Способ определения чувствительности на второй гармонике пьезоэлектрических излучателей и устройство для его осуществления

 

Изобретение касается акустических измерений и может быть использовано для определения и контроля нелинейньпс искажений пьезоэлектрических излучателей звука путем измерения чувствительности на второй гармонике . Цель изобретения - увеличение точности измерений. Возбуждение источника звука производится таким образом, чтобы обеспечить равенство амплитуд и противоположность фаз составляющих акустического давления на частоте возбуждения. При этом производится первое измерение амплитуды и фазы акустического давления составляющей принятого сигнала на второй гармонике. Затем изменяется амплитуда возбуждения исследуемого излучателя и производится второе измерение амплитуды и фазы акустического давления составляющей принятого сигнала на второй гармонике. Чувствительность пьезоэлектрического излучателя определяется по расчетной формуле, приведенной в описании. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГВБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4080963/24-1 0 (22) 01.07.86 (46) 07.11.88. Бюл. Р 41 (71 ) Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина ) (72) А.В. Осетров (53) 534.442(088.8) (56) Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. — JI. Судостроение, 1981, с. 151-160. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ НА ВТОРОЙ ГАРМОНИКЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение касается акустических измерений и может быть использовано для определения и контроля нелинейных искажений пьезоэлектрических излучателей звука путем измеш 4 Н 04 R 29/00, G 01 Н 11/06 рения чувствительности на второй гармонике. Цель изобретения — увеличение точности измерений. Возбуждение источника звука производится таким образом, чтобы обеспечить равенство амплитуд и противоположность фаз составляющих акустического давления на частоте возбуждения. При этом производится первое измерение амплитуды и фазы акустического давления составляющей принятого сигнала на второй гармонике. Затем изменяется амплитуда возбуждения исследуемого излучателя и производится второе измерение амплитуды и.фазы акустического давления составляющей принятого сигнала иа второй гармонике.

Чувствительность пьезоэлектрического излучателя определяется по расчетной формуле, приведенной в описании.

2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение касается акустических измерений и может быть использовано для определения и контроля нелинейных искажений пьезоэлектрических излучателей звука путем измерения чувствительности на второи гармонике.

Цель изобретения — увеличение точности измерений.

На фиг. 1 показана векторная диаграмма; на фиг. 2 — устройство, реализующее предлагаемый способ.

Чувствительность на второй гармо нике определяется по формуле - 2Р„/И (1) где Р— амплитуда акустического давления составляющей при нятого сигнала с частотой

2f. — амплитуда напряжения элеЩ ктрического возбуждения исследуемого преобразователя; — частота сигнала возбуждения.

В

При одновременной работе двух излучателей сигнал двойной частоты в точке прчема можно представить в виде ю

2 ч UM1

cos(4tift, 2 () — соs (47 rt

1g Um2

2 11

+ (/) +.

+q ) (2) где >1 и g - чувствительности на втоЯ рой гармонике исследуемого и дополнительного излучателей; ц и . — фазы акустического давления составляющей принимаемого сигнала с частотой 2f.

17 „и Б„,, - амплитуды напряжения электрического возбуждения исследуемого и дополнительного излучателей.

В точке приема измеряются амплиту"

ы Р, и фаза, акустического давпения Р (1). Векторная диаграмма, илострирующая (2), показана на фиг. 1.

После изменения величины U 11 изменяется и результирующая амплидута

Р и фаза о акустического давления Е2 22 составляющей принимаемого сигнала с

:частотой 2f (фиг.2)

Для выделения только нелинейного эффекта, создаваемого исследуемым

Зб280 2 излучателем, необходимо найти модуль векторной разности (вектор разности показан на фиг. 1 жирной стрелкой). Как видно из фиг. 1

10 определения 1

40 регулируемой линии 7 задержки, управляемого аттенюатора 8, вто50

Отсюда, выразив векторы через скалярные величины,.получают формулу для

1(Р +Р -2Р Р У -У Ц 0 -0 21

Формула (4) справедлива для любых амплитудно-фазовых соотношений на основной частоте 1.

Для устранения взаимного влияния по полю исследуемого и дополнительного излучателей необходимо их располагать на расстояниях, превьппающих

ЗЛ, где Л вЂ” длина волны, соответствующая частоте f. При измерениях требуется обеспечить минимальное влияние нелинейности среды на точность опре» деления чувствительности на второй гармонике. Поэтому желательно точку приема располагать ближе к излучателям °

Устройство, реализующее способ (фиг. 2), состоит иэ последовательно соединенных генератора 1 синусоидальных колебаний, делителя 2 частоты, импульсного модулятора 3, переключаемого делителя 4, усилителя 5 мощности и излучателя б, выход импульсного модулятора 3 соединен с входом последовательно соединенных рого усилителя 9 мощности и дополнительного излучателя 1 0, второй вход импульсного модулятора 3 соединен с первым выходом генератора

11 прямоугольных импульсов, второй выход которого соединен с первым входом второго вольтметра 12, вход которого соединен с выходом второго усилителя с фильтром 13, вход последного подключен к приемнику 14 акустического. давления, который соединен также с входом усилителя с фильтром 15„ выход которого подключен к входу фазометра lб и вольтметра 17, третий вход фазометра 16 и второй вход вольтметра 17 соедимены с вторым выходом генератора 11 прямоугольных импульсов, второй

Формула и з обретения

Устройство работает следующим образом.

