Способ измерения низкочастотных помех пъезоэлектрического излучателя

СОЮЗ (ОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51) Н 11(0 ПИСА ИДЕТЕПЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Ультразвуковые преобразователидля неразрушающего контроля. - Подобщ.ред, И,Н. Ермолова. - М.: Машиностроение, 1986, с. 93-99.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХПОМЕХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения низкочастотных помех резонансного пьезоэлектрического излучателя при сложном видевозбуждающего электрического сигнала.Цель изобретения - увеличение точности измерений за счет учета нелинейЯО 1422 ных искажений. В дальнюю зону пьезоэлектрического излучателя помещаютакустический приемник, возбуждаютпьезоэлектрический излучатель одночастотным сигналом, изменяют частотувозбуждающего сигнала, измеряют частотную. зависимость комплексной амплитуды акустического давления, дополнительно возбуждают излучательдвухчастотным сигналом, изменяют частоты возбуждающего сигнала при условии равенства на них чувствительностей пьезоэлектрического излучателя,измеряют зависимость комплексной амплитуды от разностной частоты дополнительного возбуждающего сигнала иопределяют спектральную плотность акстических помех, приведенную к едининому расстоянию от центра,пьезоэлектрического излучателя, по предложенной формуле, 1 ил.Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения низкочастотных помех нелинейного резонансногопьезоэлектрического излучателя присложном виде возбуждающего электрического сигнала.Цель изобретения - увеличение точности определения низкочастотных поМех, возникающих в дальней зоне резонансного пьезоэлектрического излучателя, за счет учета нелинейных искаженийНа чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующегоспособ.Устройство состоит из генераторов1 и 2 гармонических колебаний, последовательно соединенных сумматора 3,управляемого переключателя 4 усилителя 5 мощности и пьезоэлектрическогоизлучателя 6, последовательно соединенных акустического приемника 7, фильтра 8, управляемого переключателя 259, вольтметра 10 ЭВИ 11, устройства12 вывода на печать (ЦПУ) и Фазометра 13, вход которого подключен к выходу управляемого переключателя 9,а выход соединен,с входом ЭВИ 11. Выходы генератора 1 и 2 гармоническихколебаний подключены к двум входамсумматора 3, выход генератора 1 гармонических колебаний соединен также свторыми входами управляемого переключателя 4 и фазометра 13, Выход акустического приемника 7 соединен с вто"рым входом управляемого переключателя 9, второй и третий выходы управляющей ЭВИ 11 подключены, соответствен 40но, к входам генераторов 1 и 2 гармо-нических колебанийчетвертый выходЭВИ 11 соединен с третьими входами управляемых переключателей 4 и 9, пятыйвыход управляющей ЭВИ 11 соединен с45вторым входом фильтра 8.Способ опрецеления низкочастотныхпомех пьезоэлектрического излучателя заключается в следующем,В дальнюю зону пьезоэлектрическогоизлучателя помещают акустический при емник, возбуждают пьезоэлектрическийизлучатель одночастотным сигналом сизвестной комплексной амплитудой Аоэлектрического напряжения, изменяютчастоту возбуждающего сигнала, измеряют частотную зависимость Р(3 ы) комплексной амплитуды акустического давления, дополнительно возбуждают пьезоэлектрический излучатель двухчастотным сигналом с разностной частотой Зы, изменяют в пределах полосы пропускания частоты дополнительного возбуждающего сигнала, выбирая эти частоты из условия равенства на них чувствительностей пьезоэлектрического излучателя, и измеряют зависимость Р, (ды) амплитуды акустического давления от ЛМ, а спектральную плотность интенсивности помех, приведенную к единичному расстоянию от центра иэ" лучателя, вычисляют по Формуле1(Ы) = - -) К (3 м)7(3 и) , ы (Ы, )12 ус(3 у) = К Р(1 ы)е /А,0(3 ы) - спектр напряжения электрического сигнала на входепьезоэлектрического излу"чателя, соответствующийподлежащей определениюспектральной плотности1(М) интенсивности помех,приведенной к единичномурасстоянию от центра излучателя;А и А - амплитуды электрическогонапряжения двухчастотноговозбуждающего сигнала;- ширина полосы пропускания;грК - расстояние. между центромоизлучателя и акустическимприемником;с - скорость звука в среде;у - плотность среды.