экспериментальной частотной зависимости отражениями.The difference between the instantaneous frequencies of the direct and reflected chirp signals causes the non-stationary distortion of the experimental frequency dependence of the reflections.

2) Погрешность вследствие несовпадения амплитудной модуляции прямой и отраженной волн2) Error due to mismatch in the amplitude modulation of the direct and reflected waves

Из-за разницы времен прихода прямой и отраженной ЛЧМ волн отраженный сигнал оказывается промодулированным по амплитуде не по закону модуляции прямой волны. Несовпадение амплитудной модуляции прямой и отраженной волн снижает эффективность редактирования экспериментальной частотной зависимости [6].Due to the difference in the arrival times of the direct and reflected LFM waves, the reflected signal is modulated in amplitude not according to the law of modulation of the direct wave. The mismatch of the amplitude modulation of the direct and reflected waves reduces the efficiency of editing the experimental frequency dependence [6].

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности определения передаточного импеданса излучатель-приемник по полю за счет устранения перечисленных выше недостатков.The technical result obtained from the implementation of the invention is to increase the accuracy of determining the transfer impedance of the emitter-receiver in the field by eliminating the above disadvantages.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе, заключающемся в расположении в среде с отражающими границами пары излучатель-приемник при известном расстоянии между излучателем и приемником, определении временных задержек сигналов излучателя, отраженных границами среды, относительно прямого сигнала излучателя, возбуждении излучателя сигналом с распределенной в полосе частот мощностью, измерении выходного напряжения приемника и тока излучателя, определении частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник в среде с отражающими границами, определении частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю скользящим комплексным взвешенным усреднением в установленном частотном окне полученной комплексной частотной зависимости передаточного импеданса в реверберационном поле среды с отражающими границами с использованием взвешивающей функции, которую получают исходя из значений временных задержек отраженных сигналов, в качестве сигнала с распределенной в полосе частот мощностью для возбуждения излучателя используют шумовой сигнал, ширину полосы частот которого определяют исходя из значений временных задержек отраженных сигналов, при этом измеряют спектр мощности тока излучателя и взаимный спектр тока излучателя и выходного напряжения приемника, а комплексную частотную зависимость передаточного импеданса пары излучатель-приемник в реверберационном поле среды с отражающими границами определяют как отношение взаимного спектра к спектру мощности.This technical result is achieved due to the fact that in the known method, consisting in the location in a medium with reflecting boundaries of the pair of emitter-receiver at a known distance between the emitter and the receiver, determining the time delays of the emitter signals reflected by the boundaries of the medium relative to the direct signal of the emitter, excitation of the emitter a signal with power distributed in the frequency band, measuring the output voltage of the receiver and the emitter current, determining the frequency dependence of the transfer impedance emitter-receiver pairs in a medium with reflecting boundaries, determining the frequency dependence of the transfer impedance of the emitter-receiver pair over the field by moving complex weighted averaging in the established frequency window of the obtained complex frequency dependence of the transmission impedance in the reverberation field of the medium with reflecting boundaries using the weighting function, which is obtained on the basis of from the values of the time delays of the reflected signals, as a signal with power distributed in the frequency band for the emitter’s excitations use a noise signal whose frequency bandwidth is determined based on the values of the time delays of the reflected signals, while measuring the power spectrum of the emitter’s current and the mutual spectrum of the emitter’s current and the receiver’s output voltage, and the complex frequency dependence of the transfer impedance of the emitter-receiver pair in the reverberation field of the medium with reflecting boundaries is defined as the ratio of the mutual spectrum to the power spectrum.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема реализации способа и изображены:The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the implementation of the method and shows:

ПК - персональный компьютер, выполняющий функции генерации шума и обработки сигналов и дооснащенный для этих целей:PC - a personal computer that performs the functions of noise generation and signal processing and is equipped for this purpose:

ЦАП-преобразователем цифра - аналоговый сигнал,DAC-converter digital - analog signal,

АЦП-преобразователем аналоговый сигнал - цифра,ADC-converter analog signal - digital,

