Способ измерения в ограниченном измерительном объеме амплитуды акустического давления нежелательного излучения в поле антенны

(51)4 Н 04 К 29/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И,Ульянова (Ленина)(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ В ОГРАНИЧЕННОМИЗМЕРИТЕЛЬНОМ ОБЪЕМЕ АМПЛИТУДЫ АКУСТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ НЕЖЕЛАТЕЛЬНОГОИЗЛУЧЕНИЯ В ПОЛЕ АНТЕННЫ(57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для определения характеристик нежелательного излучения акустических антенн и преобразователей. 1Изобретение относится к областиакустических измерений и может бытьиспользовано для определения характеристик нежелательного излученияакустических антенн и преобразователей в ограниченном измерительном объеме.Цель изобретения - увеличение точности измерения,На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующегоспособ,Способ основан на измерении взаимной корреляционной функции двух сигналов, имеющей видтК(г) - 11 шр п( )Д (1 )т2 Т-тгде р(С) - акустическое давление; ЯОЦ 76621 А 1 Цель изобретения - повышение точности измеренияЧерез равные интервалы времени измеряют мгновенные значения акустического давления между концом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего началу прямоугольного импульса, и началом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего концу прямоугольного импульса, для каждого импульса, приходящего на вход приемника акустического давления измеряют в эти же моменты времени величины напряжения вспомогательного гармонического электрическогосигнала с частотой нежелательного излучения; .определяют амплитуду акустического давления по приведенной формуле. 1 ил. 2ц(С) - электрическое напряжениевида и(Т)=Пасов(с,Ъ 1+Ч), где бзо -- частота нежелательного излучения. Сигнал р(С), представляюший собой акустическое давление на приемнике акустического давления на установив" шемся участке, можно представить ввице р(й)=Р 1 соя(ц С+ Р )+РсоздС++ е ), воАгде выделена гармоническая составляющая с частотой нежелательного излучения; Р - искомая амплитуда акустического давления,Подставив выражения для и(С) и Р(с) в (1), получим+ 11 ш( Ро соз (Ю,1+ Рр),тэ д 2 ТПосоз 1,(1-Й) +Д С 1Первое слагаемое в последнем выражении обращается в нуль, а максимальное значение второго слагаемого1 Кват =шах К( ) будет равно 2 Рь 11 ц Таким образом, вычислив максимальное значение корреляционной функции К (й), можно определить амплитуду Ро акустического давления по следующей формулеРо = 2 Кй 1 а/Па(2) Вычисления корреляционной функции по формуле (1) наиболее удобно производить в цифровой форме. В этом случаеК =КЦДс)= -- / р(з.Д)ц(-3)63,1- М-0,1М,где Д 1 - интервал между измерениямимгновенных значений сигналов р(С)и ц(г-);М - количество точек, в которыхвычисляется взаимная корреляционнаяфункция;Н - количество точек, в которыхизмеряются мгновенные значения сигналов р и ц(С).Интервал времени ддолжен выбираться меньшим Т/3, где Т - периодсамой высокочастотной составляющейв спектре р, количество точек Мдолжно выбираться, чтобы ММ 2 Г/Юо,а количество точек Б таким, чтобымгновенные значения измерялись навсем установившемся участке сигнала,Для увеличения точности измеренийи более точного выделения сигнала счастотой 63 о нежелательного излученияпроводится усреднение корреляционнойфункции по Ь импульсам. Окончательновыражение для амплитуды акустического давления имеет вид: Ро = (2 шах К)/цгде К= - - Ке эМ-1 г -К 1 е Ке(3 Д)-Р(1 И+р)ц (1-3) Дг+5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 время начала измерений нае-м импульсе,Под концом переходного процессапонимается момент времени, отстоящий от начала переходного процессана величину, равную 3 Й,- постоянная времени, которую можно определить, зная добротность приемникаакустического давления и частоту нежелательного излучения.На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующегопредложенный способ,Устройство состоит из генератора1 непрерывных колебаний, которые необходимо подать на вход антенны (на -пример, генератор гармонических колебаний); генератора 2 радиоимпульсов (усиливает сигнал, поступающий,на его вход и модулирует этот сигналпрямоугольными импульсами), антенны3 (или преобразователя), приемника 4акустического давления, усилителя5 с полосовым фильтром, коррелометра6, осциллографа 7, генератора 8 гармонических колебаний, генератора 9:импульсов, осциллографа 10 двухлучевого, схемы 11 совпадения, счетчика 12 импульсов, шины 13 запуска.