Градуировка акустических преобразователей

ГРАДУИРОВКА АКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ [c.103]

Для связи данных градуировки с преобразователем используется стандартная левая система полярных координат [6] (рис. 3.62). Эта система фиксирована относительно преобразователя. Начало координат всегда располагается в акустическом центре преобразователя. Другие параметры системы коорди- [c.198]

Акустические окна и обтекатели, экраны, отражатели, поглощающие покрытия и объемные поглотители звука нужны для обеспечения работоспособности подводных электроакустических преобразователей при их применениях и испытаниях. Методы и средства оценки таких вспомогательных материалов во многом сходны с методами, применяемыми при градуировках гидроакустических преобразователей. Поэтому мы включили в книгу главу об измерениях и оценках свойств таких материалов, хотя эти измерения носят скорее акустический, чем электроакустический характер. [c.320]

Главы 2-4 посвящены рассмотрению физики и техники акустических измерений и контроля, а именно физики колебаний и волн, техники их возбуж -дения и регистрации, чувствительности, стабильности свойств и градуировки электроакустических преобразователей, причем внимание акцентировано на рассмотрении вопросов, имеющих непосредственное отношение к практике контроля и диагностики. [c.6]

Измерительные телефоны обычно используют или для измерений порога слышимости, или для градуировки микрофонов по давлению в трубе. Для абсолютной градуировки микрофонов по давлению часто пользуются методом взаимности. Наиболее легко реализовать этот метод с помощью труб и обратимых преобразователей. Поэтому лаборатории часто оборудуют такими устройствами резонансного или антирезонансного типа. Длина труб определяется максимальной длиной волны, необходимой для градуировки микрофона, диаметр труб — минимальной длиной волны. Кроме того, акустические лаборатории оборудуют трубами для измерения коэффициентов звукопоглощения материалов. Эти трубы обычно имеют большие размеры в длину (до нескольких метров) и диаметр около 10 см (если предельная частота измерений равна 3 500 Гц). Трубы оборудуют измерительным микрофоном с милливольтметром. Микрофон можно свободно перемещать по длине трубы (рис. 12.5). [c.298]

Электрические и акустические измерения, описанные в этой книге, служат для градуировки, испытаний или оценки гидроакустических преобразователей, а также для обеспечения непосредственного излучения, обнаружения и измерения акустических сигналов в воде, выражаемых обычно в единицах звукового давления. И те и другие измерения мы будем относить к подводным электроакустическим измерениям. [c.9]

Методы градуировки преобразователей, для которых не требуется образцовый преобразователь с известной чувствительностью, рассматриваются как первичные. В первичном методе измеряются следующие основные величины напряжение, сила тока, электрический и акустический импедансы, длина, масса (или плотность) среды и время (или частота). На практике обычно не измеряют непосредственно значения плотности, скорости звука, модулей упругости, а берут эти величины из справочника. [c.29]

На р.ис. 2.11 буквами Р, Т и Н обозначены три преобразователя, необходимые при градуировке методом взаимности в трубе Р — излучатель, Т — взаимный преобразователь и Н — гидрофон. Второй излучатель Р используется как активный управляемый импеданс для создания бегущей волны в трубе. Для градуировки гидрофона проводятся три измерения, уже известные из рис. 2.5 и соотношения (2.17). Два из них, Р Т и Р Н, (Производятся с установкой, представленной на рис, 2.11, а. Звук исходит из Р, распространяется в виде плоских бегущих волн, минуя Я, и попадает на Т. При надлежащем выборе амплитуды и фазы сигнала в Р по отношению к сигналу в Р волны, попадающие на Г, не отражаются вся звуковая энергия поглощается преобразователем Т или часть ее проходит дальше и поглощается Р. Измерение Т Н производится с установкой, показанной на рис. 2.11,6. Теперь звук исходит из Т. Плоские бегущие волны распространяются в обоих направлениях и поглощаются Р и Я. В этом случае Я и Р действуют как волновые сопротивления акустических передающих линий. [c.50]

Можно показать, что градуировку методом взаимности теоретически можно проводить при любых граничных условиях в среде [10]. Необходимо только, чтобы система удовлетворяла теореме акустической взаимности. Это значит, что она должна быть линейной, пассивной и обратимой. Как можно заметить п-о виду различных параметров -взаимности, I зависит от характеристик среды, границ среды и от некоторых размеров. Эти характерные р"азмеры, по-видимому, должны быть связаны с размерами преобразователя так оно обычно и оказывается на деле. Однако теория этого не требует. Например, в методе взаимности в трубе площадь Л не связана с размерами преобразователя это площадь, на которой измеряется давление, излучаемое и принимаемое -взаимным преобразователем. В общем случае параметр взаимности зависит от способа определения М и 8. Представим себе преобразователь Т произвольной формы в среде с произвольными граничными условиями, как показано на рис. 2.15. Определим чувствительность в режиме излучения 5 как среднее давление, создаваемое на площадке Лв при единичном входном токе, т. е. [c.58]

