Способ измерения в ограниченном измерительном объеме амплитуды акустического давления нежелательного излучения в поле антенны

Способ измерения в ограниченном измерительном объеме амплитуды акустического давления нежелательного излучения в поле антенны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения характеристик нежелательного излучения акустических антенн и преобразователей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Через равные интервалы времени измеряют мгновенные значения акустического давления между концом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего началу прямоугольного импульса, и началом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего концу прямоугольного импульса, для каждого импульса, приходящего на вход приемника акустического давления: измеряют в эти же моменты времени величины напряжения вспомогательного гармонического электрического сигнала с частотой нежелательного излучения: определяют амплитуду акустического давления по приведенной формуле. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 04 R 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4196974/24-10 (22) 18.02.87 (46) 30.04.89. Бюл. Р 16 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) A.Â.Îñåòðîç (53) 534.612(088.8) (56) Колесников А.Е. Акустические изI мерения. Л.: Судостроение, 1983, с. 130. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ В ОГРАНИЧЕННОМ

ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ ОБЪЕМЕ АМПЛИТУДЫ АКУСТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ НЕЖЕЛАТЕЛЬНОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОЛЕ АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения характеристик нежелательного излучения акустических антенн и преобразователей.

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано для определения характеристик нежелательного излучения акустических антенн и преобразователей в ограниченном измерительном объеме.

Цель изобретения — увеличение точности измерения.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующего способ.

Способ основан на измерении взаимной корреляционной функции двух сигналов, имеющей вид т

«л) 1

2Т-т где р(С) — акустическое давление;

„„ЯО„„Я76621 A 1

Цель изобретения — повышение точности измерения ° Через равные интервалы времени измеряют мгновенные значения акустического давления между концом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего началу прямоугольного импульса, и началом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего концу прямоугольного импульса, для каждого импульса, приходящего на вход приемника акустического давления измеряют в эти же моменты времени величины напряжения вспомогательного гармонического электрического ф сигнала с частотой нежелательного излучения; .определяют амплитуду акустического давления по приведенной формуле. 1 ил.

2 u(t) — электрическое напряжение вида u(t)=Uocos(i t+Ч „), где С,мар†— частота нежелательного излучения.

Сигнал p(t), представляюший собой акустическое давление на приемнике акустического давления на установившемся участке, можно представить в вице р (й ) =д Р; c o s (V; t + Ч Р ) +Р, c o s (47 1 + +

Подставив выражения для u(t) и

p(t) в (1), получим

1476621 т

К(1, ) =1im — (Р- cos (Q; t+ Рр,. )» 2Т )

amoco s ((7д(t- с)+ Чи ) dt+

1 T

+ 1im (Р cos((D + Рр) тэ 2Т По сов

Первое слагаемое в последнем выражении обращается в нуль, . а максимальное значение второго слагаемого

Кпа =шах К() будет равно 2 Рь11ц.

Таким образом, вычислив максимальное значение корреляционной функции

К (С), можно определить амплитуду Ро акустического давления по следующей формуле

Рь = 2Krnax/Па ° (2)

Вычисления корреляционной функции по формуле (1) наиболее удобно производить в цифровой форме. В этом сл учае

К-=K(jbt)=-„— / р(Д )и((i-j)bt), 1 = -(j = О,1... °,11-1, где b t — интервал между измерениями мгновенных значений сигналов p(t) и u(t)

М вЂ” количество точек, в которых вычисляется взаимная корреляционная функция;

N — количество точек, в которых измеряются мгновенные значения сигналов p(t) u(t).

Интервал времени b t должен выбираться меньшим Т/3, где Т вЂ” период самой высокочастотной составляющей в спектре p(t), количество точек M должно выбираться, чтобы Mbt 2Г/(pro, а количество точек N таким, чтобы мгновенные значения измерялись на всем установившемся участке сигнала.

Для увеличения точности измерений и более точного выделения сигнала с частотой (,3О нежелательного излучения проводится усреднение корреляционной функции по Ь импульсам. Окончательно выражение для амплитуды акустического давления имеет вид:

Ро = (2 max K„)/11, 1 = где К= — - K je й-<

1 г—

К1е =Ke(3bt)=, / p(ibt+ts)u ((j) 11Я+

+ teI

10 !

55 время начала измерений на е-м импульсе, Под концом переходного процесса понимается момент времени, отстоящий от начала переходного процесса на величину, равную 3 Й, L — постоянГная времени, которую можно определить, зная добротность приемника акустического давления и частоту нежелательного излучения.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство состоит из генератора

1 непрерывных колебаний, которые необходимо подать на вход антенны (на— пример, генератор гармонических колебаний); генератора 2 радиоимпульсов (усиливает сигнал, поступающий . на его вход и модулирует этот сигнал прямоугольными импульсами), антенны

3 (или преобразователя), приемника 4 акустического давления, усилителя

5 с полосовым фильтром, коррелометра

6, осциллографа 7, генератора 8 гармонических колебаний, генератора 9: импульсов, осциллографа 10 двухлучевого, схемы 11 совпадения, счетчика 12 импульсов, шины 13 запуска.

