RU32349U1

RU32349U1 - Device for determining the acoustic parameters of pressure gradient receivers

Info

Publication number: RU32349U1
Application number: RU2002124960/20U
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Кузнецов; А.Е. Светославский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АСКПро"
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2003-09-10

Abstract

1. Устройство для определения акустических параметров приемников градиента давления, содержащее жесткую трубу, на первом торце которой установлен первый излучатель, электрически соединенный с генератором сигналов, а внутри трубы установлены испытуемый приемник градиента давления и первый измерительный приемник давления, электрически соединенные соответственно с первым и вторым входами коммутатора, выход которого соединен со входом регистрирующей аппаратуры, отличающееся тем, что жесткая труба выполнена замкнутой и на ее втором торце установлен второй излучатель, идентичный первому, подсоединенный к генератору сигналов через фазовращатель, в центральной части жесткой трубы установлен испытуемый приемник градиента давления, состоящий из металлической втулки, в поперечном сечении которой установлен герметично и жестко скрепленный по контуру с внутренней поверхностью втулки биморфный изгибный чувствительный элемент, при этом металлическая втулка представляет собой стенку центральной части жесткой трубы, а в устройство введен второй измерительный приемник давления, идентичный первому, установленный с ним соосно и симметрично, по разные стороны от испытуемого приемника градиента давления и электрически соединенный с третьим входом коммутатора.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый и второй приемники давления выполнены в виде пьезокерамических цилиндрических преобразователей, образующих симметричные относительно испытуемого приемника градиента давления участки жесткой трубы.1. A device for determining the acoustic parameters of pressure gradient receivers, comprising a rigid pipe, at the first end of which a first emitter is installed, electrically connected to a signal generator, and a test pressure gradient receiver and a first pressure measuring sensor, electrically connected to the first and second, respectively, are installed inside the pipe the inputs of the switch, the output of which is connected to the input of the recording equipment, characterized in that the rigid pipe is closed and at its second end e a second emitter is installed, identical to the first one, connected to the signal generator through a phase shifter, in the central part of the rigid pipe, a pressure gradient test receiver is installed, consisting of a metal sleeve, in the cross section of which a bimorph bending sensitive element is sealed and rigidly fastened along the contour with the inner surface of the sleeve while the metal sleeve is a wall of the central part of the rigid pipe, and a second pressure measuring receiver is introduced into the device identical to the first one, installed with it coaxially and symmetrically, on different sides of the pressure gradient receiver under test and electrically connected to the third input of the switch. 2. The device according to claim 1, characterized in that the first and second pressure receivers are made in the form of piezoceramic cylindrical transducers forming sections of a rigid pipe symmetrical with respect to the pressure gradient receiver under test.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИЕМНИКОВ ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯDEVICE FOR DETERMINING ACOUSTIC PARAMETERS OF PRESSURE GRADIENT RECEIVERS

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к области измерения параметров пьезоэлектрических преобразователей.The utility model relates to measuring technique, namely to the field of measuring parameters of piezoelectric transducers.

Акустические приемники градиента давления имеют достаточно малые размерами и вместе с тем обладают направленностью, что делает их особенно привлекательными при решении ряда задач направленного приема на низких частотахAcoustic pressure gradient receivers are quite small in size and at the same time have directivity, which makes them especially attractive when solving a number of problems of directional reception at low frequencies

Одним из распространенных видов приемников градиента давления является приемник градиента давления, выполненный в виде изгибного биморфного чувствительного элемента, представляющего собой тонкий металлический диск, к которому приклеен дисковый пьезоэлемент, закрепленного по контуру к массивной втулке (ПГБ) 1, стр.314-316. Заявка решает проблему определения параметров приемников градиента давления именно такой конструкции.One of the common types of pressure gradient receivers is a pressure gradient receiver, made in the form of a bending bimorph sensitive element, which is a thin metal disk to which a piezoelectric disk element is glued, fixed along the contour to the massive sleeve (PHB) 1, pp. 314-316. The application solves the problem of determining the parameters of pressure gradient receivers of such a design.

