Способ определения спектра акустического давления резонансного пьезоэлектрического излучателя в дальнем поле излучателя

(19) (И 1 4 В 29 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР п.-,11 тСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОП АВ(71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова(56 ) Ультразвуковые преобразователидля неразрушающего контроля./ Подобщ. ред. И.Н Ермолова. - М.: Мащиностроение, 1986, с. 93-99.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРА АКУСТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСНОГО ПЬЕ-.ЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ В ДАЛЬНЕМПОЛЕ ИЗЛУЧАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть ис" пользовано для определения спектраакустического давления, создаваемого. .нелинейньв резонансным пьезоэлектрическим излучателем при сложном виде возбуждающего излучатель электрического сигнала. Целью изобретения является увеличение точности определения спектра. Пьезоэлек трический излучатель возбуж дают на двух близких,частотах и измеряют амплитуду акустического давления, соответствующую разностной частоте. Причем частоты возбуждения меняют в пределах полосы пропускания резонансного пьезоэлектрического излучателя, сохраняя постоянной разность между ними, вычисляют по расчетной Форму-ле спектр акустического давления, приведенного к единичному расстоянию от центра излучателя.ил.% ВФ1453624 Б - расстояние между центрами излучателя и приемника акустического давления;с - скорость звука.Функция Ре(Я) хорошо аппроксимируется следующим выражением:(б) где Р (3 Ы) - комплексная амплитуда,оакустического давления, приведенная к единичному расстоянию отцентра излучателя; где ).)е(Дсе) = ц(ДУ) + -1ою г(- + (д )К, (- + Ю) г,("- - У,)К, 3(р - И,) " Х.(р -ц,) ("-+ а,) аю,. Для определения г (Я) на вход ют двухчастотный электрический сигпьезоэлектрического излучателя пода- нал и(с) = л,соя(0+ - )1 + + А сов(Я - -М +Ю)основании измерений Функции РЪ),У=Я 6 Ре. измеряют амплитуду выходного сигналана разностной частоте ЬУ как Функциюсредней частоты у и нычисляют значение г,(Я) по следующей Формуле1 иВЬ) Оя бо,В(ев) фде(зсмкасчета сдавления где В тра Р(1 Ы рив еденно ю, следую тм кого чес дин ичн у рассто и ие Аннкции К (а) 1 с,(1 Ы) = Р (1 и) йексная амплитуда элекряжения, поднодимогори измерении комплек- Р, и используя ные в ычУчитынаягде Аотрическог ом изл елю п туды сной амли раженик,( меем:Р(ДСд) е) с Выбор ЬМ должен быть таким обеспечить Фильтрацию сигнал тотой Ьу на Фоне сильного си ЬУ ЬЯ с частотами Ы + - Ы --Ф 2 1чтобы с час- нала беспеисление Функции г (я) . Выпроводят по д)ормуле (8) на 2. В исленить надежныи уровень а с разДля вычисления спектра чу) колебательной скорости по спектру и(И) электрического сигнала, возбуждающего преобразонатель, достаточно знать Функции КИ) и г(У).Комплексная амплитуда РИ) акустического давления в точке дальнего поля (точке измерений) описывается выражениемОР(,)Я) = - - е, (5)) с ) где Е - вещественная величина, зависящая от вида пьезоэлектрического излучателя.15 Обозначая г (я) = гйд)МЬэ получим 3. Вычисление спектра Р (я) по Формуле (7).Величина В с одной стороны, должна выбираться такой, чтобы обеспечить проведение измерений в дальнем поле излучателя, т,е. В,ъ ЗЛ /я, где 1) - наибольший размер излучающей системы; 9 - длина волны, соответствующая наименьшей частоте полосы йропускания пьезоэлектрического излучателя, т.е. И . С другой стороны, величина Б должна выбираться как можно меньше, чтобы не проявлялись эФФекты, вызнанные нелинейно- стью среди. Они, как правило, проявляются при Во%, поэтому измерения по предлагаемому способу рекомендуется проводить, размещая приемник акустического давления ближе к границе области дальнего поля.453 б 24 8двух близких частотах и измеряютамплитуду акустического давления,соответствующую разностной частоте,причем частоты возбуждения меняютв пределах полосы пронускания резонансного пьезоэлектрИческого излучателя, сохраняя постоянной разностьмежду ними, спектр акустического 10 давления, приведенного к единичномурасстоянию от центра излучателя, вычисляют по следующей формуле:1 пьезоэлектрический излучатель на , Ро(И) = К (3 Ь)0 о(Я),оо ф 1 где У(и = и(59) +1 г (р -ы )к 3(р -иь )" ф го(2 1 о)1 о (2 + о) ц ( - 1 о) и 1( + о) ю 1 20Р(Я),е /А,спектр напряжения электрического сигнала на входе пьезоэлектрического излучателя, соответствующий подлежащемуопределению спектру Рв(ЗИ) акустического давления, приведенному к единичному расстояниюот центра излучателя; измеренная частотная зависимость комплексной амплитуды акустического давления при возбужде 40 7 1 дальнюю зону пьезоэлектрического излучателя, измерения с.его помощью частотной зависимости комплексной амплитуды акустического давления при возбуждении пьезоэлектрического излучателя одночастотньи сигналом с известной комплексной амплитудой электрического напряжения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности определения спектра за счет учета нелинейных искажений, дополнительно возбуждают нии пьезоэлектрическогоизлучателя сигналом скомплексной амплйтудойАо электрического напряжения;Р,в (Я) - измеренная зависимостьот Ы амплитуды акустического давления начастоте да при возбуждении пьезоэлектрическогоизлучателя на двух близких частотах с постоянной разностью между ними, равной ЬО, с нолусуммой, равной сд, ис амплитудами электрических напряжений Аи А 1И, И 1 - соответственно нижняяи верхняя частота полосы пропускания пьезоэлектрического излучателя;В - расстояние между центром пьезоэлектрическогоизлучателя и приемникомакустического давления1с - скорость звука в среде.1453624 Составитель С. Юдиндактор И, Тупица Техред И.Дидык Корректор Г. шетникТ СССР Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 7304(57 ВНИИПИ Государственного ко 113035, МоТираж 627ета по изобретениа, ЖРаушская Подписноеи открытиям приб., д, 4/5