RU1140571C - Способ измерения мощности низкочастотного гидроакустического излучателя с внутренней воздушной полостью - Google Patents

Description

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.

Claims (1)

1. 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.