Использование акустических приемников градиента давления чаще всегда требует знаний его технических и метрологических характеристик, в частности, частотную характеристику чувствительности и диаграммуThe use of acoustic pressure gradient receivers often always requires knowledge of its technical and metrological characteristics, in particular, the frequency response of the sensitivity and the diagram

направленности, которые характеризуют приемник и сферу его применения. Характеристики требуется определить, периодически подтверждать, проверять их в зависимости от срока и условий эксплуатации.directions that characterize the receiver and its scope. Characteristics are required to be determined, periodically confirmed, checked, depending on the period and operating conditions.

Известно устройство, обеспечивающее измерение частотной характеристики чувствительности и диаграммы направленности акустических приемников градиента давления, построенные по принципу непосредственного сравнения с образцовым приемником давления в «свободном поле, и только в случае, если на оба приемника воздействует истинно плоская волна.A device is known that provides the measurement of the frequency response and sensitivity patterns of acoustic pressure gradient receivers, built on the principle of direct comparison with an exemplary pressure receiver in a “free field, and only if a truly plane wave acts on both receivers.

Такое устройство содержит генератор, электрически соединенный с излучателем, поворотное устройство, на котором установлены образцовый ненаправленный приемник давления и испытуемый приемник градиента давления, подсоединенные через коммутатор к регистрирующей аппаратуре. 1.С.85.Such a device comprises a generator electrically connected to the emitter, a rotary device on which an exemplary omnidirectional pressure receiver and a test pressure gradient receiver are connected, connected through a switch to the recording equipment. 1.P. 85.

Тоже устройство обеспечивает определение диаграммы направленности и характеристики чувствительности в ближней зоне «свободного поля.The device also provides the determination of the radiation pattern and sensitivity characteristics in the near field of the "free field.

Однако, трудности измерения, как в дальней, так и ближней зонах связаны в основном с трудностями обеспечением условий «свободного поля, и с аппаратными трудностями, связанными со сложностью создания низкочастотных эффективных низкочастотных излучателей и механических устройств для вращения преобразователей в разных плоскостях. 1 ,с.89.However, the measurement difficulties, both in the far and near zones, are mainly associated with the difficulties of providing the “free field” conditions, and with the hardware difficulties associated with the difficulty of creating low-frequency effective low-frequency emitters and mechanical devices for rotating the converters in different planes. 1, p. 89.

Известно устройство, лишенное ряда ограничений, связанных с измерениями в «свободном поле, основанное на использовании трубы Бауэра со стоячей волной. Устройство представляет собой замкнутыйA device is known that is devoid of a number of limitations associated with measurements in a “free field, based on the use of a Bauer tube with a standing wave. The device is a closed

отрезок трубы с жесткими стенками, который подвешен на мягких подвесах и колеблется целиком с находящейся в трубе жидкостью и испытуемым приемником градиента давления. На торце трубы установлен акселерометр. Жидкость, находящаяся внутри отрезка трубы, движется при этом как небольшой участок системы со стоячей волной, и имеет вполне определенное распределение амплитуды давления .и колебательной скорости. Если измерить колебательную скорость торцов трубы с помощью акселерометра, то колебательную скорость и давление в любой точке замкнутой трубы можно вычислить, а далее, зная напряжение холостого хода с выхода приемника градиента давления , рассчитать его чувствительность 2, с.184.a piece of pipe with rigid walls that is suspended on soft suspensions and oscillates entirely with the liquid in the pipe and the pressure gradient test receiver. An accelerometer is installed at the end of the pipe. The fluid inside the pipe segment moves as a small section of a system with a standing wave and has a well-defined distribution of pressure amplitude and vibrational velocity. If you measure the vibrational speed of the ends of the pipe using an accelerometer, then the vibrational speed and pressure at any point in the closed pipe can be calculated, and then, knowing the open circuit voltage from the output of the pressure gradient receiver, calculate its sensitivity 2, p. 184.