Устройство работает следующим образом,В дальней зоне пьезоэлектрическогоизлучателя 6 располагают акустическийприемник 7, с помощью которого измеряют частотную зависимость комплексной амплитуды акустического давленияпри возбуждении излучателя 6 одночастотным сигналом. Для этого генера 1422019тор 1 гармонических колебаний через управляемый переключатель 4 подключается к усилителю 5 мощности, а акустический приемник 7 через управляе 5 мый переключатель 9 подключается к вольтметру 10 и фазометру 13. Изменяя с помощью управляющей ЭВМ 11 частоту генератора 1 гармонических Колебаний, измеряют с помощью вольтметра 10 и фазометра 13 соответственно, амплитуду и фазу электрического сигнала на выходе акустического применика 7, результаты измерений записываются в память управляющей ЭВМ 11. Затем возбуждают пьезоэлектрический излучатель 6 на двух частотах, на которых равны величины чувствительности пьезрэлектрического излучателя, и измеряют амплитуду акустического давления, соот ветствующую разностной частоте, причем частоты возбуждения меняют в пределах полосы пропускания резонансного пьезоэлектрического излучателя 6, изменяя разность между ними. Для этого 25 управляемые переключатели 4 и 9 переводят в другое положение, т.е. генератор 1 гармонических колебаний отключают от усилителя 5 мощности и к последнему подключают выход суммато ра 3, а приемник 7 акустического давления подключают к вольтметру 10 через фильтр 8, частоту настройки которого можно менять в зависимости от уровня сигнала, поступающего от управляющей ЭВМ 11 на вход управления фи 35 льтра 8.Таким образом, двухчастотный сигнал с выхода сумматора 3 поступает на вход усилителя 5 мощности и после усиления - на вход пьезоэлектрического излучателя 6; выходной сигнал акустического приемника 7 фильтруется фильтром 8, амплитуда отфильтрованного сигнала измеряется вольтметром 10 45 и поступает в управляющую ЭВМ 11. Частота настройки фильтра 8 устанавливается управляющей ЭВМ 11 вблизи разностной частоты так, чтобы с вольтметра 10 на вход управляющей ЭВМ 1150 поступал максимальный сигнал. Частоты возбуждения генераторов 1 и 2 гармонических колебаний меняются под управлением управляющей ЭВМ 11 так, чтобы пьезоэлектрический излучатель 655 возбуждался двухчастотным сигналом, каждая частота которого соответствует одинаковой чувствительности пьезоэлектрического излучателя. После измерений вычисляется спектральная плотность интенсивности помех. Вычисления проводятся управляющей ЭВМ 11, а их результаты отображаются на устройстве 12 вывода на печать.Величина В должна выбираться такой, чтобы обеспечить проведение из" мерений в дальнем поле излучателя, т. е. Кд ) ЗФ /Ь, где 0 - наибольший размер излучающей системы;- длина волны, соответствующая наименьшей частоте полосы пропускания пьезоэлектрического излучателя. Кроме того, величина Ко должна выбираться как можно меньше, чтобы не проявлялись эффекты, вызванные нелинейностью среды. Они проявляются при К 3, поэтому измерения по предлагаемому способу рекомендуется проводить размещая приемник акустического давления ближе к нижней границе области дальнего поля.Формула изобретенияСпособ измерения низкочастотных помех пьезоэлектрического излучателя, заключающийся в том, что в дальнюю зону пьезоэлектрического излучателя помещают акустический приемник, возбуждают пьезоэлектрический излучатель одночастотным сигналом с известной комплексной амплитудой Ао электрического напряжения, изменяют частоту возбуждающего сигнала, измеряют с помощью акустического приемника частотную зависимость Р(Зсмк) комплексной амплитуды акустического давления и вычисляют по ней спектральную плотность 1(ы) интенсивности помех, приведенную к единичному расстоянию от центра пьезоэлектрического излучателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что что, с целью увеличения точности измерений за счет учета нелинейных ис кажений, дополнительно возбуждают пьезоэлектрический излучатель двух- частотным сигналом с разностной частотой дй, изменяют частоты дополнительного возбуждающего сигнала в пределах полосы пропускания, частоты дополнительного возбуждающего сигнала выбирают из условия равенства на них чувствительностей пьезоэлектрического излучателя и измеряют зависимость скомплексной амплитуды Р(дд) акустического давления от д(д, а Т(о рассчитывают по формуле1422019 спектр напряжения электрического сигнала на входепьезоэлектрического излучателя, соответствующий1(о);амплитуды электрическогонапряжения двухчастотноговозбуждающего сигнала;ширина полосы пропусканияпьезоэлектрического излучателя;расстояние между центромпьезоэлектрического излучателя и приемником акустического давления;скорость звука в среде;плотность среды. А и А 1 ироч и СоставительТехред Л.С Корректор В,Бутяг Редак тор А . ШандЗаказ 4877 Подписноеного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д, 4/5 Тираж 5 ВНИИПИ Государств по делам изобре13035, Москва, Жтная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.