СПО-специализированным программным обеспечением, включающим в себя программные модули:SPO-specialized software, including software modules:

1 - формирование случайной числовой последовательности с заданным спектром,1 - the formation of a random numerical sequence with a given spectrum,

2 - прямое и обратное преобразования Фурье,2 - direct and inverse Fourier transforms,

3 - вычисление спектра мощности и взаимного спектра, включая функцию накопления,3 - calculation of the power spectrum and the mutual spectrum, including the accumulation function,

4 - вычисление отношения спектров,4 - calculation of the ratio of the spectra,

5 - скользящее комплексное взвешенное усреднение частотной зависимости;5 - moving complex weighted averaging of the frequency dependence;

УМ - усилитель мощности;UM - power amplifier;

ВУ - входной усилитель;VU - input amplifier;

R - калиброванное сопротивление в цепи излучателя для измерения тока;R is the calibrated resistance in the emitter circuit for measuring current;

И - излучатель;And - emitter;

П - приемник.P is the receiver.

Существо способа получения частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю в диапазоне частот [f0-Δf/2, f0+Δf/2] с применением обработки методом СКВУ при излучении акустического шума заключается в следующем.The essence of the method for obtaining the frequency dependence of the transfer impedance of a pair of emitter-receiver over a field in the frequency range [f 0 -Δf / 2, f 0 + Δf / 2] using SLE processing using acoustic noise is as follows.

Пару излучатель-приемник располагают в измерительном бассейне при известном расстоянии между излучателем И и приемником П.A pair of emitter-receiver is located in the measuring pool with a known distance between the emitter And and the receiver P.

Определяют частотный интервал усреднения Δfwa. Для этого возбуждают излучатель коротким импульсом, принимают прямой сигнал излучателя и сигналы, отраженные границами бассейна, определяют временные задержки τ1, τ2, …, τn первых значимых отражений относительно прямого сигнала излучателя. По полученным временным задержкам определяют частотный интервал скользящего комплексного взвешенного усреднения Δfwa=1/τ1+1/τ2+…+1/τn (обычно n не превышает трех) [7, 8].The frequency averaging interval Δf wa is determined. To do this, the emitter is excited with a short pulse, the direct emitter signal is received and the signals reflected by the pool boundaries, the time delays τ 1 , τ 2 , ..., τ n of the first significant reflections relative to the direct emitter signal are determined. Based on the obtained time delays, the frequency interval of the moving complex weighted averaging is determined Δf wa = 1 / τ 1 + 1 / τ 2 + ... + 1 / τ n (usually n does not exceed three) [7, 8].

Формируют сигнал излучения. Для этого с помощью генератора случайных чисел формируют случайные числовые последовательности x0i(t) с равномерным спектром в полосе частот [f0-(Δf-Δfwa)/2, f0+(Δf+Δfwa)/2] [7, 8]. Случайные числовые последовательности с заданной формой спектра получают, например, по формуле:Form a radiation signal. To do this, using a random number generator form random numerical sequences x 0i (t) with a uniform spectrum in the frequency band [f 0 - (Δf-Δf wa ) / 2, f 0 + (Δf + Δf wa ) / 2] [7, 8]. Random numerical sequences with a given spectrum shape are obtained, for example, by the formula:

xi(t)=ℑ-1{Vw(f)·ℑ{x0i(t)}},x i (t) = ℑ -1 {V w (f) · ℑ {x 0i (t)}},

где Vw(f) - взвешивающая функция, задающая форму спектра в полосе частот [f0-(Δf-Δfwa)/2, f0+(Δf+Δfwa)/2], ℑ{…} и ℑ-1{…} означают, соответственно, прямое и обратное преобразование Фурье.where V w (f) is the weighting function that defines the shape of the spectrum in the frequency band [f 0 - (Δf-Δf wa ) / 2, f 0 + (Δf + Δf wa ) / 2], ℑ {...} and ℑ -1 {...} mean, respectively, the direct and inverse Fourier transform.