Однако, это устройство является сложным в техническом исполнении, поскольку требует создания генератора гармонических механических колебаний, подвесов, допускает работу только с инерционной средой (водой) и обеспечивает только дискретное построение диаграммы направленности, связанное с последовательными остановками, перемещением по углу градуируемого приемника и повторением эксперимента.However, this device is difficult in technical design because it requires the creation of a generator of harmonic mechanical vibrations, suspensions, allows operation only with inertial medium (water) and provides only discrete radiation pattern construction associated with successive stops, moving along the angle of the calibrated receiver and repeating the experiment .

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемой полезной модели является устройство, описанное в 2, с. 182. Устройство представляет собой открытую с одного торца вертикальную трубу, на закрытом торце которой установлен излучатель, подсоединенный ко входу генератора сигналов. Во внутренней полости трубы установлены измерительный ненаправленный приемник давления и испытуемый приемник градиента давления, закрепленный на поворотном устройстве. Выходы измерительного приемника давления и испытуемого приемникаThe closest set of features to the proposed utility model is the device described in 2, p. 182. The device is a vertical pipe open from one end, on the closed end of which there is an emitter connected to the input of the signal generator. A measuring non-directional pressure receiver and a test pressure gradient receiver mounted on the rotary device are installed in the inner cavity of the pipe. The outputs of the pressure measuring receiver and the test receiver

градиента давления через коммутатор соединены со входом регистрирующей аппаратуры. Труба заполнена водой.the pressure gradient through the switch is connected to the input of the recording equipment. The pipe is filled with water.

Стоячие волны, возбужденные излучателем в столбе жидкости между излучателем и отражающей поверхностью вода-воздух, воздействуют на приемник градиента давления и измерительный приемник давления. Значения напряжений с этих приемников поступают на регистрирующую аппаратуру и рассчитывается чувствительность испытуемого приемника градиента давления по давлению. Диаграмма направленности приемника градиента давления регистрируется при повороте вала поворотного устройства от 0° до 360°Standing waves excited by the emitter in a liquid column between the emitter and the water-air reflecting surface act on the pressure gradient receiver and the pressure measuring receiver. The voltage values from these receivers are fed to the recording equipment and the sensitivity of the test receiver pressure gradient pressure is calculated. The directional pattern of the pressure gradient receiver is recorded when the shaft of the rotary device is rotated from 0 ° to 360 °

Недостатком данного устройства является ограниченность применения вызванная необходимостью использования сред обеспечивающих на границе раздела импеданс близкий к нулю, размеры равные или близкие к четвертьволновым, что не совместимо с возможностью измерений на низких частотах, низкий уровень звуковых давлений, необходимых для определения параметров приемников градиента давления с низким порогом чувствительности, создание механических устройств для вращения в заданной плоскости и с достаточной точностью. Устройство обеспечивает работу только в вертикальном положении.The disadvantage of this device is the limited use due to the need to use media that provide an impedance close to zero at the interface, sizes equal to or close to quarter-wave, which is not compatible with the ability to measure at low frequencies, low sound pressure levels necessary to determine the parameters of low-pressure pressure gradient receivers the threshold of sensitivity, the creation of mechanical devices for rotation in a given plane and with sufficient accuracy. The device provides operation only in an upright position.

Задачей полезной модели является создание эффективного акустического устройства для определения параметров ПГБ, лишенного недостатков устройства прототипа.The objective of the utility model is to create an effective acoustic device for determining the parameters of PHB, devoid of the disadvantages of the prototype device.

Техническими результатами заявленной полезной модели являются упрощение устройства, расширение диапазона частот определяемых параметров в сторону низких частот без увеличения габаритов устройства,The technical results of the claimed utility model are the simplification of the device, the extension of the frequency range of the determined parameters in the direction of low frequencies without increasing the dimensions of the device,

обеспечение возможности определения параметров ПГБ с низким порогом чувствительности в любой среде, в том числе и в воде, обладает малым уровнем шумов, легко реализуемо в составе вычислительного комплекса.providing the ability to determine the parameters of PHB with a low threshold of sensitivity in any environment, including water, has a low noise level, is easily implemented as part of a computer complex.

