Способ калибровки гибких протяженныхакустических систем

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нн 832513 4 Ф) Заявлено 24,0 9 (21) 2001220/1 Ыприсоеди аявки Но иие 1 Ч 1/4 Государственный комите СССР по делам изобретений и открытийПри ет публиковано 230581 Бюллетень МоДата опублик ания описания 230(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ГИБКИХ РОТЯЖЕННЫХ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ расстояние до излучателя ьболее 100 м, Применяемые жразведке системы достигают3 км и более, При этом обеспечить прием колебаний в свободном поле для систем, выполненных в виде маслонаполненных шлангов, являющихся наиболее распространенными, не представляется возможным из-за их нулевои или нейтральной плавучести.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ калибровки протяженных акустических систем (антенн), которы заключается в намотке антенны на сетчатый цилиндр, размещенный на стенке цилиндра эталонного гидрофона с известной чувствительностью и возбуждении упругих колебаний специальным излучающим устройством, расположенным на оси цилиндра. Упругие колебания воздействуют на протяженную акустическую систему и эталон ный гидрофон, возникающие ЭДС сравниваются., в результате чего определяется искомая чувствительность ролируемой протяженной акустиче системы 21 .Недособязател жжет быть е в сейсмодлины 22 кустических снсметода в чистак как требу-. азный прием кот к необходимосшие разносы (сомощности излукем длиной. 100 м 2 контской О Изобретение относится к морской геоакустике (сейсмоакустике, непрерывному сейсмическому профилированию, сеисморазведке) и предназначено для каЛибровки гибких протяженных систем.Известен способ калибровки акустических приемных систем методом сравнения с помощью эталонного приемного устройства (гидрофона) т характеристика которого заранее йзвестна, в свободном поле, в котором исследуемая или градуируемая приемная система и эталонный гидрофон (калиброванный гидрофон) подвергают воздействию одного и того же звукового давления в свободном поле и сравнивают их электрические нагрузки, при этом сохраняются постоянными условия измерения. Имеется ряд модификаций в сущно"ти одного и того же метода 11 .Для протяженных атем применение этоготом виде затруднено,ется обеспечить синффлебаний, что приводити испольэовать больответственно высокичения). Так, для сис таток способа, связанный сьным условием синфазного332гХ 50 55 60 65 приема колебаний при калибровке необходимость возбуждения упругих колебаний специальным (дополнительным) излучающим устройством и генератором, которые не применяются при работах с калибруемыми система ми. Излучатель, используемый для калибровки, должен иметь равномерную характеристику направленности и ограниченные размеры, чтобы создавалось равномерное (сферическое) поле упругих колебаний и соблюдался критерии минимального расстояния между излучающим устройством и приемным.Размеры диаметра цилиндра значительныеи его необходимо увеличивать при увеличении длины приемной антенны. Так, при длине антенны в 50 м в диапазоне частот, не превышающем 1000 Гц, требуется для выполнения условия синфазности колебаний на всех группах пьезоприемников протяженнои акустической системы иметь радиус цилиндра не менее 1,5 м, а при длине 200 м этот радиус должен быть уже 2,5 м. Нужно учитывать, что современные приемные системы,применяемые в морской сейсморазведке, имеют длину в несколькокилометров, для них рассматриваемый запатентованный способ становится не реализуемым 1 так, радиус кон.струкции. при длине системы уже в1000 м должен быть более б 0 м . Диапазон частот в рассматриваемом способе ограничен полосой 10-1000 Гц.1 ри необходимости работать в болеевысокой области частот для соблюдения условия синфаэного приема колебаний размеры цилиндра должны бытьеще больше указанных. Расположениегидрофона на одной из стенок цилиндра требует для правильной калибровки очень точной центровки излучателя.Цель изобретения - разработкаспособа, позволяющего производитькалибровку протяженной акустическойсистемы любой длины в дальнем поле(вне зоны Френеля) на любых частотах в процессе работы на акватории без использования дополнительных излучающих устройств, а именно с теми излучателями упругих колебаний, которые применяются при работах( в том числе и с излучателями, привозбуждении которых образуется газовый или,парогазовый пузырь, а также с излучателями произвольной формы) .