SU1422019A1

SU1422019A1 - Способ измерени низкочастотных помех пъезоэлектрического излучател

Info

Publication number: SU1422019A1
Application number: SU874207748A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Осетров
Original assignee: Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority date: 1987-01-26
Filing date: 1987-01-26
Publication date: 1988-09-07

Abstract

Изобретение относитс к акустическим измерени м и может быть использовано дл определени низкочастотных помех резонансного пьезоэлектрического излучател при сложном виде возбуждающего электрического сигнала. Цель изобретени - увеличение точности измерений за счет учета нелинейных искажений. В дальнюю зону пьезоэлектрического излучател помещают акустический приемник, возбуждают пьезоэлектрический излучатель одно- частотным сигналом, измен ют частоту возбуждающего сигнала, измер ют частотную зависимость комплексной амплитуды акустического давлени , дополнительно возбуждают излучатель двухчастотным сигналом, измен ют частоты возбуждающего сигнала при условии равенства на них чувствительнос- тей пьезоэлектрического излучател , измер ют зависимость комплексной амплитуды от разностной частоты дополнительного возбуждающего сигнала и определ ют спектральную плотность аку стических помех, приведенную к единичному рассто нию от центра.пьезоэлектрического излучател , по предложенной формуле. 1 ил. .i (Л с:

Description

4 Ю

to

)

10

Изобретение относитс к акустическим измерени м и может быть использовано дл определени низкочастотных помех нелинейного резонансного пьезоэлектрического излучател при сложном виде возбуждающего электрического сигнала„

Цель изобретени - увеличение точ- 11ОСТИ определени низкочастотных по- йех, возникаюпщх в дальней зоне ре- ронанс юго пьезоэлектрического излу- Вател ,, за счет учета нелинейных ис- (кажений.,

: На чертеже представлена функциона-.с льна схема устройства, реализующего способ.

;. Устройство состоит из генераторов ;1 и 2 гармонических колебаний, последовательно соединенных сумматора 3, п управл емого переключател 4, усили- :тел 5 мощности и пьезоэлектрического излучател 6, последовательно соеди- ненных акустического приемника 7, фильтра 85 управл емого переключател 24 9, вольтметра 10, ЭВМ It устройства 12 вывода на печать (ЦПУ) и фазометра 13, вход которого подключен к выходу управл емого переключател 9, а виход соединен,с входом ЭВМ 11, Выходы генератора 1 и 2 гармонических колебаний подключены к двум входам суг4матора 3, выход генератора 1 гармонических колебаний соединен также с

вторыми входами управл емого переклю- чafeл 4 и фазометра 13, Выход акус- тического приемника 7 соединен с вторым входом управл емого переключател 9 второй и третий выходы управл ющей ЭВМ 11 подключены, соответственно s к входам генераторов 1 и 2 гармо- - нических колебаний J четвертый выход ЭВМ 11 соединен с третьими входами управл емых перек,гпочателей 4 и 9, п тый выход управл ющей ЭВМ 11 соединен с вторым входом фильтра 8,

Способ определени низкочастотных помех пьезоэлектрического излучате заключаетс в следующем.

В дальнюю зону пьезоэлектрического излучател помещают акустический при- 50 емник, возбуждают пьезоэлектрический излучатель одночастотным сигналом с известной комплексной амплитудой А электрического напр жени , измен ют астоту возбуждающего сигнала, изме- 55 ют частотную зависимость P(jis)) компексной амплитуды акустического давени , дополнительно возбуждают пье30

45

с

зоэлектрический излучатель двухчастот- ным сигналом с разностной частотой ,- измен ют в пределах полосы пропускани частоты дополнительного возбуждающего сигнала, выбира эти частоты из услови равенства на них чув- ствительностей пьезоэлектрического излучател , и измер ют зависимость P,(ju)) амплитуды акустического давлени от 4(О, а спектральную плотность интенсивности помех, приведенную к единичному рассто нию от центра излучател , вычисл ют по формуле

Kw) 2j-lKo J VOu))IS )rp;

+-ОВгде V(JW) U(ju)) K,j( 0

-4)K,j( +4)ufJ(-2- -4) .

)du.

Г(йЫ) , (au;),A,lKo(J4u))l}« , |Kj3(W)lMb

. WRo

KO.CJW) (jco)e- /A

0

U(ju)) - спектр напр жени электрического сигнала на входе пьезоэлектрического излучател , cootвeтcтвyющий подлежащей определению спектральной плотности I(io) интенсивности помех, приведенной к единичному рассто нию от центра излучател ;

- амплитуды электрического напр жени двухчастотного возбуткдающего сигнала; и)гр - ширина полосы пропускани ; R(, - рассто ние между центром излучател и акустическим приемником;

с - скорость звука в среде; у - плотность среды. Устройство работает следующим образом .

