Приемник звукового давления

 

CoIo3 Севетскмк

Сеаретнтстичесмма реснублми

ОП ИСАНИЙ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ («i902326 (6I ) Дополнительное к авт. сеид-ву(51)M. Кл. (22)Заявлено 07.01.80 (21) 2865013/18-10

1 с присоединением заявки М—

Н 04 " 17/00.

Н 04 Й 29/00

9еудараиннв6 «метет

CCCP ве дввзм «забретвннй я етнрытн1 (23) Прнорнтет—

Опубликовано 30.01.82. бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.01.82 (53) УДК 534. . 232 (088. 8) (72) Авторы

r (54) ПРИЕМНИК ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерите льной технике и, в частности, может быть использовано для измерения уровня звукового давления в водной среде при длительной эксплуатации в отсутствие поверочных мероприятий.

Известны приемники звукового давления (гидрофоны), использующие в качестве электроакустического элемента преобразователи пьезоэлектри;еского типа (1 ).

Недостатком известных звукоприемников является зависимость их чувствительности от внешних факторов, например, статического давления, времени эксплуатации, температуры окружающей среды и др.

Указанная зависимость обусловлена тем, что параметры пьезокерамнки, в частности, ее пьезомодуль, изменяются под воздействием отмеченных факторов.

Известен приемник звукового давления. имеющий электроакустический преобразователь и электронную часть усилитель), коэффициент преобразова ния которой контролируется (2 g.

Недостатком известного приемника является зависимость его чувствительности от внешних условий, так как в нем отсутствует возможность контроля акустоэлектрнческого коэффициента преобразования электроакус-. тического преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является приемник звукового давления, содержащий пьезоэлектрический преобразователь со вспомогательньнч входом и ра бочим электрическим выходом, соединенным с предварительным усилителем генератор тока и усилитель и. также индикатор.

Известное устройство может осуще» ствлять самоградуировки непосредственно в условиях эксплуатации (3J.

Недостатком известного приемника является нестабильность его парамет

3 90232 ров при изменении внешних воздействий и невозможность адаптации к внешним воздействиям, что значительно усложняет его эксплуатацию.

Цель изобретения — обеспечение стабильности параметров при изменении внешних воздействий °

Поставленная цель достигается тем, что приемник звукового давления, содержащий пьезоэлектрический преоб- 1в разователь со вспомогательным входом и рабочим электрическим выходом, соединенным с предварительным усилителем, генератор тока и усилитель, снабжен управляемым аттенюатором, стабилизированным источником постоянного напряжения, блоком запоминания, логическим блоком. сравнения, управляемым переключателем и резистором, причем генератор тока соединен с управ-. © ляемым переключателем, первый выход которого соединен со вспомогательным электрическим входом преобразовате,ля, а второй - с потенциальной точкой резистора, последовательно включенного в цепь рабочего электрического выхода и предварительного усилителя, выход которого через управляемый аттенюатор и усилитель соединен со входом блока запоминания и с первым входом логическдго блока сравнения, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами управляемого аттенюатора, блока запоминания и управляемого переключателя, а второй и третий входы — соотИ ветственно со стабилизированным источником постоянного напряжения и выходом блока запоминания.

° О

На чертеже показана структурная схема предлагаемого приемника.

Приемник состоит из последовательно соединенных электроакустического преобразователя l, предваритель43 ного усилителя 2, управляемого аттенюатора 3, усилителя 4, а также генератора 5 тока, подключенного через управляемый переключатель 6 к вспомогательному входу преобразователя I и к потенциальной точке резистора 7, логического блока 8, стабилизированного источника 9 постоянного напряжения и блока 10 запоминания.

Приемник звукового давления в режиме измерения звукового давления работает следующим образом.

Акустический сигнал воздействует на злектроакустическнй преобразова6 4 тель 1, преобразуется в электрическое напряжение, возникающее на электрическом рабочем выходе преобразователя. Это напряжение, пройдя через цепочку блоков, состоящую из предварительного усилителя 2, аттенюатора 3 и усилителя 4, измеряется в виде напряже ия U на выходе усилителя 4.

Измеренное напряжение связано со зву» ковым давлением P зависимостью

В=-01К, где К К11М - общий коэффициент преобразования. звукоприемника (К - коэффициент передачи электронной части звукоприемника, М вЂ” чувствительность электроакустического преобразователя). Очевидно, что нестабильность величин KH u M определяют нестабильность общего коэффициента преобразования К. В предлагаемом приемнике происходит автоматическая коррекция кОэффициента К, т ° е. обеспечивается адаптация звукоприемника к внешним воздействиям.

Выполнение электроакустического преобразователя предлагаемого приемника с рабочим выходом и вспомогате" льным электрическим входом позволяет записать общий коэффициент преобразования К в виде ! „ц| (I) где 02 — напряжение, возникающее на выходе звукоприемника при возбуждении его преобразоватечя со стороны вспомогательного электрического входа током 1;

16 — частота;

С вЂ” акустическая гибкость преобразователя.