Излучают акустический шумовой сигнал. Для этого случайные числовые последовательности xi(t) подают на ЦАП и получают аналоговые шумовые сигналы излучения

Figure 00000001
. Усиленными шумовыми сигналами
Figure 00000002
возбуждают излучатель И, создавая, таким образом, в измерительном бассейне реверберационное поле шумовой акустической волны.An acoustic noise signal is emitted. For this, random numerical sequences x i (t) are fed to the DAC and receive analog noise radiation signals
Figure 00000001
. Amplified Noise Signals
Figure 00000002
excite the emitter And, thus creating, in the measuring pool, the reverberation field of the noise acoustic wave.

Формируют сигналы на приеме. Для каждого шумового сигнала

Figure 00000002
ток
Figure 00000003
через резистор R и выходное напряжение приемника
Figure 00000004
усиливают и преобразуют в цифровые случайные последовательности тока излучателя ii(t) и выходного напряжения приемника ui(t). Вычисляют текущие спектры напряжения Ui(f)=ℑ{ui(t)} и тока Ii(f)=ℑ{ii(t)}, спектры мощности тока
Figure 00000005
и взаимные спектры тока и напряжения
Figure 00000006
. Текущие спектры накапливают и получают спектр мощности тока излучателя II(f)=<IIi(f)> и взаимный спектр тока излучателя и выходного напряжения приемника UI(f)=<UIi(f)> (<…> - обозначает операцию накопления спектров).Form signals at the reception. For each noise signal
Figure 00000002
current
Figure 00000003
through resistor R and receiver output voltage
Figure 00000004
amplify and transform into digital random sequences of the emitter current i i (t) and the receiver output voltage u i (t). The current voltage spectra U i (f) = ℑ {u i (t)} and current I i (f) = ℑ {i i (t)} are calculated, the current power spectra
Figure 00000005
and mutual spectra of current and voltage
Figure 00000006
. The current spectra accumulate and receive the power spectrum of the emitter current II (f) = <II i (f)> and the mutual spectrum of the emitter current and the receiver output voltage UI (f) = <UI i (f)>(<...> - denotes the accumulation operation spectra).

Комплексную частотную зависимость передаточного импеданса пары излучатель-приемник в реверберационном поле

Figure 00000007
получают как отношение взаимного спектра к спектру мощности:The complex frequency dependence of the transfer impedance of a pair of emitter-receiver in a reverberation field
Figure 00000007
get as the ratio of the mutual spectrum to the power spectrum:

Figure 00000008
.
Figure 00000008
.

Комплексную частотную зависимость передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю ZPH(f, Δfwa) в частотном диапазоне [f0-Δf/2, f0+Δf/2] получают скользящим комплексным взвешенным усреднением (СКВУ) в интервале частот Δfwa частотной зависимости

Figure 00000007
в частотном диапазоне [f0-(Δf-Δfwa)/2, f0+(Δf+Δfwa)/2]:The complex frequency dependence of the transfer impedance of the emitter-receiver pair over the field Z PH (f, Δf wa ) in the frequency range [f 0 -Δf / 2, f 0 + Δf / 2] is obtained by moving complex weighted averaging (SLE) in the frequency range Δf wa frequency dependence
Figure 00000007
in the frequency range [f 0 - (Δf-Δf wa ) / 2, f 0 + (Δf + Δf wa ) / 2]:

Figure 00000009
Figure 00000009

где WСКВУ(f) - взвешивающая функция, полученная сверткой прямоугольных функций с основаниями шириной

Figure 00000010
[6, 7].where W SKVU (f) is the weighting function obtained by the convolution of rectangular functions with bases of width
Figure 00000010
[6, 7].

