Файл: Мясников, Л. Л. Новые методы измерений в подводной акустике и радиотехнике.pdf

и, кроме того, из (5.33) получаем

что представляет собой отношение напряжения холостого хода, вызванного звуком, обладающим звуковым давлением р, к этому звуковому давлению. Отсюда

Принцип взаимности в формулировке, данной еще Гельмгольцем, гласит, что «звуковое давление в точке 2, производимое источником, находящимся в точке 1, равно звуковому давлению, производимому в точке 1 источником звука, находящимся в точке 2». При этом должны быть уравнены силы или производительности источников. Если же они (эти производительности) или электрические токи, их вызы­ вающие, не равны, то в соответствующем отношении изменяются звуковые давления.

Считая источник звука точечным, можно применить (5.14) и положить

131

Под корнем стоят все измеряемые или известные величины.

Рассмотрим калибровку методом взаимности в камере. Пусть два звукоприемника, которые под­ чиняются принципу взаимности,

связаны через полость или камеру, имеющую объем V (рис. 5.8). Если размеры камеры считать малыми по сравнению с длиной волны, то акустическое сопротивление камеры будет равно

7 ._ УРо

m V ‘

Звуковое давление определяется выражением р — yp0s, где s — сжатие, равное

Звуковое давление на преобразователе 2, которое производилось источником 1, т. е. р 2, равно звуковому давлению на преобразова­ теле 1, производимому источником 2, т. е. р х. Если токи (или произво­ дительности источников, или объемные колебательные скорости) не равны, то в соответствующем отношении изменятся звуковые давления:

Ра

Pi

132

Так как U Л^1/ 1, то, подставляя эту величину в (5.46), получим

vpqM H V i

(^0)2 — m V

т. е.

MxMt = i®V (е0)2

YPo^i

Таким образом найдем произведение искомых чувствительностей. Кроме того, можно легко измерить отношение этих чувствительно­ стей. Для этого нужно оба звукоприемника подвергнуть одному и тому же звуковому давлению в камере. Тогда отношение чувстви­

Однако непосредственное измерение возбуждающего тока вызы­ вает трудности. Поэтому на практике последовательно с микрофоном соединяют емкость С и измеряют напряжение на емкости Ес. Необхо­ димо, чтобы эта емкость была точно известна. Силу тока / х находят

Имеются фирменные приборы (типа 4142 фирмы Брюль и Кьер), предназначенные для калибровки микрофонов методом взаимности. С помощью этого прибора калибруют конденсаторные микрофоны, но он может быть пригоден и для других микрофонов соответствую­ щих размеров при условии, что микрофон является обратимым преобразователем. Прибор работает в частотном диапазоне от 20 до 5000 Гц при нормальных условиях; в случае работы с наполне­ нием камеры водородом при нормальных условиях диапазон расширяется до 15 кГц. Точность калибровки ~0,2 дБ.

В работе Ю. М. Блохина и А. Е. Колесникова [29] применена электронно-вычислительная техника для градуировки приемников звука методом взаимности. При этом была использована ЭЦВМ типа «Днепр».

Пусть вспомогательный излучатель, обратимый преобразователь и испытуемый приемник дают поочередно при выполнении процедуры

где R — сопротивление; / — частота; р — плотность среды.

При испытании приемников звука в воде (гидрофонов) водные измерительные объемы, т. е. объемы бассейнов, являются ограни­ ченными, особенно для средних и низких частот звукового диапазона; при этом длина волны звука в воде становится соизмеримой с раз­ мерами бассейна. Наличие звукопоглощающих покрытий не поз­ воляет полностью исключить возникающие неравномерности акусти­ ческого поля. По этой причине работа выполняется в импульсном режиме: излучение звука осуществляется короткими сериями коле­ баний, составляющих импульсы, а при приеме используется вре­ менная селекция, позволяющая выделять прямые сигналы, несмотря на отражения от стенок.

Общая схема измерительной установки изображена на рис. 5.9. Установка позволяет производить следующие операции:

1) измерение уровня помех в четырех каналах и выбор уровня, обеспечивающего заданное отношение сигнал/шум;

4)регистрацию температуры и гидростатического давления в воде;

5)измерение частоты и др.

Для отыскания такого режима, который соответствует заданному отношению сигнал/шум (15 дБ), осуществляется следующая про­ цедура. При некотором произвольном уровне сигнала (обозначим его через и 0) определяется во всех четырех каналах то значение отношения сигнал/шум, которое является минимальным. Если оно меньше 15 дБ, то управляющий сигнал уменьшается в два раза; если оно больше 15 дБ, то управляющий сигнал увеличивается. После этого производится оценка разницы между полученным и за­ данным отношениями сигнал/шум. Если эта разница превышает

± 1 дБ, то цикл повторяется с новым значением возбуждения. Сигнал

увеличивают на 3 дБ . Если при этом новое значение величины 20 lg

вытекающей из (5.48); полученная величина вводится на цифропечать.

Для расширения динамического диапазона измеряемый сигнал пропускается через логарифмический усилитель. Более подробное изображение алгоритма, по которому действует установка, дано на рис. 5.10.

13.5