При включении питания схемы генератор 1 синусоидальных колебаний генерирует сигнал с частотой 2f который поступает на второй вход фазометра 16 и на вход делителя 2 частоты, с выхода последнего гармонический сигнал с частотой f поступает на первый вход импульсного модулятора 3. Генератор 11 прямоугольных кчпульсов подает на второй вход импульсного модулятора 3 прямоугольные импульсы, при этом на выходе импульсного модулятора 3 формируются радиоимпульсы, поступающие на вход излучателя 6 и дополнительного излучателя 10. Акустический сигнал, принимаемый приемником 14- акустического давления, поступает на измерительные приборы: составляющая сигнала с основной частотой — на вольтметр

12, составляющая сигнала с удвоенной частотой — на вольтметр 17 и фазометр 16. При этом на вольтметрах

12 и 17 индицируется амплитуда соответствующей составляющей, а на фазометре — фаза составляющей акустического давления с двойной частотой, измеренные на установившемся участке принимаемого сигнала, что достигается задержкой прямоугольного импульса, формируемого на втором выходе генератора 11 прямоугольных импульсов относительно импульса на его первом выходе на время, равное времени переходных процессов плюс время распространения волны от излучателей к приемнику. На первом этапе измерений подбором коэффициента ослабления управляемого аттенюатора 8 и времени задержки регулируемой линии

7 задержки обеспечивают минимальный уровень сигнала основной частоты по показаниям вольтметра 12, затем снимают показания вольтметра 17 и фазометра 16. На втором этапе измерения устанавливают переключаемый делитель 4 в другое положение и сни- мают показания вольтметра 17 и фазометра 16. На основании полученных данных вычисляют чувствительность на второй гармонике излучателя 6. где Р

40 соответственна результат .первого из" мерения амплитуды и фазы акустического давления и амплитуды напряжения электрического возбуж" дения исследуемого излучателя при первом измерении, Ч

50 П tnz соответственно результат второго измерения амплитуды и фазы акустического давления и амплитуды напряжения электрического возбуждения исследуемого излучателя при втором измерении..55 вход фазометра 16 подключен к выходу генератора 1 синусоидальных колебаний.

1. Способ определения чувствительности на второй гармонике пьезаэлектрических излучателеи путем возбуждения исследуемого излучателя на частоте f, приема акустического сигнала и измерения амплитуды акустического давления составляющей принятого сигнала с частотой 2f, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности измерения чувствительности на второй гармонике, дополнительно возбуждают второй из15 лучатель на частоте f причем амплитуду и фазу сигнала электрического возбуждения выбирают пз условия равенства амплитуд и противоположности фаз составляющих акустического давления с частотой Г, создаваемых исследуемым и дополнительным источниками в точке приема, проводят первое изменение амплитуды и фазы аку25 стического давления составляющей принятого сигнала с частото" 2f, затем изменяют не более, чем в два раза, амплитуду возбуждения исследуемого излучателя и проводят второе измерение амплитуды и фазы акустического

0 давления составляющей принятого сигнала с частотой ?f, чувствительность на второй гармонике пьезоэлектрического излучателя определяют по форЗБ ф 21+ Р22 Р соз (g — (1) э Ч з

1436280 2. Устройство определения чувствительности на второй гармонике пьезоэлектрических излучателей, содержащее последовательно соединен5 ные:генератор синусоидальных колебаний, импульсный. модулятор, усилитель мощности, излучатель, последовательно соединенные приемник акустического давления, усилитель с 10 фильтром, вольтметр и генератор прямоугольных импульсов, соединенный с вольтметром и с вторым входом импульсного модулятора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности определения чувствительности на второй гармонике,. введены делитель частоты, переклю чаемый делитель, фазометр, последовательно соединенные регулируемая ли- 20 ния задержки, управляемый аттенюатор, второй усилитель мощности и дополнительный излучатель, последовательно соединенные второй усилитель с фильтром и второй вольтметр, причем вход делителя частоты и первый вход фазометра соединены с выходом генератора синусоидальных колебаний, выход делителя частоты соединен с входом импульсного модулятора, выход импульсного. модулятора— с входом переключаемого делителя и с входом регулируемой линии задержки, выход переключаемого делителя соединен с входом усилителя мощности, вход второго усилителя с фильтром соединен с приемником акустического давления, выход усилителя с фильтром соединен с вторым входом фазаметра, а выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом второго вольтметра и с третьим входом фазометра.

1436280

Ую2

Составитель С, Юдин

Техред 11,Дидык

Редактор Н. Рогулич

Корректор Э. Лончакова

Заказ 5659/56

Тираж. 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предпрнятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4