Упрощенно суть метода СКВУ можно представить следующим образом. Искажения частотной зависимости, вызванные отражением, запаздывающим в точке приема относительно прямого сигнала излучателя на время τref, устраняют скользящим усреднением зависимости в частотном интервале шириной 1/τref. Если отражений несколько, для каждого подавляемого отражения с номером i используют свой интервал усреднения

Figure 00000011
. Влияние отражений устраняют последовательными скользящими усреднениями в частотных интервалах Δfi, соответствующих запаздываниям отражений, либо одним взвешенным скользящим усреднением в частотном окне
Figure 00000012
по формуле (1).Simplified essence of the SLE method can be represented as follows. The distortion of the frequency dependence caused by the reflection delayed at the receiving point relative to the direct signal of the emitter by the time τ ref is eliminated by moving averaging the dependence in the frequency interval of width 1 / τ ref . If there are several reflections, for each suppressed reflection with number i use their own averaging interval
Figure 00000011
. The influence of reflections is eliminated by successive moving averages in the frequency intervals Δf i corresponding to the delay of the reflections, or by one weighted moving averaging in the frequency window
Figure 00000012
by the formula (1).

Таким образом устраняются недостатки прототипа, повышается точность определения передаточного импеданса излучатель-приемник по полю и достигается поставленный технический результат.Thus, the disadvantages of the prototype are eliminated, the accuracy of determining the transfer impedance of the emitter-receiver in the field is increased, and the set technical result is achieved.

ЛитератураLiterature

1. International standard IEC 50 (801), International Electrotechnical Vocabulary. Chapter 801: Acoustics and electroacoustics, (Международный электротехнический словарь. Глава 801: Акустика и электроакустика, 1994-07).1. International standard IEC 50 (801), International Electrotechnical Vocabulary. Chapter 801: Acoustics and electroacoustics, (International Electrotechnical Dictionary. Chapter 801: Acoustics and Electroacoustics, 1994-07).

2. Боббер Р.Дж. Гидроакустические измерения. / Пер. с англ. под ред. А.Н. Голенкова. - М.: Мир. - 1974., CEI/IEC 60565:2006.2. Bobber R.J. Hydroacoustic measurements. / Per. from English under the editorship of A.N. Golenkova. - M .: World. - 1974., CEI / IEC 60565: 2006.

3. Underwater acoustics - hydrophones - calibration in the frequency range 0.01 Hz to 1 MHz. International Electrotechnical Commission. Geneva. Switzerland. - 2006.3. Underwater acoustics - hydrophones - calibration in the frequency range 0.01 Hz to 1 MHz. International Electrotechnical Commission. Geneva. Switzerland - 2006.

4. Peder С. Pedersen, Peter A. Lewin, Leif Bjørnø, Application of time-delay spectrometry for calibration of ultrasonic transducers / IEEE transaction on ultrasonics, ferroelectric and frequency control. - March, 1988. - Vol. 35, №2. - P. 185-205.4. Peder S. Pedersen, Peter A. Lewin, Leif Bjørnø, Application of time-delay spectrometry for calibration of ultrasonic transducers / IEEE transaction on ultrasonics, ferroelectric and frequency control. - March, 1988. - Vol. 35, No. 2. - P. 185-205.

5. Патент РФ №2390968 С2. Кл. H04R 29/00, опубликован 27.05.2010 в БИ №15, принят за прототип.5. RF patent No. 2390968 C2. Cl. H04R 29/00, published 05/27/2010 in BI No. 15, adopted as a prototype.

6. Исаев А.Е., Матвеев А.Н., Некрич Г.С., Поликарпов A.M. Комплексная градуировка приемника градиента давления с использованием процедуры метода взаимности // Акустический журнал. 2014. Т. 60. №1. С. 48-556. Isaev A.E., Matveev A.N., Nekrich G.S., Polikarpov A.M. Integrated graduation of a pressure gradient receiver using the reciprocity method procedure // Acoustic Journal. 2014.V. 60. No. 1. S. 48-55

7. Исаев А.Е., Матвеев А.Н. Градуировка гидрофонов по полю при непрерывном излучении в реверберирующем бассейне // Акустический журнал. 2009. Том 55. №6. С. 727-736.7. Isaev A.E., Matveev A.N. Graduation of hydrophones in a field with continuous radiation in a reverberant pool // Acoustic Journal. 2009. Volume 55. No. 6. S. 727-736.

8. Исаев А.Е. Точная градуировка приемников звукового давления в водной среде в условиях свободного поля. - Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ». 2008. 369 с.8. Isaev A.E. Accurate graduation of sound pressure receivers in an aqueous medium under free field conditions. - Mendeleevo: FSUE VNIIFTRI. 2008.369 s.

