Акустический ваттметр

Авторы патента:

G01H9 - Измерение механических колебаний или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний с использованием средств, чувствительных к излучению, например оптических средств

B06B1/06 - с использованием эффекта электрострикции или пьезоэлектрического эффекта (пьезоэлектрические или электрострикционные элементы вообще H01L 41/00)

О П И С А Н И Е !7645!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23ЛХ.1963 (Ж 857979/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 02.XI.1965. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 13.1.1966

Кл. 42s, 42g, 1а1

МПК В 06

G 01h

УДК 534.613: 621,317.

784 (088.8) Государственный комитет по делам изобретений и открытий СССР

Авторы изобретения

° <

М. Л. Варламов, Г. А. Манакин н Ш. Б. Тонковогик

3 аявитель

АКУСТИЧЕСКИЙ ВАТТМЕТР

Подписная группа № 180

Известны приборы (ваттметры) для измерения акустической мощности излучателей в свободном звуковом поле, содержащие звукоприемник и катодный милливольтметр. При использовании таких приборов величина акустической мощности вычисляется по формуле, а не измеряется непосредственно прибором.

Вначале измеряют амплитуду звукового давления в плоскости, параллельной срезу рупора излучателя в его дальнем поле, рассчитывают 10 интенсивность звука, а затем для определения акустической мощности берут интеграл по площади, через которую проходит вся звуковая энергия генератора.

Отличительной особенностью описываемого устройства является то, что в нем звукоприемник установлен на подвижном основании двумя приводами, перемещающими его в исследуемом поле с постоянной линейной скоростью в плоскости, перпендикулярной рас- 20 пространению звука, так, что в каждой его точке он находится одно и то же время. На выходе милливольтметра последовательно включены усилитель, функциональный преобразователь, интегратор и контакты релейного 25 блока, осуществляющие синхронное включение приводов звукоприемника, электросекундомера и регистрирующих приборов.

Такое выполнение прибора позволяет повысить точность и быстроту измерений. 30

На фиг, 1 изображено механическое устройство предлагаемого ваттметра, общий вид; па фиг. 2 вЂ” принципиальная электрическая схема.

Механическое устройство ваттметра включает раму в виде трехгранной усеченной пирамиды, в нижней части которой на площадке укреплены трехфазный синхронный электродвигатель 1 переменного тока и выпрямитель питания реле 2. От мотора через червячный редуктор 8 вращение передается на вертикальный винт с ленточной однозаходной резьбой, который помещен внутри вертикальной дюралюминиевой трубки 4. Внутри этой трубки укреплена гайка. При вращении винта гайка с трубкой перемещается в вертикальном направлении. Ход винта 500 мл .

Для предотвращения проворачивания трубки вокруг своей оси, на ней укреплен поводок 5, двигающийся по направляющей 6.

Отклонению трубки от строго вертикального положения препятствуют две группы центрирующих шариковых подшипников 7, катящихся по наружной ее поверхности. На верхней площадке рамы 8 укреплен шаровой уровень

9, по которому она может устанавливаться горизонтально при помощи установочных винтов. Вся рама с боков закрывается металлическими крышками с ребрами жесткости и с отверстиями для циркуляции воздуха. На

176451

55 верхнем конце вертикальной дюралюминиевой трубки укреплена горизонтальная площадка

10. На ней установлен реверсивный двигатель

11, приводящий в движение ось 12. На оси установлены кулачки с тремя контактными группами и поводок для привода вращения титанатбариевого звукоприемника 14 в изучаемом звуковом поле. В конце поводка имеется отверстие, в которое плотно, без трения, входит конец трубки 15, на другом конце которой укреплен звукоприемник 14. В средней части эта трубка зажата в двойном карданном подвесе 1б, укрепленном на вертикальной стойке 17 так, что ось ее совпадает с осью 12.

При вращении оси 12 звукоприемник 14 описывает окружность в вертикальной плоскости. Радиус вращения определяется длиной сменной трубки 15 и длиной поводка 18.

Внутри трубки 15 проложен коаксиальный экранированный кабель, соединяющий звукоприемник 14 с входом электронного блока акустического ваттметра. Кабель выходит из составной трубки 15 через специальное отверстие вблизи карданного подвеса. Это и позволяет получить круговое движение звукоприемника 14 без вращения его и кабеля вокруг собственной оси, что исключает опасность закручивания кабеля во время работы.

На вертикальной трубке 4 укреплены хомутики 19, осуществляющие включение концевых микровыключателей 20 вертикального перемещения звукоприемника 14.

При сканировании и интегрировании акустической мощности в зависимости от величины площади выдвигают и закрепляют хомутки 19 и выставляют кулачки 18, управляющие работой контактов. Угол раствора кулачков 18, управляющих контактами, определяет ширину плоскости сканирования звукового поля.

При одновременной работе обоих приводов звукоприемник 14 совершает в вертикальной плоскости сложное движение по кривой типа циклоида. Если ширина зоны интегрирования будет меньше 0,4 диаметра вращения звукоприемника 14, можно считать, что отрезки траектории его движения в изучаемом участке звукового поля за каждый оборот эквидистантны и расположены на расстоянии, равном шагу вертикального смещения центра его вращения за каждый оборот. Если этот шаг (h) равен диаметру звукоприемника 14, то звукоприемник, движущийся с постоянной линейной скоростью, все изучаемое звуковое поле проходит последовательно без пропусков, причем в каждой точке поля он находится одно и то же время и только один раз, 5

Релейный блок 21 (см. фиг. 2), осуществляющий дистанционное управление механическим устройством и работой интегратора 22, имеет собственный стабилизированный источник питания (на чертеже не показан).

Сигнал от звукоприемника 14 поступает на вход катодного милливольтметра 23 и усиленный до величины 4 вЂ” 5 в подается на двухкаскадный усилитель 24. Первый каскад является дополнительным усилителем напряжения и собран на лампе бЖ4, а второй каскадусилителем мощности, собранном на лампе

6ПЗ. Выходной сигнал затем детектируется мостиковой схемой, на диодах Д-11.

Выпрямленный сигнал поступает на блок

25, где возводится в квадрат. Этот блок представляет собой функциональный преобразователь, реализующий параболу с помощью кусочно-линейной аппроксимации.

Сигнал с блока 25 поступает на операцион. ный усилитель 22, который работает в режиме интегрирования. Блоки 2б и 27 представляют собой выпрямители с электронной стабилизацией, которые выдают постоянные напряжения вЂ” 350 и вЂ” 190 в, а также +350 и

+190 в. Стрелочный прибор 28 через добавочные сопротивления показывает величину интеграла, пропорциональную измеряемой акустической мощности излучателя звука. Он используется также в качестве нуль-гальванометра для установки нуля блока 25 квадрирования. С блока 22 через переменные сопротивления на шлейфы осциллографа 29 подаются напряжения постоянного тока, пропорциональные уровню звукового сигнала, квадрата этого сигнала и интегралу во времени, а также переменное напряжение для записи формы сигнала.

Предмет изобр етения

Акустический ваттметр для измерения акустической мощности излучателей в свободном поле, содержащий звукоприемник и катодный милливольтметр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстроты измерений, в нем звукоприемник установлен на подвижном основании с двумя приводами, перемещающими его в исследуемом поле с постоянной линейной скоростью в плоскости, перпендикулярной распространению звука, так, что в каждой его точке он находится одно и то же время, а на выход милливольтметра последовательно включены усилитель, функциональный преобразователь, интегратор и контакты релейного блока, осуществляющие синхронное включение приводов звукоприемника, электросекундомера, интегратора и регистрирующих приборов.