В дальней зоне пьезоэлектрического излучател 6 располагают акустический приемник 7, с помощью которого из- . мер ют частотную зависимость комплексной амплитуды акустического давлени при возбуждении излучател 6 одно- частотным сигналом. Дл этого генератор 1 гармонических колебаний через управл емьй переключатель А подключаетс к усилителю 5 мощности, а акустический приемник 7 через управл емый переключатель 9 подключаетс к вольтметру 10 и фазометру 13. Измен с помощью управл ющей ЭВМ 11 частоту генератора 1 гармонических Колебаний, измер ют с помощью вольтметра 10 и фазометра 13 соответственно, амплитуду и фазу электрического сигнала на выходе акустического применика 7, результаты измерений записываютс в пам ть управл ющей ЭВМ 11. Затем воз- буждают пьезоэлектрический излучатель 6 на двух частотах, на которых равны величины чувствительности пьезрэлект- рического излучател , и измер ют амплитуду акустического давлени , соот- ветствующую разностной частоте, причем частоты возбуждени мен ют в пределах полосы пропускани резонансного пьезоэлектрического излучател 6, измен разность между ними. Дл этого управл емые переключатели 4 и 9 перевод т в другое положение, т.е. генератор 1 гармонических колебаний отключают от усилител 5 мощности и к последнему подключают выход суммато- ра 3, а прие1 ник 7 акустического давлени подключают к вольтметру 10 через фильтр 85 частоту настройки которого можно мен ть в зависимости от уровн сигнала, поступающего от управл ющей ЭВМ 11 на вход управлени фильтра 8.

Таким образом, двухчастотный сигнал с выхода сумматора 3 поступает на вход усилител 5 мощности и после усилени - на вход пьезоэлектрического излучател 6; выходной сигнал акустического приемника 7 фильтруетс фильтром 8, амплитуда отфильтрованного сигнала измер етс вольтметром 10 и поступает в управл ющую ЭВМ 11. Частота настройки фильтра 8 устанавливаетс управл ющей ЭВМ 11 вблизи разностной частоты так, чтобы с вольтметра 10 на вход управл ющей ЭВМ 11 поступал максимальный сигнал. Частоты возбуждени генераторов 1 и 2 гармонических колебаний мен ютс под управлением управл ющей ЭВМ 11 так, чтобы пьезоэлектрический излучатель 6 возбуждалс двухчастотным сигналом, кажда частота которого соответствует одинаковой чувствительности пьезоэлектрического излучател . После из

5 о

(-

5

0

5

мерений вычисл етс спектральна плотность интенсивности помех. Вычислени провод тс управл ющей ЭВМ 11, а их результаты отображаютс на устройстве 12 вывода на печать.

Величина R должна выбиратьс такой , чтобы обеспечить проведение измерений в дальнем поле излучател , т.е. RP7 , где D - наибольший размер излучающей системы; А - длина волны, соответствующа наименьшей частоте полосы пропускани пьезоэлектрического излучател . Кроме того, величина Rg должна выбиратьс как можно меньше, чтобы не про вл лись эффекты, вызванные нелинейностью среды . Они про вл ютс при , поэтому измерени по предлагаемому способу рекомендуетс проводить размеща приемник акустического давлени ближе к нижней границе области дальнего пол .

Claims

Формула изобретени

Способ измерени низкочастотных помех пьезоэлектрического излучател , заключающийс в том, что в дальнюю зону пьезоэлектрического излучател помещают акустический приемник, возбуждают пьезоэлектрический излучатель одночастотным сигналом с известной комплексной амплитудой А, электрического напр жени , измен ют частоту возбуждающего сигнала, измер ют с помощью акустического приемника частотную зависимость P(jci)) комплексной амплитуды акустического давлени и вычисл ют по ней спектральную плотность l(u) интенсивности помех, приведенную к единичному рассто нию от центра пьезоэлектрического излучател , отличающийс тем, что что, с целью увеличени точности измерений за счет учета нелинейных ист кажений дополнительно возбуждают пьезоэлектрический излучатель двухчастотным сигнаипом с разностной частотой ЛЮ , измен ют частоты дополнительного возбуждающего сигнала в пределах полосы пропускани , частоты до- полнительного возбуждающего сигнала выбирают из услови равенства на них чувствительностей пьезоэлектрического излучател и измер ют зависимость комплексной амплитуды Р jj (du)) акустического давлени от 40, а 1(из) рассчитывают по формуле

I(u)) «

-f-Ce

где V (JW) U(ju)) --| S KjjCl -

-4)lKjj(5 M)(f-Ч)|иГ

(5 +4)d4.

)) RoP,i («w),AjK,(j/)u))h

.(ы-у)

.U)g

Ko(ja)) ReP(ja)) /д,

5

0

5

U(ju) - спектр напр жени электрического сигнала на входе пьезоэлектрического излучател , соответствующий I(uJ);

А иА - амплитуды электрического напр жени двухчастотного возбуждающего сигнала; uJrp - ширина полосы пропускани пьезоэлектрического излучател ;

Rj - рассто ние между центром пьезоэлектрического излучател и приемником акустического давлени ; . с - скорость звука в среде; о - плотность среды.