Claims (1)

Способ определения комплексной частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю, заключающийся в расположении в среде с отражающими границами пары излучатель-приемник при известном расстоянии между излучателем и приемником, определении временных задержек сигналов излучателя, отраженных границами среды, относительно прямого сигнала излучателя, возбуждении излучателя сигналом с распределенной в полосе частот мощностью, измерении выходного напряжения приемника и тока излучателя, определении частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник в среде с отражающими границами, определении частотной зависимости передаточного импеданса пары излучатель-приемник по полю скользящим комплексным взвешенным усреднением полученной комплексной частотной зависимости передаточного импеданса в реверберационном поле среды с отражающими границами с использованием взвешивающей функции, которую получают исходя из значений временных задержек отраженных сигналов, отличающийся тем, что в качестве сигнала с распределенной в полосе частот мощностью для возбуждения излучателя используют шумовой сигнал, ширину полосы частот которого определяют исходя из значений временных задержек отраженных сигналов, при этом измеряют спектр мощности тока излучателя и взаимный спектр тока излучателя и выходного напряжения приемника, а комплексную частотную зависимость передаточного импеданса пары излучатель-приемник в реверберационном поле среды с отражающими границами определяют как отношение взаимного спектра к спектру мощности. A method for determining the complex frequency dependence of the transfer impedance of a pair of emitter-receiver over a field, consisting in arranging in a medium with reflecting boundaries of a pair of emitter-receiver at a known distance between the emitter and receiver, determining the time delays of the emitter signals reflected by the boundaries of the medium relative to the direct signal of the emitter, excitation a radiator with a signal with power distributed in the frequency band, measuring the receiver output voltage and the radiator current, determining the frequency the dependence of the transfer impedance of a pair of emitter-receiver in a medium with reflecting boundaries, determining the frequency dependence of the transfer impedance of a pair of emitter-receiver over a field by moving a complex weighted average of the obtained complex frequency dependence of the transfer impedance in a reverberation field of a medium with reflecting boundaries using a weighting function that is obtained from values of time delays of reflected signals, characterized in that as a signal distributed in the floor All frequencies with a power to excite the emitter use a noise signal whose frequency bandwidth is determined based on the values of the time delays of the reflected signals, while measuring the power spectrum of the emitter current and the mutual spectrum of the emitter current and the output voltage of the receiver, and the complex frequency dependence of the transfer impedance of the emitter-receiver pair in a reverberation field, a medium with reflecting boundaries is defined as the ratio of the mutual spectrum to the power spectrum.
RU2014133504/28A 2014-08-15 2014-08-15 Method of measuring complex frequency dependence of transfer impedance of radiator-receiver pair in free field RU2568070C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014133504/28A RU2568070C1 (en) 2014-08-15 2014-08-15 Method of measuring complex frequency dependence of transfer impedance of radiator-receiver pair in free field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014133504/28A RU2568070C1 (en) 2014-08-15 2014-08-15 Method of measuring complex frequency dependence of transfer impedance of radiator-receiver pair in free field

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2568070C1 true RU2568070C1 (en) 2015-11-10

Family

ID=54537302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014133504/28A RU2568070C1 (en) 2014-08-15 2014-08-15 Method of measuring complex frequency dependence of transfer impedance of radiator-receiver pair in free field

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2568070C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2695287C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-22 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method of measuring frequency dependence of complex reflection coefficient of sound from surface using noise signal
CN110207809A (en) * 2019-05-31 2019-09-06 浙江大学 Energy converter transfger impedance calibrating installation based on spatial frequency domain smoothing technique

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2001134507A (en) * 2001-12-21 2003-09-10 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" The method of integrated calibration of electro-acoustic transducers by the reciprocity method in a free field
US7286946B2 (en) * 2002-04-30 2007-10-23 Sony Corporation Transmission characteristic measuring device transmission characteristic measuring method, and amplifier
EP1316783B1 (en) * 2003-03-06 2008-01-23 Phonak Ag Method for measuring the acoustical impedance
RU2390968C1 (en) * 2009-04-02 2010-05-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method of calibrating hydrophones in field with continuous signal radiation in reverberating measurement pool