Метод хорош тем, что не нужно проводить какие-либо измерения по определению акустического импеданса и отсутствуют ограничения размера камеры. Основной недостаток его связан с практической реализацией нулевого метода, а не с теорией. Если гидростатическое давление изменяется в процессе градуировки, то относительно хрупкую диафрагму нужно компенсировать по отношению к статическому давлению это значит, что давление воздуха внутри нулевого преобразователя должно быть равно гидростатическому давлению в камере в пределах 13,8 10 Па. Система компенсации вместе с обо- [c.62]

Все необходимые токи и напряжения последовательно измеряются на частоте сигнала, и данные быстро обрабатываются цифровыми. ЭВМ. Эта процедура повторяется на каждой частоте. Поскольку ЭВМ обладают большим быстродействием, то скорость изменения частоты при градуировке оказывается не меньше, чем в других методах. При наличии третьего преобразователя вычис ления в реальном времени трудно выполнимы, так как присутствуют два или более акустических сигнала, интерферирующих друг с другом. Приходится прибегать к -компромиссу и при градуировке гидрофонов методом сравнения с образцовым. [c.164]

Рис. 3.29. Типичное расположение преобразователей при градуировке, когда Электромагнитная наводка и различные акустические отражения могут интерферировать с прямым сигналом.

Градуировка подводного электроакустического преобразова- геля представляет собой измерение -в динамической системе и Б нестабильной среде. Сам преобразователь колеблется сложным образом. В идеальном случае предполагается, что сам электроакустический чувствительный элемент, связующая жидкость и акустические окна колеблются свободно, а другие части преобразователя не колеблются вовсе. Ожидается, что преобразователь может быть чувствителен к динамическим давлениям порядка ОД Па и нечувствителен к статическим давлениям порядка 70 10 Па или более. Водная среда не может быть безграничной, однородной и стабильной, как предполагается. Поэтому ясно, что результаты градуировки преобразователей и подводные электроакустические измерения не так точны и воспроизводимы, как некоторые другие виды измерений. [c.214]

Типичная характеристика чувствительности по току в режиме изл ения показана на рис. 5.23. Преобразователь испытан при статическом давлении до 345-10 Па, но в этой книге методы его акустической градуировки при таком давлении не рассматриваются. Преобразователь стабилен в диапазоне частот от 1 до 20 кГц при давлениях до 70 10 Па и в интервале температур от 3 до 25 °С. В диапазоне 20—35 кГц чувствительность изменяется на 1 дБ при тех же самых интервалах температуры и статического давления. [c.292]

Описанный метод удобен для сравнительных испытаний различных измерительных систем, а также эффективности и стабильности передачи акустических сигналов от объекта исследования к преобразователю. Например, установлено, что коэффициент передачи акустико-эмиссионных сигналов пластине указанного вида от изделия в форме керамической втулки с внешним диаметром 80 мм, высотой 60 мм и толщиной стенки 5 мм на частоте 220 кГц составляет 0,20+0,03, если контакт осуществляется простым прижимом пластины. Узкополосная измерительная система легко настраивается на частоту максимальной чувствительности преобразователя. Этот метод удобен и для применения в производственных условиях при использовании специально сконструированных устройств для создания потока песчинок или аналогичных мелких частиц. Как следует из приведенного рассуждения, метод может служить для абсолютной градуировки. [c.107]

Метод ближнего поля наиболее целесообразно использовать для градуировки больших преобразователей в диапазоне частот 1—10 кГц. Ограничение на высоких частотах определяется расстоянием между элементами в решетке Тротта, равным 0,8Л, или расстоянием между двумя соседними точками измерений гидрофоном-зондом в методе ВНЕ. Размеры элементов в решетке Тротта и измерительного гидрофона в методе ОКЕ должны быть достаточно малы, чтобы быть акустически невидимыми (их максимальные размеры не должны превышать О,IX). Метод, ближнего поля можно было бы использовать на низких ультразвуковых частотах, но в этом диапазоне он не имеет больших преимуществ перед обычными методами. [c.249]

Градуировка акустических приемников возможна также на основе использования акустического шума, порождаемого некоторым физическим процессом, являющимся следствием потока независимых событий. Ими могут быть, например, последовательные удары песчинок о преобразователь, связанный с ним объект исследования, или звуконровод. Уровень результирующего выходного шумового напряжения преобразователя составит [c.105]

Взаимодействие преобразователя с изделием вызывает отклонение от режима свободных колебаний изделия и смещение резонансных частот, и тем большее, чем лучше качество акустического контакта 182]. Это обусловливает погрешность измерения толщины. Для уменьи1ения погрешности градуировку прибора выполняют не путем расчета по формуле (2.26), а по образцам принимают меры к стабилизации акустического контакта. [c.128]

