Файл: Боббер Р.Дж. Гидроакустические измерения.pdf

в развернутом и модифицированном виде выглядит следующим образом:

20 lg + = ( 2 0 lg - g s+ C L s) + 20 lg d - 20 lg M s -

Здесь S x выражено в используемых для Ms единицах давления, деленных на ампер. Напряжения es и е* относят к 1 В, а рас­ стояние d — к 1 м.

Чувствительность по напряжению в режиме излучения 5 ' оп­

Чувствительность гидрофона в свободном поле, получаемая при градуировке методом взаимности, выражается уравнением (2.17), которое после преобразований имеет вид

20lg М н = ~ 2 ~[(20 lg еРН— QPH-\-CLH)-{-{20lg етн— Gt-я + С Д я) —

М, зависят от единиц, в которых выражено J. Значения / При­ ведены на рис. 3.70 и 3.71 для всех четырех опорных уровней давления, показанных на рис. 1.1.

Уравнение (3.39) громоздко, если использовать все 14 чле­ нов. На практике это не обязательно. Расстояние d можно объ­ единить с /, пользуясь табл. 3.1 и рис. 3.71 и добавляя 20 lg d, где d выражено в метрах, к параметру взаимности J. Электри­ ческие импедансы излучателя Р и взаимного преобразователя Т обычно малы по сравнению с входным импедансом усилителя в приемном тракте на рис. 3.26. Следовательно, когда Р и Т используются в качестве гидрофонов, они не будут иметь по­ терь при передаче, т. е. CLP = CLT = 0. Сам гидрофон также мо­ жет не иметь потерь при передаче, если у него нет предусили­ теля или если градуировка проводится по напряжению на конце кабеля. Тогда СЬн —0. Если приемный тракт имеет хорошую ли­ нейность в широком динамическом диапазоне, то коэффициент усиления может быть одинаковым во всех четырех измерениях в методе взаимности и поэтому сокращается. Дальнейшее уп­ рощение получается, если ток или напряжение <?* поддержива­ ются постоянными с помощью стабилизирующей схемы, как по­ казано на рис. 3.26, и используется цепь с вносимыми потерями

6 дБ/октава для объединения J с еТн . Все эти упрощения при­ водят уравнение (3.39) к виду

20lg М н = - [(20lg врн — 20lg вРТ)-\-20lg втн-\-К(\, (3.40)

где етн' включает потери 6 дБ/октава, эквивалентные /, а Ко содержит постоянные, включая ток, расстояние и опорный уро­ вень ДЛЯ Ё Т Н •

Таблица 3.1

Параметр взаимности, применяемый в уравнении (3.39), для пяти различных опорных давлений, используемых в определении чувствительности по напря­ жению в режиме приема в свободном поле и чувствительности по току

фические методы для вычисления Мн в широком диапазоне ча­ стот. Разность между первыми двумя членами в скобках гра­ фически складывается с членом еТн , и в результате получается кривая, пропорциональная Мн . Остается провести вычисления только на одной частоте, чтобы учесть Ко, и привести кривую к абсолютному уровню.

Если к обычным трем измерениям в методе взаимности до­ бавить четвертое измерение, в котором Т используется в каче­ стве излучателя, а Р — гидрофона (см. рис. 2.5 г), то уравне­ ние (2.18) можно разложить и преобразовать в формулу, подоб­ ную уравнению (3.39), поменяв местами индексы Р и Т. Такая замена повлияет только на выражения в скобках, где имеются члены с индексами РТ и i. Приравнивание этих выражений со­ ставляет проверку взаимности для Р и Т. Если Р и Т взаимны, то

преобразователей

Исходные экспериментальные данные получаются в виде не­ скольких кривых на ленте самописца, представляющих напря­ жение на выходе гидрофонов и ток или напряжение излучателя в зависимости от частоты. Эти графики сначала изучаются

сцелью обнаружения разных типов искажений, рассмотренных

вразд. 3.10. Если в соответствии с установившейся традицией

измерения проведены на двух расстояниях между излучателем и приемником, то проверяется разность уровней, чтобы устано­ вить, имеется ли надлежащий спад с расстоянием. Проверка взаимности при градуировке методом взаимности, рассмотренная в разд. 2.3, осуществляется с помощью рис. 2.5, б и а и уравне­ ния (3.41). Ток излучателя или напряжение на нем (или напря­ жение, пропорциональное току) для резонансного преобразова­ теля обычно резко увеличивается или резко падает на резонанс­ ной частоте, если напряжение не поддерживается постоянным. Эти пики и провалы должны находиться в согласии с теорети­ ческими графиками на рис. 2.51, 2.53 и 2.54, показывающими, что а) на резонансе пьезоэлектрического преобразователя ток резко возрастает, а напряжение падает; б) на резонансе элект­ ромагнитного преобразователя ток резко падает, а напряжение возрастает.

Б. Чувствительность

Чтобы проверить, правильно ли найдены значения чувстви­ тельности, лучше всего получить данные независимыми мето­ дами и сравнить результаты. Например, метод взаимности в сво­ бодном поле и нулевой метод двух излучателей совершенно независимы. Немногие измерительные лаборатории имеют обору­ дование для таких проверок результатов градуировки. Более распространенными являются полунезависимые методы, напри­ мер сравнение результатов, полученных в непрерывном и в им­ пульсном режимах градуировки гидрофонов, или исследование согласуемости результатов на частотах, где диапазоны градуи­ ровки перекрываются. При градуировке широкополосного гид­ рофона частотный диапазон измерений обычно лимитируется излучателем. Электродинамический излучатель можно исполь­ зовать в звуковом диапазоне частот, скажем, до 20 кГц. Пьезо­ электрический излучатель обычно используется в диапазоне 5—• 50 кГц. Две серии измерений с этими излучателями перекры­ ваются в диапазоне 5—20 кГц и являются полунезависимыми. Это значит, что часть условий измерений в этих двух случаях одинакова, а другие условия различаются. Для обнаружения