В точку поля антенны помещают приемник 4 акустического давления. Возбуждают антенну электрическим сигналом, модулированным прямоугольными импульсами. При этом непрерывный электрический сигнал формируется генератором 1 непрерывных колебаний, а генератор 2 радиоимпульсов осуществляет модуляцию поступающего на его вход сигнала прямоугольными импульсами. Сигнал с выхода генератора 2 радиоимпульсов поступает на вход антенны 3. Затем измеряют мгновенные значения акустического давления и мгновенные значения вспомогательного гармонического электрического сигнала. Для этого определяют время начала измерений мгновенных значений акустического давления с помощью осциллографа 10. На первый вход осциллографа 10 поступает сигнал с выхода генератора 9 импульсов,, время задержки которого относительно синхроимпульса генератора 2 радиоимпульсов можно регулировать. На второй вход осциллографа поступает электрический сигнал с выхода усилителя с полосовым фильтром 5. Задержку выходных импульсов генератора 9 импульсов ус45

5 14766 танавливают так, чтобы начало каждогс импульса соответствовало установив» шемуся участку сигнала на выходе усилителя с полосовым фильтром 5, Измерения начинаются после поступления импульса запуска на шину 13 запуска.

При этом счетчик 12 импульсов переходит в режим счета и устанавливает сигнал с уровнем "1" на своем выходе и устанавливается в "О" после поступления на вход счетчика 12 импульсов установленного числа импульсов. Та-, ким образом, на выходе схемы 11 совпадения формируется установленное на счетчике количества импульсов. Измерения мгновенных значений напряжения и акустического давления осуществляются коррелометром 6 следующим образом, При поступлении импульса за- 20 пуска с шины 13 запуска на третий вход коррелометра 6 в последнем осу— ществляется операция сброса и коррелометр 6 переводится в исходное состояние. После поступления уровня

"1" на четвертый вход коррелометра 6 со схемы 11 совпадения коррелометр 6 начинает измерять взаимную корреляционную функцию двух сигналов, поступающих на его первый и второй входы. Сигнал, формирующийся на выходе генератора 8 гармонических колебаний, является вспомогательным и поступает на второй вход коррелометра

6. Для измерений взаимной корреляци35 онной функции коррелометр измеряет мгновенные значения напряжения поступающих на его вход сигналов. После измерения установленного числа мгновенных значений напряжений коррело- 40 метр переходит в режим остановки, следующий раз режим измерений наступит после поступления на четвертый вход следующего импульса с выхода схемы 11 совпадения. Корреляционная функция, измеряемая коррелометром, отображается на осциллографе

7, По амплитуде корреляционной функции однозначно определяется акустическое давление на входе приемника

4 акустического давления с частотой вспомогательного сигнала.

Согласно данному способу снимается условие ограниченности теоретической точности и точность определя- 55 ется особенностями технической реализации, как и при исследовании стационарных непрерывных сигналов. Определение амплитуды нежелательного излучения осуществляется по нескольким импульсам, при этом как бы увеличивается эквивалентная длителт ность сигнала, что, в свою очередь, позволяет провести эффективную фильтрацию сигнала. В пределе прн Ь вЂ” (Ь вЂ” количество импульсов) эквивалентная добротность способа стремится к бесконечности.

Действительно, 1 1

К(? ) =11ш K(t) =1 im- i x- — -- — — Х ь ь;- Ь е е л

tg т p(t)u(t- t)dt = lim — (p(t)u(t- ) —,. 7( йе+г

dt÷ т,е. является идеальной взаимной корреляционной функцией.

Кроме того, способ позволяет, проводить измерения при возбуждении антенны относительно короткими импульсами, что позволяет проводить измерения в ограниченных измерительных объемах (например, в гидроакустических бассейнах).

Формула изобретения

Способ измерения в ограниченном измерительном объеме амплитуды акустического давления нежелательного излучения в поле антенны, заключающийся в помещении приемника акустического давления в точку поля антенны, возбуждении антенны электрическим сигналом, модулированным прямоугольными импульсами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, генерируют вспомогательный гармонический электрический сигнал с частотой нежела-тельного излучения, для каждого импульса, приходящего на вход приемника акустического давления, измеряют временную зависимость акустического давления между концом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего началу прямоугольного импульса, и началом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего концу прямоугольного импульса, измеряют з эти же интервалы времени временную зави имость напряжения вспомогательного гармонического электрическото сигнала с частотой нежелательного излучения, а

1476621

30/7 l_#_0

Составитель С.Юдин

Редактор О.Спесивых Техред А. Кравчук

Корректор A.Îáðó÷àð

Заказ 2168/57 Тираж 627 Подписное с ло, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01 амплитуду акустического давления нежелательного излучения антенны определяют по формуле

Ро = f2 max К(Й) 1 /Uo.

) e где К(1) =- — --- — — ) p (t)u(t ) 1

I. Е= "е te

2 Г te г — время начала измерений на е-м импульсе; время окончания измерений на е-м импульсе; — количество импульсов, на

5 которых измеряются временные зависимости акустического давления p(t) и вспомогательного гармонического электрического напряжения u(t)g

Бц — амплитуда напряжения электрического сигнала с частотой 6з .