Для достижения указанных технических результатов в устройство для определения акустических параметров приемников градиента давления, содержащее жесткую трубу, на первом торце которой установлен первый излучатель, электрически соединенный с генератором сигналов, а внутри трубы установлены испытуемый приемник градиента давления и первый измерительныйприемник давления, электрически соединенныеTo achieve the indicated technical results, a device for determining the acoustic parameters of pressure gradient receivers containing a rigid pipe, at the first end of which there is a first emitter, electrically connected to a signal generator, and a test pressure gradient receiver and a first pressure measuring receiver, electrically connected, are installed inside the pipe

соответственно с первым и вторым входом коммутатора, выход которого соединен со входом регистрирующей аппаратуры, введены новые признаки, а именно: жесткая труба выполнена замкнутой и на ее втором торце установлен второй излучатель, идентичный первому, подсоединенный к генератору сигналов через фазовращатель, в центральной части жесткой трубы установлен испытуемый приемник градиента давления, состоящий из металлической втулки, в поперечном сечении которой установлен герметично и жестко скрепленный по контуру с внутренней поверхностью втулки биморфный изгибный чувствительный элемент, при этом втулка представляет собой стенку центральной части жесткой трубы, и в устройство введен второй измерительный приемник давления, идентичный первому, установленный с ним соосно и симметрично, по разные стороны от испытуемого приемника градиента давления и электрически соединенный с третьим входом коммутатора.respectively, with the first and second input of the switch, the output of which is connected to the input of the recording equipment, new features are introduced, namely: the rigid pipe is closed and a second emitter is installed at its second end, identical to the first one, connected to the signal generator through a phase shifter, in the central part of the rigid a test pressure gradient receiver is installed, consisting of a metal sleeve in the cross section of which is sealed and rigidly fastened along the contour from the inner surface the bushing is a bimorph bending sensitive element, wherein the bushing is the wall of the central part of the rigid pipe, and a second pressure measuring transducer identical to the first is inserted into the device, mounted coaxially and symmetrically with it, on different sides of the tested pressure gradient receiver and electrically connected to the third switch input.

Конструкция заявленного устройства упрощается, а эффективность повышается, если первый и второй приемники давления выполнены в видеThe design of the claimed device is simplified, and the efficiency is increased if the first and second pressure receivers are made in the form

пьезокерамических цилиндрических преобразователей, образующих симметричные относительно испытуемого приемника градиента давления участки жесткой трубы.piezoceramic cylindrical transducers forming sections of a rigid pipe symmetrical with respect to the pressure receiver to be tested.

Поясним достижение заявленных технических результатов.Let us explain the achievement of the claimed technical results.

В «свободном поле при плоской волне на два акустических входа ПГБ, расположенных на расстоянии длины втулки Ах, действуют давления, разность которых обусловленная фазовым сдвигом на Лх, (градиент давления) приводит к тому, что мембрана и пьезокерамический диск прогибается и напряжение на выходе пьезокерамического диска будет выражаться формулойIn a “free field with a plane wave, two acoustic inputs of PHB located at a distance of the sleeve length Ax act pressure, the difference of which due to a phase shift by Lx (pressure gradient) causes the membrane and piezoceramic disk to bend and the voltage at the output of the piezoceramic disk will be expressed by the formula

е (cot) - cos(cot + со/с Ах cos 0) Р Mx(f),(1)e (cot) - cos (cot + co / c Ax cos 0) P Mx (f), (1)

