Способ измерения уровня давления шумоизлучения движущегося объекта в натурном водоеме

 

Использование: для измерения параметров шумоизлучения движущихся объектов в натурном водоеме. Сущность изобретения: в заданной области водоема размещают рабочее гидроакустическое средство измерений, направляют контролируемый, объект с установленным на нем управляемым гидроакутическим источником опорных сигналов курсом к рабочему гидроакустическому средству измерений. Регистрируют выходной сигнал этого средства при выключенном источнике опорных сигналов, затем включают этот источник и монотонно изменяют его уровень излучения до момента удвоения выходного сигнала гидроакустического средства измерений. Данный уровень излучения источника опорных сигналов принимают за уровень шумоизлучения контролируемого объекта. 1 ил.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для измерения параметров шумоизлучения движущихся объектов в малошумящих натурных водоемах, например, в условиях гидроакустических измерительных полигонов.

В настоящее время в практике гидроакустических измерений используется в основном известный способ измерения уровня давления шумоизлучения движущегося объекта в натурном водоеме [1,2], заключающийся в размещении в заданной области водоема рабочего гидроакустического средства измерений, направлении контролируемого объекта с равномерной скоростью курсом к рабочему гидроакустическому средству и измерении эффективных значений напряжений на выходе рабочего средства измерений.

Существенным признаком известных способов [1,2] является также непрерывное измерение расстояния между контролируемым объектом и рабочим средством измерения (РСИ).

Способ [2] может быть принят за прототип.

Недостатком известного способа является необходимость ежегодного дорогостоящего демонтажа и подъема подводной части РСИ для метрологической поверки ее частично в лабораторных, частично в морских условиях, а также низкая точность измерений параметров шумоизлучения объекта из-за отличия условий поверки от реальных условий эксплуатации РСИ.

Техническим результатом, получаемым от применения заявленного способа, является устранение необходимости демонтажа и подъема подводных частей РСИ в процессе его эксплуатации.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе измерения уровня давления шумоизлучения движущегося объекта в натурном водоеме, заключающемся в размещении в заданной области водоема рабочего гидроакустического средства измерений, направлении контролируемого объекта с равномерной скоростью курсом к рабочему гидроакустическому средству и измерении эффективных значений напряжений на выходе рабочего средства измерений, перед проведением измерений уровня шумоизлучения движущегося объекта, на последнем устанавливают управляемый гидроакустический источник опорных сигналов с переменным уровнем излучения, а измерение эффективных значений напряжений на выходе рабочего гидроакустического средства проводят последовательно при выключенном и включенном источнике опорных сигналов, при этом при включенном источнике опорных сигналов изменяют уровень излучения последнего до момента удвоения эффективного значения напряжения на выходе рабочего средства, получаемого ранее при выключенном источнике опорных сигналов, и в момент удвоения эффективного значения напряжения на выходе рабочего средства измеряют уровень давления шумоизлучения движущегося объекта в натурном водоеме по значению уровня излучения источника опорных сигналов.

На чертеже представлена схема реализации заявленного способа в натурном водоеме.

Способ реализуется с помощью решетки 1 гидрофонов 2, входящих в состав рабочего средства измерений, и расположенной, например, на дне 3 натурного водоема 4, преимущественно гидроакустического измерительного полигона. При этом выходы решетки 1 гидрофонов 2 соединяются морским кабелем 5 с соответствующей вычислительной и регистрирующей аппаратурой, располагаемой, как правило, на берегу 7 (береговая аппаратура), реже на буе, плавучей станции, судне и т.п.

Имеется также источник опорных сигналов (ИОС) 8, расположенный на движущемся объекте 9.

Кроме того, на движущемся контролируемом объекте 9 всегда имеется система измерения дистанций 10 от объекта 9 до решетки гидрофонов 2. Но в реализуемом способе в отличие от прототипа в ее использовании нет необходимости.

Сущность способа заключается в следующем.

При воздействии на гидрофоны 2 решетки 1 давления акустических волн, распространяющихся от движущегося объекта 9, ИОС 8 и в общем случае от самой морской, на выходе РСИ появляются эффективные значения напряжений: U₁ - когда ИОС выключен и U₂- когда он включен.

Предположим, что способ реализуется на гидроакустическом измерительном полигоне уровнем морских шумов, значительно меньших уровня шумов от движущегося объекта и от ИОС 8.

Тогда протекающие в измерительной системе процессы можно описать следующей системой уравнений при реализации способа: K_c P_и/L = KU₁, (1) K_cP /L + K_cP_o/L = KU₂, (2) где U₁, U₂ - эффективные среднеквадратические значения напряжений на выходе РСИ соответственно при выключенном и включенном ИОС; K_c - коэффициент передачи морской среды; K - размерный коэффициент преобразования РСИ (Па/В); P_и - уровень давления шумоизлучения движущего объекта; P_о - уровень давления излучения ИОС; L - расстояние между шумящим объектом и РСИ.

Решая систему уравнений (1), (2), можно получить: P_и = P_o(U₁/U₂ - U₁) (3).

Из уравнения (3) вытекает, что при U₂ = 2U₁, P_и= P_о.

Исходя из данного алгоритма способ измерения уровня давления шумоизлучения движущегося объекта реализуется следующим образом.

Направляют объект 9 курсом к РСИ с равномерной скоростью. Измеряют значение U₁ на выходе РСИ при выключенном ИОС 8. Включают источник априорных сигналов 8 и монотонно изменяют уровень его излучения до момента удвоения среднеквадратического значения напряжения на выходе РСИ. По значению уровня давления излучение ИОС 8 определяют уровень давления шумоизлучения контролируемого объекта 9.

При этом между моментами измерения значений U₁ и U₂ расстояние L не должно значительно изменяться. Учитывая достаточно большие расстояния между контролируемым объектом и РСИ (порядка сотни метров), данное требование нетрудно удовлетворить.

Связь между береговой аппаратурой и оператором при ИОС 8 может осуществляться по радиоканалу.

Таким образом, реализация способа позволяет устранить необходимость ежегодной дорогостоящей метрологической поверки гидроакустического рабочего средства измерений, поскольку измерение шумоизлучения проводится по существу методом сравнения с гидроакустическим образцовым средством, находящемся на борту объекта. Тем самым устраняется необходимость демонтажа и подъема подводных частей РСИ в процессе его эксплуатации.

Формула изобретения

Способ измерения уровня давления шумоизлучения движущегося объекта в натурном водоеме, заключающийся в размещении в заданной области водоема рабочего гидроакустического средства измерений, направлении контролируемого объекта с равномерной скоростью курсом к рабочему гидроакустическому средству и измерении эффективных значений напряжений на выходе рабочего средства измерений, отличающийся тем, что перед проведением измерений уровня шумоизлучения движущегося объекта, на последнем устанавливают управляемый гидроакустический источник опорных сигналов с переменным уровнем излучения, а измерение эффективных значений напряжений на выходе рабочего гидроакустического средства проводят последовательно при выключенном и включенном источнике опорных сигналов, при этом при включенном источнике опорных сигналов изменяют уровень излучения последнего до момента удвоения эффективного значения напряжения на выходе рабочего средства, получаемого ранее при выключенном источнике опорных сигналов, и в момент удвоения эффективного значения напряжения на выходе рабочего средства измеряют уровень давления шумоизлучения движущегося объекта в натурном водоеме по значению уровня излучения источника опорных сигналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1