Автоматическая коррекция выполняется следующим образом.

- Сигнал с выхода генератора 5 тока через автоматический переключатель

6 (который в начальный момент обеспечивает соединение генератора 5 и потенциальной точки резистора 7) поступает на потенциальную точку резистора

7, величина которого подобрана из ус ловия R«/2/ (где 2 - входной электрический импеданс преобразователя со стороны его вспомогательного электрического входа). При этом на входе предварительного усилителя 2 возникает напряжение U 1„. R, которое вызовет на выходе усилителя 4 напряжения

0, равное K„U Это напряжение поступает на вход логического блока 8, 902326

"Uzo где сравнивается со стабилизированными постоянными напряжениями, выра. батываемым стабилизированным источником 9. Если указанные напряжения не равны, то логический блок сравнения вырабатывает сигнал управления, по которому управляемый аттенюатор

3 начинает изменять свое затухание.

По достижении момента равенства логический блок 8 сравнения прекраща- 10 ет изменение затухания аттенюатора 3.

При этом электронная часть звуког.-..иемника будет иметь коэффициент переI с дачи К1,. равный К 0д/М= 11ЦЖ, где

Оо" стабилизированное напряжение ис" И точника 9.

Поскольку генератор 5 является генератором тока /I=const/, то К„*

const„ т.е. К> примет известное и калиброванное значение. 20

После выполнения операции коррекции коэффициента передачи (обеспечения К const) логический блок 8 выИ рабатывает второй управляющий сигнал, по которому переключатель 6 25 соединяет генератор 5 и вспомогатель" ный электрический вход преобразователя — 1. Возникшее при этом напряг жение на его рабочем электрическом . выходе, пройдя через цепочку блоков щ

2, 3 и 4, поступает на вход блока

l0 запоминания, где по команде с логического блока 8 запоминается в ,( виде напряжения Ugo, и на второй вход логического блока 8, где срав- нивается с опорным стабилизированный напряжением Uo. источника 9. Если имеет место ijоФ0,, то логический блок ,. (8 сравнен я вырабатывает третий управляющий сигнал, по которому проис ходит запоминание в блоке 10 напряже> ния U2 „ а также аттенюатор 3 начинает изменять коэффициент преобразования звукоприемника. Очевидно, что (( коэффициент передачи К будет опре- 4

Ii ь( деляться соотношением 1п Кп(ОЯ(б< ), где U> — текущее значение напряжения на выходе звукоприемника, вызванное воздействием на вспомогательный элек трический вход преобразователя током 4. Соответственно, согласно соотношению (1), общий коэффициент преобразования звукоприемника будет определяться формулой где AK и 1Э вЂ” постоянная величина.

На этом этапе логический блок 8 вычисляет значение функции()О и сравнивает полученную величину с опорным стабилизированным напряжением источника 9. Как только величи» ! на Од)0 0достигнет заданного значения((ОаЩ )(, const), логический блок

8 прекращает изменение величины затухания аттенюатора 3 и поддерживает ее на достигнутом уровне. Это состояние, как следует иэ соотношения (2), и соответствует завершено автоматического ввода поправки общего коэффициента преобразования

К звукоприемника.

Опйсанные операции обеспечивают автоматическое поддержание на задан" ом номинальном уровне величины и входящей в формулу (1 ). аким образом, так как акустичес» кая гибкость С, входящая в формулу, является величиной стабильной и не зависящей от внешних факторов, то указанное устройство обеспечивает выполнение автоматической коррекции коэффициента преобразования предла" гаемого звукоприемника, т.е. обеспечивает стабильность параметров приемника при изменении внешних условий.

Формула изобретения

Приемник звукового давления, содержащий пьезоэлектрический преобра» зователь со вспомогательным входом и рабочим электрическим выходом, соединенннм с предварительным усили телем, генератора тока и усилитель, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильности параметров при изменении внешних воздействий, он снабжен управляемым аттенюатором, стабилизированнью источником постоянного напряжения, блоком запоминания, логическим блоком сравнения, управляемым переключателем и резистором, причем генератор тока соединен с управляемым переклю . чателем, первый выход которого сое-, динен со вспомогательным электрическим входом преобразователя, а второй — с потенциальной точкой резистора, последовательно включенного в цепь рабочего электрического выхода и предварительного усилителя, выход которого череэ управляемый аттенюатор и усилитель соединен со входом

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Боббер P. Гидроакустические измерения. М., "Мир", )974 с. 272.

2. Авторское свидетельство СССР

9 628962, кл. В 06 В l/06, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2687194/18-)0, )в )кл. H 04 R 29/00, 1978 (прототип).

7 902326

:блока запоминания и с первым входом логического блока сравнения, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами управляемого аттенюатора, блока запоминания и управляемого переключателя, а второй и третий входы - соответственно со стабилизированным источником постоянного напряжения и выходом блока запоминания.

Состави1ель Е. Литвинов

Редактор В. Пилипенко Техреду.Бабинец Коввектор А. дзятко

Заказ 12441/74 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035 Москва Ж- 35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4