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2001134507A (en) * 2001-12-21 2003-09-10 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" The method of integrated calibration of electro-acoustic transducers by the reciprocity method in a free field
US7286946B2 (en) * 2002-04-30 2007-10-23 Sony Corporation Transmission characteristic measuring device transmission characteristic measuring method, and amplifier
EP1316783B1 (en) * 2003-03-06 2008-01-23 Phonak Ag Method for measuring the acoustical impedance
RU2390968C1 (en) * 2009-04-02 2010-05-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method of calibrating hydrophones in field with continuous signal radiation in reverberating measurement pool

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Исаев А.Е., Матвеев А.Н. Градуировка гидрофонов по полю при непрерывном излучении в реверберирующем бассейне // Акустический журнал. 2009. Том 55. N6. С. 727-736;A. E. Isaev and A. N. Matveyev. Use of a Complex Moving Weighted Averaging Method for Receiver Nonuniform Frequency Response Restoration // Acoustical Physics, 2010, Vol. 56, No. 5, pp. 693-696; Pleiades Publishing, Ltd., 2010.SU 1840603 A1, 20.08.2007; *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2695287C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-22 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method of measuring frequency dependence of complex reflection coefficient of sound from surface using noise signal
CN110207809A (en) * 2019-05-31 2019-09-06 浙江大学 Energy converter transfger impedance calibrating installation based on spatial frequency domain smoothing technique
CN110207809B (en) * 2019-05-31 2020-04-14 浙江大学 Transducer transfer impedance calibration device based on spatial frequency domain smoothing technology

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11391863B2 (en) Method of free-field broadband calibration of hydrophone sensitivity based on pink noise
CN103490754B (en) The ultrasonic signal of a kind of big time-bandwidth product and impulse compression method thereof and system
RU2568070C1 (en) Method of measuring complex frequency dependence of transfer impedance of radiator-receiver pair in free field
RU2390968C1 (en) Method of calibrating hydrophones in field with continuous signal radiation in reverberating measurement pool
CN111586546B (en) Method and system for measuring resonance point transmission response of low-frequency transducer
RU2695287C1 (en) Method of measuring frequency dependence of complex reflection coefficient of sound from surface using noise signal
Isaev et al. Laboratory free-field calibration of a hydroacoustic receiver at low frequencies
RU2655049C1 (en) Method of calibration of the hydrophone on the field at low frequencies
CN110208778B (en) Transducer broadband complex response measuring device and method based on logarithm variable window function
RU2296345C2 (en) Mode of targets radar station clearance according to distance and a pulse radar station with compression of pulses and restoration of signals
Cobo Application of shaping deconvolution to the generation of arbitrary acoustic pulses with conventional sonar transducers
Pullano et al. Obstacle detection system based on low quality factor ultrasonic transducers for medical devices
RU2626068C2 (en) Method for calibration of parametric tract and device for its implementation
RU2677835C1 (en) Hydro-acoustic tone signals resolution method
CN114384525A (en) Target intensity self-testing method and system based on boundary acoustic reflection
RU2452977C1 (en) Method of measuring distance to monitored facility
RU2789812C1 (en) Echo sounder
Sarangapani Ambiguity resolution using dual frequency transducer for Acoustic Doppler Current Profiler applications
RU2535643C1 (en) Method for calibration of hydrophones by reciprocity method
Wagle et al. Adhesive-free dual layer piezoelectric PVDF copolymer transducers in sender and receiver sequences
Kuz’kin et al. Correlation method of measuring the frequency shifts of the sound field maxima caused by perturbations of the oceanic medium
Vasile et al. Online software nonlinearity correction for wideband active ultrasound monitoring systems
Sawada et al. Precision calibration of echo sounder by integration of standard sphere echoes
Wear et al. Correction for Spatial Averaging Artifacts for Circularly-Symmetric Pressure Beams Measured with Membrane Hydrophones
Liu et al. Acoustic method for obtaining the pressure reflection coefficient using a half-wave layer