Градуировка микрофона в антирезонансной трубе. Так же, как и в предыдущем случае, для градуировки пользуются одинаковыми обратимыми преобразователями Я , Я2 (например, телефонами), вставляемыми в концы трубы 6. Трубу (рис. 11.8,6) возбуждают на антирезонансных частотах (/а.р 0 (2п + + 1)/4/). В первом измерении преобразователь Пх служит излучателем, а Я2 — приемником звука. Регистрируют ЭДС (Уд развиваемую последним. Во втором измерении заменяют Я2 градуируемым микрофоном 3, записывают ЭДС развиваемую им. В третьем измерении заменяют излучатель Ях другим обратимым преобразователем Я2 и записывают ток /д в нем для того же значения ЭДС градуируемого микрофона. На основе теоремы взаимности имеем р5//д = как для антирезонанса волновое акустическое сопротивление трубы равно акустическому сопротивлению плоской волны в неограниченном пространстве, то Уд = р/рс, откуда зву-ковое давление получается равным р == V Уп пР /5, откуда имеем для чувствительности микрофона (по давлению) д = и 1р. Заметим, что в данном случае давление вследствие антирезонанса невелико и утеч1 а в щели между преобразователями и трубой не играет заметной роли. [c.292]

Малая камера подобна малым камерам для градуировки сравнением, о которых говорилось в разд. 2.2.3. Однако имеется важное отличие, которое заключается в том, что при первичной градуировке гидрофонов акустическая масса т (рис. 2.3 и 2.4) должна быть устранена, чтобы давление, воздействующее на гидрофон, было равно давлению, создаваемому возбудителем. С этой целью камеры делаются очень маль1х размеров, так что-гидрофоны вводятся туда лишь частично при этом диафрагмы преобразователей образуют часть стенок камеры. [c.52]

В разновидности этого метода, разработанной в СССР [21], для измерения гибкости к камере присоединяют узкую трубку и определяют резонансы Гельмгольца в системе малой камеры,, соответствующие двум различным уровням (массам) воды в трубке. Трудность градуировки, гидрофонов методом взаим-но сти в малой камере заключается в необходимости полного удаления воздушных пузырьков. Поскольку акустический импеданс параллельной комбинации среда—стенки камеры—преобразователи должен быть очень большим, наличие даже маленького пузырька приводит к увеличению гибкости, уменьшению давления и увеличению градиента давления. На электрической эквивалентной схеме (рис. 2ЛЗ) можно видеть, что пузырек закоротит схему. Иногда проблема пузырьков становится столь серьезной, что измерения при атмосферном давлении оказываются невозможными. Чтобы пузырьки исчезли за счет растворения воздуха в воде, бывает необходимо небольшое гидростатическое давление — порядка 3,5 10 Па. [c.55]

Если акустический импеданс преобразователя достаточно велик, так что его импедансом излучения можно пренебречь, и если преобразователь достаточно мал, чтобы можно было пренебречь дифракционными эффектами, то его чувствительности в воде и в воздухе будут одинаковыми. Этим требованиям- удовлетворяют, например, обычные пьезоэлектрические гидрофоны, содержащие электроакустические элементы с размерами до нескольких сантиметров. Поэтому для градуировки этих гидрофонов на звуковых частотах можно использовать методы воздушной акустики. Один из таких методов — воздушный пистонфон — уже обсуждался. Для градуировки микрофонов также применяется метод взаимности. [c.84]

Под импедансом электроакустического преобразователя обычно понимают электрический импеданс, измеренный на его электрических зажимах. Если этому понятию придают другое значение, то его поясняют. Например, можно сказать, что мягкий преобразователь имеет низкий акустический импеданс . Электрический импеданс наряду с чувствительностью или уровнем чувствительности и диаграммой направленности является обычным и обш епринятым параметром при градуировке и оценке свойств электроакустических преобразователей. Импеданс служит для трех целей I) дает информацию о согласовании импедансов между преобразователем и электронным излучающим или приемным оборудованием 2) используется при вычислении к. п. д. преобразователя и возбуждающего напряжения по известным чувствительностям по току (или наоборот) [c.107]

Вблизи резонансных частот, где динам.ический импеданс пьезоэлектр.ического преобразователя составляет значительную часть импеданса 2 , акустическая нагрузка на чувствительный элемент во время измерения потерь напряжения при передаче должна быть такой же, как и при градуировке преобразователя. [c.157]

Одна из основных задач градуировки преобразователей - определение его частотной характеристики, причем как амплитудо-частотной (АЧХ), так и фа-зо-частотной (ФЧХ). При решении многих задач акустических измерений достаточно определить АЧХ и ограничиться измерением относительных изменений коэффициента преобразования при изменении частоты возбуждения. Такая градуировка получила название относительной. [c.103]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...