где со - круговая частота, с - скорость звука в среде, 0 - угловое положение приемника градиента давления на источник, Р - величина звукового давления, Mx(f) -чувствительность ПГБ к давлению, f - частота. Выражение (со/с Ах cos 0) есть набег фазы в плоской волне (фазовая задержка) на расстоянии Ах, и является элементом ненормированной диаграммой направленности выражения (1), в которой напряжение на выходе ПГБ зависит от разности фаз давления действующего на акустические входы приемника градиента давления определенной угловым положением приемника на источник звука. Отсюда следует, что если создать устройство, которое обеспечит на акустических входах эквивалентную угловому положению ПГБ разность фаз давления, и изменять эту фазу пропорционально углу поворота ПГБ, то регистрирующая аппаратура зафиксирует на выходе ПГБ напряжение -е, что является ненормированной диаграммой направленности полученной без реальногоwhere ω is the circular frequency, c is the speed of sound in the medium, 0 is the angular position of the receiver of the pressure gradient to the source, P is the sound pressure, Mx (f) is the sensitivity of the PHB to pressure, and f is the frequency. The expression (co / s Ax cos 0) is the phase shift in a plane wave (phase delay) at a distance Ax, and is an element of the irregular radiation pattern of expression (1), in which the voltage at the output of the PHB depends on the phase difference of the pressure acting on the acoustic inputs of the receiver pressure gradient determined by the angular position of the receiver on the sound source. This implies that if you create a device that provides acoustic pressure equivalent to the angular position of the PHB at the acoustic inputs and changes this phase in proportion to the angle of rotation of the PHB, then the recording equipment will record the voltage -e at the output of the PHB, which is an irregular radiation pattern obtained without real

вращения вокруг оси перпендикулярной образующей ПГБ. Для реализации этого способа предлагается использовать замкнутый отрезок трубы с излучателями по торцам и ПГБ в центре этой трубы, разделяющий объем этой трубу надвое изгибным чувствительным биморфным элементом. Каждый из излучателей организует в получившейся камере звуковое давление, причем, фазовый сдвиг одного относительно другого будет определяться фазовращателем включенным последовательно с одним из излучателей. При изменении фазовой задержки в пределах от 0 до (со/с Ах cos 0) непрерывно или дискретно, можно получить диаграмму направленности без применения поворотного устройства.rotation around the axis of the perpendicular generatrix of the PHB. To implement this method, it is proposed to use a closed pipe segment with emitters at the ends and PHB in the center of this pipe, dividing the volume of this pipe in two by a bending sensitive bimorph element. Each of the emitters organizes sound pressure in the resulting chamber, and the phase shift of one relative to the other will be determined by a phase shifter connected in series with one of the emitters. When changing the phase delay in the range from 0 to (co / s Ax cos 0) continuously or discretely, you can get the radiation pattern without using a rotary device.

При этом измерительные приемники давления фиксируют звуковое давление в трубе, и усредненное по двум показаниям напряжение es будет пропорционально:In this case, the measuring pressure receivers fix the sound pressure in the pipe, and the voltage es averaged over two readings will be proportional to:

Сравнивая величины ездля 0 0 и е , из выражения (1) и (2), получим значения чувствительности для приемника градиента давления:Comparing the values of driving 0 0 and e, from the expressions (1) and (2), we obtain the sensitivity values for the pressure gradient receiver:

где Ms(f) - зависимость чувствительности от частоты измерительного приемника давления.where Ms (f) is the dependence of the sensitivity on the frequency of the measuring pressure receiver.

Таким образом частотную характеристику чувствительности и диаграмму направленности ПГБ возможно получить в заявленном устройстве без применения механических поворотных устройств. При этом при измерении в воздухе обеспечивается низкий импеданс по всему объему камеры, поэтому приемник градиента давления со сравнительно низким импедансом не нарушает однородности давления в каждой половинеThus, the frequency response of the sensitivity and radiation pattern of the PHB can be obtained in the claimed device without the use of mechanical rotary devices. At the same time, when measuring in air, a low impedance is provided over the entire volume of the chamber; therefore, a pressure gradient receiver with a relatively low impedance does not violate the pressure uniformity in each half

es Ms(f) P,(2)es Ms (f) P, (2)

Mx(f) Ms(f) e/es(3),Mx (f) Ms (f) e / es (3),

камеры, сохраняет фазовые соотношения давлений и позволяет измерить диаграмму направленности и чувствительность испытуемого приемника. Труба выполнена жесткой, а излучатели установлены на двух торцевых поверхностях трубы, чем достигается высокое давление, создаваемое излучателями и воспринимаемое ПГБ. Измерение в более плотных средах (например, вода) возможно, но предъявляет некоторые требования к конструкции градуируемых приемников или повлечет рост погрешности результата измерений.camera, saves the phase relationship of pressure and allows you to measure the radiation pattern and sensitivity of the test receiver. The pipe is made rigid, and the emitters are installed on two end surfaces of the pipe, thereby achieving high pressure generated by the emitters and perceived PHB. Measurement in denser media (for example, water) is possible, but imposes some requirements on the design of calibrated receivers or entails an increase in the error of the measurement result.