Поставленная цель достигаетсяодновременным воздействием излучателя на акустическую систему и эталонныи гидрофон при размещении их специальным образом вне эоны Френеля для соблюдения синфаэного приема упругих колебаний всеми элементами акустической системы. 5 30 15 20 25 ЗО 35 40 Для достижения указанной цели калибруемую акустическую систему сворачивают в плоскую однослойную спираль, в центре которой помещают калиброванный гидрофон, а излучатель располагают в точке, лежащей на перпендикуляре к плоскости размещения спирали, проходящем через ее центр, .на расстоянии, превосходящем зону Френеля для всей системы.Чувствительность гибкой протяженной акустической системы определяется по сравнению сигналов, снятых с акустической системы и калиброванного гидрофона.На чертеже представлено устройство реализующее предлагаемый способ.Устройство содержит гибкую протяженную акустическую систему 1, закрепленную на основании (крестовине) 2, калиброванный гидрофон 3 и излучатель 4.Предлагаемый способ реализуется следующим образом.Калибруемую гибкую протяженную акустическую систему 1 сворачивают в виде однослоиной спирали и закрепляют на жестком основании (например, крестовине) 2, в центре которой размещают калиброванный гидрофон 3. На Фиксированном расстоянии от центра спирали, соосно с ней в перпендикулярной плоскости, на расстоянии, превосходящем зону Френеля для всей системы, закрепляют излучатель 4. Всю эту систему помещают в однородную среду (воду). При таком взаимном размещении не представляет труда отнести излучатель от калибруемой гибкои протяженной акустической системы на расстояние, удовлетворяющее условию выхода из ближнего поля (зоны Френеля) для достижения синфазного приема колебанийЭто рассстояние оценивается по фор- муле где В - диаметр спирали;Х - длина волны.При таком способе измерений появляется воэможность калибровки гибких протяженных акустических систем любой длины на рабочих частотах в диапазоне от 1 Гц до, 2-.3 кГц и более. Калибровка может выполняться с использованием рабочего излучающего устройства.Принятые акустической системой сигналы сравниваются с сигналами, снятыми с эталонного калиброванного гидрофона, и по результатам сравнения устанавливается чувствительность гибкой йротяженной акустической системы.Например, в предлагаемом варианте для приемных акустических систем832513 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе ЗО Составитель Е.ГородничевТехред М. Голинка Корректор С.шекмар Редактор Н.Пушненкова ее еФФ Заказ 4083/88 Тираж 732 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная,4 длиной 50, 200 и 1000 м размер кресто.вины зависит только от длины приемного устройства и не связан с частотой измерения. Для тех же длинсистем (50, 200 и 1000 м) радиускрестовины составит соответственно1,2 и 4,5 м. От частоты будет зависеть только расстояние до излучателя, которое в диапазоне частотдо 1 кГц составит соответственно,3,10 и 5,4 м,В предлагаемом способе калибровка осуществляется в процессе работи не требует специальных дополнительных устройств (излучателя игенератора); при измеренич могут использоваться рабочие излучающие системы; обеспечивается высокая точность калибровки при сравнительнопростом способе обеспечения синфазного приема колебаний и меньших кабаритах установки; создается возможность калибровки в широком диапазоне частот; упрощается процесскалибровки в плане менее жесткихтребований к точности выполнения у-.ловий взаимного расположения калибруемой гибкой протяженной акустической системы, излучающей системыи эталонного гидрофона.Формула изоьретенияСпосоь калибровки гибких протяженных акустических систем, предусматривающий размещение испытуемойакустической системы и эталонногокалиброванного гидрофона в жидкостина заданном расстоянии от излучателя, создающего упругие колебания,возьуждение калибровочных акусти"ческих импульсов, определение чувствительности гибкой протяженной акус"тической системы по сравнению сигналов, снятых с акустической системыи калиброванного гидрофона, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью обеспечения калибровки акустической системы любой длины, расширения диапазона частот, повышения точности измерений, калибруемую акустическую систему сворачивают в плоскую однослойную спираль, в центрекоторой помещают калиброванныйгидрофон, а излучатель располагаютв точке, лежащей на перпендикулярек плоскости размещения спирали, проходящем через ее центр, на расстоянии, превосходящем зону френеля длявсей системы. 1.Боббер Р. Гидроакустическиеизмерения. М., Мир, 1974.2. Патент СЫА Р 3859620, кл.340-5,опублик.1974, (прототип) .