МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
РЕФЕРАТ Тема: «Калибровка гидрофонов.
Обзор используемых методов»
Студент гр.
Преподаватель: Попков С.В.
Speaker
Санкт-Петербург 2024
Гидрофон и калибровка средств измерений
Гидрофон – это преобразователь, который генерирует электрические сигналы при воздействии на него акустических сигналов в воде (ГОСТ Р МЭК 62127-2-2009).
Калибровка средств измерений – это совокупность операций, выполняемых в целях
определения действительных значений метрологических характеристик средств
Headline
измерений (ГОСТ Р 8.879-2014).
Зачастую калибровка гидрофонов требует использования специализированного оборудования, обеспечивающего точность и надёжность измерений.
2
Метод электродинамической компенсации
Здесь:
1 – акустическая камера, 2 – излучатель,
3 – испытываемый гидрофон, 4 – манометр,
5 – источник гидроакустического давления,
6 – электродинамический излучатель,
7 – микроскоп, 8 – фазовращатель.
Чувствительность гидрофона:
где U1 – напряжение на выходе гидрофона, I0 – постоянный ток в катушке электродинамического преобразователя, pст – гидростатическое давление, Iк – ток компенсации.
Структурная схема установки для калибровки
3
Метод пьезоэлектрической компенсации
Здесь:
1 – нуль-орган, 2 – нуль-индикатор, 3 – излучатель, 4 – сосуд для регулировки уровня, 5 – эксцентриковый привод.
Чувствительность гидрофона:
где U1 – напряжение на выходе гидрофона,
S0 – постоянная установки, Uк –напряжение
Структурная схема установки компенсации. для калибровки
4
Метод калибровки тремя преобразователями
Здесь:
ВИ – вспомогательный источник, X – калибруемый гидрофон, ОП – обратимый преобразователь.
Чувствительность гидрофона:
где U1 – напряжение на выходе гидрофона на первом этапе измерений, U2 – напряжение на выходе обратимого преобразователя на втором этапе измерений, U3 – напряжение на выходе гидрофона на третьем этапе измерений, I – ток возбуждения обратимого преобразователя.
Структурная схема установки для калибровки
5
Пример современной реализации
Чувствительность гидрофона:
где Ux – выходное напряжение
калибруемого гидрофона, M1,
M2 – чувствительность ВИ и Система Brüel&Kjær типа 9718 ОП, U1 – выходное
напряжение ВИ.
6
Калибровка на основе самовзаимности
Структурная схема установки для калибровки
Здесь:
1 – калибруемый гидрофон, 2 – отражающий экран, 3 – мнимый источник.
Чувствительность гидрофона:
где U3 – напряжение на выходе гидрофона, R – малое сопротивление, включённое последовательно с преобразователем, U4 – напряжение на сопротивлении R.
7
Пример современной реализации
Чувствительность гидрофона:
где U2 – выходное напряжение калибруемого гидрофона, d – удвоенное расстояние от калибруемого гидрофона до отражающего экрана, c – скорость звука в воде, f – частота излучаемого сигнала, U1 – напряжение, приложенное к гидрофону при излучении.
Гидрофон компании Brüel&Kjær |
|
типа 8105 |
8 |
|
Метод пистонфона и пример современной реализации
Калибровка пистонфоном 4228
Чувствительность гидрофона:
где U – выходное напряжение гидрофона, p – звуковое давление, приложенное к гидрофону.
Пистонфон 4228 и его |
9 |
поперечный разрез |
Калибровка в столбе колеблющейся жидкости
Здесь:
1 – мембрана, 2 – акселерометр.
Чувствительность гидрофона:
где U – напряжение на выходе гидрофона, ρ – плотность жидкости, ξ – смещение частиц жидкости, g – ускорение силы тяжести.
Структурная схема установки для калибровки
10