Способ абсолютной калибровки инфразвуковых гидрофонов

Способ абсолютной калибровки инфразвуковых гидрофонов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i i! 73 I 698

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.09.75 (21) 2173572, 18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень ¹ 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (51) M. Кл а

Н 04R 29/Оп

Гасударственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 534.232 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Г. Рачков

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (71) Заявитель (54) СПОСОБ АБСОЛ1ОТНОРЧ КАЛИБРОВКИ

ИНФРАЗВУКОВЫХ ГИДРОФОНОВ

Изобретение относится к области технической акустики и может быть использовано для калибровки пьезокерамических приемников, а также для определения их пьезоконстант.

Известны способы калибровки виброметров, велосиметров, акселерометров, основанные на вращении испытуемых приборов на центрифугах или маятниковых стендах (1). При этих способах центростремительное ускорение сообщается испытуемому прибору и действует при вращении на его инерционную массу.

Однако известные способы не позволяют осуществить калибровку гидрофонов по давлению, так как на вращающихся стендах для калибровки виброизмерительных приборов можно только определить виброчувствительность гидрофонов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ абсолютной калибровки инфразвуковых гидрофонов, заключающийся во вращении наполненной жидкостью герметичной камеры с неподвижно закрепленным в ней гидрофоном вокруг оси, перпендикулярной к плоскости вращения, и последующим определением чувствительности гидрофона как отношения электрического напряжения на его входе к давлению на входе (2).

Недостаток этого способа состоит в необходимости поддержания угловой скорости вращения камеры строго постоянной, что представляет собой сложную техниче5 скую задачу. В противном случае способ обладает невысокой точностью.

Цель изобретения — повышение калибровки.

Поставленная цель достигается тем, что

10 дополнительно вращают измерительную камеру в плоскости, перпендикулярной к первоначальной плоскости вращения, à искомую чувствительность гидрофона определяют как разность между чувствительностя15 ми, полученными при двух вращениях камеры.

На фиг. 1 и 2 поясняется способ абсолютной калибровки инфразвуковых гидрофонов.

20 При вращении герметичной измерительной камеры 1 относительно горизонтальной оси вращения 2 (фиг. 2) с жестко закрепленным внутри гпрофоном 3 и жидкостью

4 при начальном гидростатическом давле25 нии Рс на гидрофон действует переменное давление, которое можно записать в виде

Р=Р,+Р,+Р„ где P — давление столба жидкости, опре30 деляемое выражением

731608

Р, = рдН, COSu>t, где р — плотность жидкости;

q — ускорение силы тяжести;

Н1 — высота столба жидкости;

5 ь — угловая скорость;

1 — текущее время;

Р3 — давление, вызванное действием центростремительных сил в результате нестабильности угловой скорости на столб жидкости;

Р3 †давлен, вызванное действием центростремительных сил на инерционную массу испытуемого гидрофона в результате неста- 15 бильности угловой скорости.

В процессе измерения чувствительность гидрофонов определяется выражением т=Н

20 где U — электрическое напряжение на выходе гидрофона;

P — давление на входе гидрофона.

Деформация оболочки гидрофона при измерении чувствительности происходит в линейной области малых деформаций, поэтому применим закон суперпозиций, и выражение чувствительности при вращении измерительной камеры в вертикальной плоскости можно записать в виде 30 Ir — Ti + Is + 1зз где у1 — чувствительность к давлению Р1., у3 — чувствительность к давлению Р, г3 чувствительность к давлению Р3.

При вращении измерительной камеры 1 в вертикальной плоскости (фиг. 1) вокруг вертикальной оси 5 с жестко закрепленным гидрофоном 3 и жидкостью 4 внутри камеры давление столба жидкости на гидрофон

3 при размерах Н3(Н мало и постоянно, поэтому чувствительность испытуемого гидрофона при этом можно записать уп=у3+

+73Искомая чувствительность испытуемого 45 гидрофона запишется как разница между ут и уп где 1ч — чувствительность гидрофона при 50 вращении камеры в вертикальной плоскости (фиг. 1); уп — чувствительность гидрофона прн вращении камеры в горизонтальной плоскости (фиr. 2);

55 у1 — чувствительность к давлению

P, = pqB,соза/.

Таким образом, способ учитывает погрешность измерения, обусловленную влиянием центростремительных сил на инерционные массы жидкости и гидрофона при измерении в результате нестабильности угловой скорости, являющейся основной в погрешностях измерения при применении способа вращения. Он позволит производить абсолютную калибровку инфразвуковых гидрофонов в измерительных вращающихся камерах при больших начальных гидростатических давлениях жидкости внутри камеры с точностью порядка 1О О.

Положительный эффект способа калибровки заключается в повышении его точности во вращающихся измерительных камерах путем компенсации ошибок измерения в результате нестабильности угловой скорости вращения.

При использовании способа для калибровки гидрофонов в измерительных вращающихся камерах при высоких начальных гидростатических давлениях внутри камеры появляется возможность создавать конструкции пьезокерамических сейсмоприемников с более высокими и надежными метрологическими характеристиками, а также проводить исследование влияния на важнейшие параметры гидрофбнов (например, чувствительность) длительных воздействий больших гидростатических нагрузок.

Формула изобретения

Способ абсолютной калибровки инфразвуковых гидрофонов, заключающийся во вращении наполненной жидкостью герметичной измерительной камеры с неподвижно закрепленным в ней гидрофоном вокруг оси, перпендикулярной к плоскости вращения, и последующим определением чувствительности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности калибровки, дополнительно вращают измерительную камеру с той же скоростью в плоскости, перпендикулярной к первоначальной плоскости вращения, а искомую чувствительность гидрофона определяют как разность между чувствительностями, полученными при двух вращениях камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иориш 10. Виброметрия. М., «Машиностроение», 1963, с, 647 — 648.

2. Боббер P. Гидроакустические измерения. М., «Мир», 1974, с. 29 — 85 (прототип), 731608 в*сопя

Рие.1

Н1 (Пиг. 2

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 536/12 Изд. № 276 Тираж 729 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Валуев

Техред В. Серякова

Корректоры: Л. Корогод и А. Степанова