Сущность полезной модели представлена на фиг. 1,2,3, где на фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 представлена диаграмма направленности ПГБ, полученная на предлагаемом устройстве, на фиг.З представлена частотная характеристика чувствительности испытуемого ПГБ, снятая при помощи устройства.The essence of the utility model is shown in FIG. 1, 2, 3, where Fig. 1 shows a structural diagram of the proposed device, Fig. 2 shows the directivity pattern of the PHB obtained on the proposed device, Fig. 3 shows the frequency response sensitivity of the tested PHB taken using the device.

Заявленное устройство представляет собой жесткую замкнутую трубу 1 на торцах которой установлены первый и второй идентичные излучатели 2, 3. Центральная часть трубы образована металлической втулкой 4 ПГБ 5. В центральном сечении втулки установлен герметично и жестко скрепленный по контуру с внутренней поверхностью втулки биморфный изгибный чувствительный элемент, выполненный в виде тонкого металлического диска 6, к которому приклеен заполяризованный по толщине тонкий диск из пьезокерамики 7. К обеим торцевым поверхностям металлической втулки, симметрично относительно ее центрального поперечного сечения, торцами через соединительные втулки 8,9, присоединены два пьезокерамических цилиндра 10, 11, наружный диаметр которых равен диаметру металлической втулки. Пьезоэлектрические цилиндры заполяризованы в направленииThe claimed device is a rigid closed pipe 1 at the ends of which the first and second identical emitters 2, 3 are installed. The central part of the pipe is formed by a metal sleeve 4 of PHB 5. A bimorph bending sensitive element is sealed and rigidly fastened along the contour with the inner surface of the sleeve made in the form of a thin metal disk 6, to which a thin polarized piezoceramic 7 disk, polarized in thickness, is glued. To both end surfaces of the metal tulkus symmetrically with respect to its central cross section through the coupling sleeve ends 8,9 are attached two piezoceramic cylinder 10, 11 having an outer diameter equal to the diameter of the metal sleeve. Piezoelectric cylinders are polarized in the direction

радиуса и выполняют функцию приемников давления. В другом исполнении ненаправленные приемники давления могут быть заменены, например, на ненаправленные гидрофоны. Излучатель 2 электрически соединен с выходом генератора 12, а излучатель 3- с выходом фазовращателя 13, вход которого соединен с выходом генератора 12. Выходы измерительных приемников давления 10, 11 и выход приемника градиента давления 5 электрически соединены с коммутатором 14, выход которого подсоединен ко входу регистрирующей аппаратуры 15.radius and perform the function of pressure receivers. In another design, omnidirectional pressure receivers can be replaced, for example, by omnidirectional hydrophones. The emitter 2 is electrically connected to the output of the generator 12, and the emitter 3 is connected to the output of the phase shifter 13, the input of which is connected to the output of the generator 12. The outputs of the pressure measuring receivers 10, 11 and the output of the pressure gradient receiver 5 are electrically connected to the switch 14, the output of which is connected to the input recording equipment 15.

В данном примере в качестве регистрирующей аппаратура были использованы приборы фирмы Brual & Kjar , анализатор 2010 и самописец 2307, также был использован генератор Г-103, излучателями служили динамики 0,5 ГДШ - 15. Вращающий вал фазовращателя был связан механически с приводом самописца.In this example, Brual & Kjar instruments, an analyzer 2010 and a recorder 2307 were used as recording equipment, the G-103 generator was also used, the emitters were 0.5 GDS-15 speakers. The rotary shaft of the phase shifter was mechanically connected to the recorder drive.