В точку поля антенны помещают приемник 4 акустического давления. Возбуждают антенну электрическим сигналом, модулированным прямоугольнымиимпульсами. При этом непрерывныйэлектрический сигнал формируется генератором 1 непрерывных колебаний, агенератор 2 радиоимпульсов осуществляет модуляцию поступающего на еговход сигнала прямоугольными импульсами, Сигнал с выхода генератора 2радиоимпульсов поступает на вход антенны 3, Затем измеряют мгновенныезначения акустического давления имгновенные значения вспомогательногогармонического электрического сигнала, Для этого определяют время начала измерений мгновенных значенийакустического давления с помощью осциллографа 10. На первый вход осциллографа 10 поступает сигнал с выходагенератора 9 импульсов,. время задержки которого относительно синхроимпульса генератора 2 радиоимпульсовможно регулировать. На второй входосциллографа поступает электрическийсигнал с выхода усилителя с полосовым фильтром 5, Задержку выходныхимпульсов генератора 9 импульсов ус45 5 14766 танавливают так, чтобы начало каждого импульса соответствовало установив шемуся участку сигнала на выходе усилителя с полосовым фильтром 5, Измерения начинаются после поступления импульса запуска на шину 13 запуска, При этом счетчик 12 импульсов переходит в режим счета и устанавливает сигнал с уровнем "1" на своем выходе и устанавливается в "О" после поступления на вход счетчика 12 импульсов установленного числа импульсов. Та-, ким образом, на выходе схемы 11 совпадения Формируется установленное на счетчике количества импульсов, Измерения мгновенных значений напряжения и акустического давления осуществляются коррелометром 6 следующим образом, При поступлении импульса за пуска с шины 13 запуска на третий вход коррелометра 6 в последнем осуществляется операция сброса и коррелометр 6 переводится в исходное состояние, После поступления уровня 25 "1" на четвертый вход коррелометра 6 со схемы 11 совпадения коррелометр 6 начинает измерять взаимную корреляционную функцию двух сигналов, поступающих на его первый и второй входы, Сигнал, Формирующийся на выходе генератора 8 гармонических колебаний, является вспомогательным и поступает на второй вход коррелометра 6. Для измерений взаимной корреляци 35 онной функции коррелометр измеряет мгновенные значения напряжения поступающих на его вход сигналов, После измерения установленного числа мгновенных значений напряжений коррело метр переходит в режим остановки, следующий раз режим измерений наступит после поступления на четвертый вход следующего импульса с выхода . схемы 11 совпадения, Корреляционная функция, измеряемая коррелометром, отображается на осциллографе 7, ПО амплитуде корреляционной функции однозначно определяется акустическое давление на входе приемника 4 акустического давления с частотой вспомогательного сигнала.Согласно данному способу снимается условие ограниченности теоретической точности и точность Определя ется особенностями технической реализации, как и при исследовании стационарных непрерывных сигналов, Определение амплитуды нежелательного излучения Осуществляется по нескольким импульсам, при этом как бы увеличивается эквивалентная длителт ность сигнала, что, в свою очередь, позволяет провести эффективную Фильтрацию сигнала, В пределе прн 1. в(Ь - количество импульсов) эквивалентная добротность способа стремится к бесконечности.Действительно,11К.(т)=11 ш К(е)=1 пп-л ---- - Чьф ;"Ь е:1 1 е 1 е лтКрц(- ЦйС = 1 пп -р(с)и(т-)тег йй,т,е, является идеальной взаимнойкорреляционной функцией.Кроме того, способ позволяет,проводить измерения при возбужденииантенны относительно короткими импульсами, что позволяет проводитьизмерения в ограниченных измерительных объемах (например, в гидроакустических бассейнах),Формула изобретения Способ измерения в ограниченном измерительном объеме амплитуды акустического давления нежелательного излучения в поле антенны, заключающийся в помещении приемника акустического давления в точку поля антенны, возбуждении антенны электрическим сигналом, модулированным прямоугольными импульсами, О т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, генерируют вспомогательный гармонический электрический сигнал с частотой нежела тельного излучения, для каждого импульса, приходящего на вход приемника акустического давления, измеряют временную зависимость акустического давления между концом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего началу прямоугольного импульса, и началом переходного процесса на выходе приемника акустического давления, соответствующего концу прямоугольного импульса, измеряют э эти же интервалы времени временную зави.имость напряжения вспомогательного гармонического электрическото сигнала с частотой нежелательного излучения, а1476621 ЯЮРЮКУ Составитель С,ЮдинРедактор О.Спесивых Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар Заказ 2168/57 Тираж 627 Подписное с лл ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,0 амплитуду акустического давления нежелательного излучения антенны определяют по формулеРо = Г 2 шах К(Й)1 /Зь,1 егде К(1) =----р (т)ц (С . -1) д й,1 Е: е е ф2 И- время начала измерений на е-мимпульсе; время окончания измеренийна е-м импульсе;Е - количество импульсов, на 5которых измеряются временные зависимости акустического давления р(Е)и вспомогательного гармоническогоэлектрического напряжения и(1);Бц - амплитуда напряжения элек трического сигнала с частотой (д .