Файл: Боббер Р.Дж. Гидроакустические измерения.pdf

компенсации электродинамический преобразователь представ­ ляет собой все же довольно хрупкий прибор.

Электродинамические преобразователи находят применение в звуковом диапазоне частот и, как правило, имеют чувстви­ тельность по току в режиме излучения порядка 50—60 дБ отно­ сительно 1 дин/см2 на расстоянии 1 м при силе тока 1 А. Как гидрофоны электродинамические преобразователи имеют огра­ ниченное применение, поскольку с увеличением частоты растет их электрический импеданс и падает чувствительность в свобод­ ном поле. Они обычно не используются в качестве гидроакусти­ ческих звукоприемников, за исключением градуировки методом взаимности, где они применяются в качестве взаимных преобра­ зователей. Применяя эти преобразователи для градуировки, ста­ раются уходить выше их основной резонансной частоты, по­ скольку на резонансе они иногда проявляют нелинейные свой­ ства.

5.6. ТИПИЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГИДРОФОНОВ

Единой типичной конструкции для широкополосных гидрофо­ нов не имеется. Нет и единого, широко используемого образцового гидрофона, подобного микрофону типа 650АА фирмы «Вестерн электрик». Хороший микрофон используется только в зву­ ковом диапазоне частот. Он редко встречается с неблагоприят­ ными условиями среды или с давлениями, отличными от атмо­ сферного. С другой стороны, хороший гидрофон мог бы приме­ няться в инфразвуковом, звуковом и ультразвуковом диапазо­ нах частот. Желательно, чтобы он противостоял большому гид­ ростатическому .давлению, температурам, близким к точке замерзания, коррозии и электролизу, чтобы его не обгрызали рыбы, чтобы он не выходил из строя при не слишком деликат­ ном обращении с ним моряков, портовых грузчиков и корабель­ ных такелажников. Конструкций гидрофонов, отвечающих са­ мым разнообразным требованиям подводной акустики, имеется очень много [17—21]. Четыре типичные конструкции рассматри­ ваются в следующих разделах.

5.6.1. Типы Ml 15В и DT-99/PQM-1A

Серийный гидрофон Ml 15В, показанный на рис. 5.7, разра­ ботан и изготавливается отделением «Масса» фирмы «Дайнэмикс корпорейшн ов Америка». Его производство было нала­ жено в начале 50-х годов, и с тех пор он широко применяется

внаучно-исследовательских и опытно-конструкторских работах,

втехнике и при градуировке. Чувствительный элемент гидро­ фона состоит из двух пакетов кристаллов ADP, каждый из ко-

для согласования импедансов, а не для усиления. Как известно, входной импеданс катодного повторителя высок, а выходной мал. Таким образом, высокий импеданс электроакустических элементов согласуется с относительно низким импедансом гид­ рофонного кабеля. Коэффициент усиления катодного повтори­ теля по напряжению меньше единицы, что свидетельствует о по­ тере напряжения, а не об усилении.

Рис. 5.8. Типичная частотная характеристика чувствительности в свободном поле гидрофона Ml 15В.

Типичная характеристика чувствительности гидрофона и его диаграммы направленности приведены на рис. 5.8 и 5.9. Основ­ ным недостатком гидрофона Ml 15В является то, что со време­ нем и под воздействием гидростатического давления или в ре­ зультате действия обоих этих факторов касторовое масло прони­ кает в корпрен и снижает эффект защиты. В результате чувст­ вительность гидрофона на низких частотах падает. В гидрофоне этого типа более поздней модификации, М115С, для устранения отмеченного недостатка используется герметически закрытый ви­ ниловый патрон. Еще одним вариантом гидрофона Ml 15В явля­ ется гидрофон типа DT-99/PQM-1A, используемый ВМС в аппа­ ратуре измерения уровней шумов. Электроакустический чувстви­ тельный элемент гидрофона DT-99/PQM-1A по конструкции подобен чувствительному элементу гидрофона Ml 15В, а по размерам больше него.

5.6.2. Тип Н23

Гидрофон типа Н23 был разработан в 1963 г. в Лаборатории гидроакустических измерений в качестве лабораторного образ­ цового измерительного прибора широкого использования. На рис. 5.10—5.12 приводятся конструкция этого гидрофона, его частотная характеристика и диаграмма направленности. В ка­ честве электроакустического чувствительного элемента использу­ ются 8 кристаллов сульфата лития. Кристаллы не имеют аку-

276 Гл. V. Измерительные преобразователи

стической защиты из корпрена или другого мягкого материала, и предельное гидростатическое давление 172 - 105 Па определя­ ется только прочностью корпуса предварительного усилителя.

Для устранения механической связи с корпусом кристаллы крепятся на резиновых держателях. Внешняя оболочка гидро­ фона изготовлена из бутиловой резины, поскольку проницае­ мость воды в бутил на порядок меньше, чем в другие резино­ подобные материалы, подходящие для этой цели. Связующей жидкостью служит касторовое масло.

Рабочий диапазон частот гидрофона Н23 может превышать показанную частоту 150 кГц, но в связи с проявлением верти­ кальной направленности гидрофон становится чувствительным к ориентации. Предварительный усилитель на транзисторах обеспечивает усиление 10 дБ.

5.6.3. Типы LC32 и ВС32

Гидрофон типа LC32 был разработан и изготовлен фирмой «Атлантик рисерч». Общий вид гидрофона, а также его частот­ ная характеристика и диаграммы направленности представлены на рис. 5.13—5.15. Как и Ml 15В, он является серийным гидро­ фоном. Вместе с предшествующей ему моделью типа ВС32 он уже много лет широко используется в самых различных целях.

Чувствительный элемент гидрофона выполнен в виде пакета керамических колец. В гидрофоне LC32 применена керамика из цирконата-титаната свинца, а в предшествующей модели ВС32 — из титаната бария. Кольца приклеены к тонкой неопре­ новой защитной оболочке, поэтому связующая жидкость внутри гидрофона не применяется. Отсутствует также предусилитель. Гидрофон LC32 прост в эксплуатации и является относительно дешевым прибором. Простота в эксплуатации и малая стои­ мость гидрофона LC32 достигаются за счет ухудшения его чув­ ствительности и стабильности при изменении статического дав­ ления и температуры. Эти параметры у него ниже, чем у гидро­ фонов Ml 15В и Н23. На частотах примерно выше 50 кГц LC32 можно также использовать в качестве излучателя.

5.6.4. Типы F36, F37 и TR-205/WQM

Прибор F36 был разработан в 1965 г. в Лаборатории гидро­ акустических измерений ВМС как универсальный гидрофон мно­ гоцелевого назначения. Он универсален в том смысле, что до­ статочно стабилен и может служить образцовым лабораторным прибором, а также достаточно прочен в условиях применения на корабле. Его можно использовать и как взаимный преобразо­ ватель или как излучатель на высоких звуковых и низких

Частота, К Ги,

Рис. 5.11. Типичная частотная характеристика чувствительности в свободном поле гидрофона Н23.

\

2.5см