Измерение параметров ПГБ с помощью предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. По известным значениям ш, с и Ах определяют максимальное значение фазовой задержки ф :Measurement of the parameters of PHB using the proposed device is as follows. From the known values of w, c and Ax determine the maximum value of the phase delay f:

Ф (со/с) Ах, Значение ф устанавливают, как предельное на фазовращателе 13.F (s / s) Ah, the value of f is set as the limit on the phase shifter 13.

Для определения диаграммы направленности устанавливают фазовращатель в нуль, включают генератор сигналов 12 и регистрируют принятый измерительными приемниками уровень сигнала на регистрирующей аппаратуре 15 .Переключают коммутатор так, чтобы к регистрирующей аппаратуре был подключен ПГБ. Изменяя угол фазовой задержки в пределах от 0 до (оз/с Ах cos 0), где 0- виртуальный уголTo determine the radiation pattern, set the phase shifter to zero, turn on the signal generator 12 and register the signal level received by the measuring receivers on the recording equipment 15. Switch the switch so that the PHB is connected to the recording equipment. By changing the phase delay angle in the range from 0 to (oz / s Ax cos 0), where 0 is the virtual angle

поворота ПГБ вокруг своей оси, производят регистрацию выходного напряжения - е на его выходе .rotation of the PHB around its axis, the output voltage is recorded - e at its output.

Изменяя фазу давления с помощью фазовращателя, добиваются максимальных показаний на выходе ПГБ етах по показаниям регистрирующей аппаратуры, после чего переключают коммутатор и регистрируют показания es на выходе измерительных приемников давления 9, 10. Изменяя частоту, повторяют измерения. Определяют частотную характеристику чувствительности приемника градиента давления Mx(f) по формуле (3).By changing the pressure phase with the help of a phase shifter, the maximum readings at the output of the PHB are obtained according to the readings of the recording equipment, after which the switch is switched and the readings es are recorded at the output of the pressure measuring receivers 9, 10. Changing the frequency, repeat the measurements. The frequency response characteristic of the pressure gradient receiver Mx (f) is determined by the formula (3).

Описанный алгоритм измерений легко реализуется на вычислительных машинах, а низкие частоты и неограниченное время измерений не вызывает трудностей при техническом их воплощении. Предлагаемое устройство может быть использовано как в качестве испытательного оборудования, так и в качестве средства измерения после соответствующей процедуры аттестации или поверки.The described measurement algorithm is easily implemented on computers, and low frequencies and unlimited measurement time do not cause difficulties in their technical implementation. The proposed device can be used both as test equipment, and as a means of measurement after the appropriate certification or verification procedure.

Предлагаемое устройство была изготовлено , прошло испытания и в настоящее время применяется при исследованиях ПГБ. На фиг. 2 и 3 представлены , соответственно, диаграмма направленности ПГБ, снятая на частоте 100 Гц при виртуальном повороте ПГБ на © 0° - 540°, и вычисленная чувствительность по давлению Мх (f) в диапазоне реальных фазовых сдвигов при Ах 20,0 мм. Размеры трубы (без ПГБ) не превышают 120,0 мм. и диаметр 35,0 мм. Установка позволяет производить измерения как в воде, так и в воздухе, в диапазоне частот 0,1 - 1000,0 Гц. при уровне чувствительности приемников градиента давления 0,1 -1000,0 мкВ/Па, что позволяет считать задачу полезной модели решенной.The proposed device was manufactured, tested and is currently used in the study of PHB. In FIG. Figures 2 and 3 show, respectively, the directivity pattern of PHB taken at a frequency of 100 Hz with a virtual turn of PHB by © 0 ° - 540 °, and the calculated pressure sensitivity Mx (f) in the range of real phase shifts at Ax 20.0 mm. Pipe dimensions (without PHB) do not exceed 120.0 mm. and diameter 35.0 mm. The setup allows measurements to be made both in water and in air, in the frequency range 0.1 - 1000.0 Hz. when the sensitivity level of the pressure gradient receivers is 0.1 -1000.0 μV / Pa, which allows us to consider the problem of the utility model solved.

