Способ измерения мощности низкочастотного гидроакустического излучателя с внутренней воздушной полостью

 

(19)RU(11)1140571(13)C(51)  МПК ⁶    _G01H11/08Статус: по данным на 10.01.2013 - прекратил действиеПошлина: учтена за 14 год с 28.10.1996 по 27.10.1997

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ НИЗКОЧАСТОТНОГО ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ С ВНУТРЕННЕЙ ВОЗДУШНОЙ ПОЛОСТЬЮ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения мощности низкочастотных гидроакустических излучателей, имеющих внутреннюю воздушную полость. Известен способ измерения мощности при градуировке излучателя, заключающийся в том, что градуируемым излучателем возбуждают акустические колебания, обратимым преобразователем и гидрофоном принимают эти колебания, измеряют электрические сигналы на их выходах, затем возбуждают акустические колебания обратным преобразователем, принимают эти колебания гидрофоном, измеряют электрический сигнал на его выходе и по измеренным электрическим сигналам определяют мощность градуируемого излучателя. Недостатками этого способа являются невозможность проведения измерений без изменения режима работы излучателя и малая точность измерений, обусловленная неоднородностью водной среды вдоль трассы измерений. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения мощности низкочастотного гидроакустического излучателя с внутренней воздушной полостью, заключающийся в том, что градуируемый излучатель погружают в жидкость, гидрофоном измеряют параметры акустического поля, создаваемого излучателем, и по этим параметрам определяют мощность излучателя. Недостатком способа является недостаточная точность измерений в реальных эксплуатационных условиях. Это обусловлено тем, что для реализации данного способа требуется соблюдать условия свободного поля (однородной безграничной среды). Кроме того, при измерениях акустической мощности отдельных излучателей, функционирующих в составе антенной системы, точность измерений уменьшается также из-за того, что в этом случае эталонным гидрофоном принимается суммарный сигнал от всех излучателей антенной системы. Еще один фактор, снижающий точность способа, заключается в появлении шумов обтекания гидрофона при измерениях в условиях буксировки излучателя или антенной системы. Целью изобретения является расширение технологических возможностей измерения за счет проведения их в реальных эксплуатационных условиях. Цель достигается за счет того, что в способе измерения мощности низкочастотного гидроакустического излучателя с внутренней воздушной полостью, заключающемся в том, что градуируемый излучатель погружают в жидкость, гидрофоном измеряют параметры акустического поля, создаваемого излучателем, и по этим параметрам определяют мощность излучателя, гидрофон устанавливают во внутреннюю воздушную полость излучателя, измеряют им амплитуду Р и частоту Ω переменного давления, а мощность излучателя рассчитывают по формуле
N · P где ρ плотность жидкости;
c скорость распространения упругих волн в жидкости;
V_o постоянная составляющая объема внутренней полости излучателя;
Р_о статическое давление внутри полости;
х показатель адиабаты для воздуха. Способ измерения мощности низкочастотного гидроакустического излучателя с внутренней воздушной полостью осуществляется следующим образом. Градуируемый излучатель погружают в жидкость. Во внутреннюю воздушную полость излучателя помещают гидрофон с известной чувствительностью. Целесообразно в качестве гидрофона использовать биморфный пьезоэлектрический датчик, не восприимчивый к вибрациям. Местоположение гидрофона в воздушной полости излучателя не принципиально, так как при выполнении условия малости размеров полости по сравнению с длиной волны звука в воздухе звуковое давление практически одинаково во всех точках объема. Подают на излучатель электрический сигнал и он возбуждает в жидкости акустическое поле. Известно, что акустическая мощность определяется через объемную скорость V излучателя по следующему соотношению:
N ρcK² где К волновое число. Зная, что амплитуда объемной скорости равняется амплитуде скорости изменения объема излучателя и для гармонического процесса равняется произведению амплитуды переменной составляющей объема излучателя на частоте, а также используя уравнение для газовой среды в адиабатическом приближении, получаем, что
v · P и, подставляя полученное выражение в предыдущее, получим формулу для расчета мощности излучателя по параметрам воздушной среды внутри излучателя. При работе излучателя давление внутри воздушной полости излучателя изменяется по гармоническому закону с частотой, равной частоте излучаемого сигнала, и амплитудой, пропорциональной звуковому давлению в излучаемом акустическом сигнале. С помощью гидрофона измеряют частоту и амплитуду переменной составляющей давления внутри воздушной полости излучателя, а с помощью датчика потенциометрического типа определяют постоянную составляющую давления. По измеренным параметрам с помощью формулы рассчитывают мощность излучателя. Способ измерения мощности низкочастотного гидроакустического излучателя с внутренней воздушной полостью позволяет с высокой точностью проводить измерения в реальных эксплуатационных условиях, поскольку при измерении параметров газовой среды внутри излучателя устраняются помехи, связанные с нарушением условий свободного поля, обтеканием гидрофона и влиянием других излучателей, функционирующих в составе антенной системы.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ НИЗКОЧАСТОТНОГО ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ С ВНУТРЕННЕЙ ВОЗДУШНОЙ ПОЛОСТЬЮ, заключающийся в том, что градуируемый излучатель погружают в жидкость, гидрофоном измеряют параметры акустического поля, создаваемого излучателем, и по этим параметрам определяют мощность излучателя, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей измерения за счет проведенных их в реальных эксплуатационных условиях, гидрофон устанавливают во внутреннюю воздушную полость излучателя, измеряют им амплитуду P и частота Ω переменного давления, а мощность излучателя рассчитывают по формуле

где β плотность жидкости;
с скорость распространения упругих волн в жидкости;
V_о постоянная составляющая объема внутренней полости излучателя;
P_о статическое давление внутри полости;
х показатель адиабаты для воздуха.