1.Р. Боббер «Гидроакустические измерения М., «Мир, 19741.R. Bobber "Hydroacoustic measurements of M.," World, 1974

2.Г.К.Скребнев «Комбинированные гидроакустические приемники. СПб, 19972. G.K.Skrebnev “Combined sonar receivers. SPb, 1997

Источники информации.Sources of information.

ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИUSEFUL MODEL FORMULA

1. Устройство для определения акустических параметров приемников градиента давления, содержащее жесткую трубу, на первом торце которой установлен первый излучатель, электрически соединенный с генератором сигналов, а внутри трубы установлены испытуемый приемник градиента давления и первый измерительный приемник давления, электрически соединенные соответственно с первым и вторым входами коммутатора, выход которого соединен со входом регистрирующей аппаратуры, отличающееся тем, что жесткая труба выполнена замкнутой и на ее втором торце установлен второй излучатель, идентичный первому, подсоединенный к генератору сигналов через фазовращатель, в центральной части жесткой трубы установлен испытуемый приемник градиента давления, состоящий из металлической втулки, в поперечном сечении которой установлен герметично и жестко скрепленный по контуру с внутренней поверхностью втулки биморфный изгибный чувствительный элемент, при этом металлическая втулка представляет собой стенку центральной части жесткой трубы, а в устройство введен второй измерительный приемник давления, идентичный первому, установленный с ним соосно и1. A device for determining the acoustic parameters of pressure gradient receivers, comprising a rigid pipe, at the first end of which a first emitter is installed, electrically connected to a signal generator, and a test pressure gradient receiver and a first pressure measuring sensor, electrically connected to the first and second, respectively, are installed inside the pipe the inputs of the switch, the output of which is connected to the input of the recording equipment, characterized in that the rigid pipe is closed and at its second end e a second emitter is installed, identical to the first one, connected to the signal generator through a phase shifter, in the central part of the rigid pipe, a pressure gradient test receiver is installed, consisting of a metal sleeve, in the cross section of which a bimorph bending sensitive element is sealed and rigidly fastened along the contour with the inner surface of the sleeve while the metal sleeve is a wall of the central part of the rigid pipe, and a second pressure measuring receiver is introduced into the device identical to the first, installed with it coaxially and

симметрично, по разные стороны от испытуемого приемника градиента давления и электрически соединенный с третьим входом коммутатора.symmetrically, on opposite sides of the test receiver of the pressure gradient and electrically connected to the third input of the switch.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый и второй приемники давления выполнены в виде пьезокерамических цилиндрических преобразователей, образующих симметричные относительно испытуемого приемника градиента давления участки жесткой трубы.2. The device according to claim 1, characterized in that the first and second pressure receivers are made in the form of piezoceramic cylindrical transducers forming sections of a rigid pipe symmetrical with respect to the pressure receiver to be tested.

Устройство для определения акустических параметров приемников градиента давления.A device for determining the acoustic parameters of pressure gradient receivers.

Claims

1. A device for determining the acoustic parameters of pressure gradient receivers, comprising a rigid pipe, at the first end of which a first emitter is installed, electrically connected to a signal generator, and a test pressure gradient receiver and a first pressure measuring sensor, electrically connected to the first and second, respectively, are installed inside the pipe the inputs of the switch, the output of which is connected to the input of the recording equipment, characterized in that the rigid pipe is closed and at its second end e a second emitter is installed, identical to the first one, connected to the signal generator through a phase shifter, in the central part of the rigid pipe, a pressure gradient test receiver is installed, consisting of a metal sleeve, in the cross section of which a bimorph bending sensitive element is sealed and rigidly fastened along the contour with the inner surface of the sleeve while the metal sleeve is a wall of the central part of the rigid pipe, and a second pressure measuring receiver is introduced into the device identical to the first, installed with it coaxially and symmetrically, on different sides of the tested receiver of the pressure gradient and electrically connected to the third input of the switch.

2. The device according to claim 1, characterized in that the first and second pressure receivers are made in the form of piezoceramic cylindrical transducers forming sections of a rigid pipe symmetrical with respect to the pressure receiver to be tested.