Эталонная база ВНИИФТРИ в области гидроакустических измерений: метрологические характеристики, функциональные возможности, новации и перспективы совершенствования эталонов

Описана обновлённая эталонная база ВНИИФТРИ в области гидроакустических измерений. Приведены сведения о специальном многофункциональном метрологическом бассейне, гидроакустическом баке избыточного давления, метрологических характеристиках эталонных установок из составов Государственного первичного эталона единиц звукового давления и колебательной скорости в водной среде ГЭТ 55-2017, Государственного первичного эталона единицы мощности ультразвука в воде ГЭТ 169-2019, Государственного первичного эталона единицы скорости звука в жидких средах ГЭТ 201-2012. Предложена модель гидрофона в виде звена опережения и минимально-фазового четырёхполюсника, введено понятие энергетической чувствительности в полосах частот, предложен способ определения эффективного размера гидрофона и получения его минимально-фазовой частотной характеристики чувствительности, реализованный в ГЭТ 55-2017. Предложен способ представления комплексной частотной характеристики чувствительности формулой и сформулированы требования к функционалу цифровой метрологической платформы. ГЭТ 169-2019 дополнен двумя установками для воспроизведения единиц интенсивности и давления ультразвука в воде, которые позволят найти комплексное решение проблемы метрологического обеспечения ультразвукового медицинского и иного оборудования, производимого и используемого в Российской Федерации. Состав ГЭТ 201-2012 дополнен установкой для воспроизведения и передачи единицы скорости звука в воде времяпролётным импульсным методом с переменной базой. Изменение длины базы измеряют оптико-интерференционным методом, временно́й задержки – по характерным точкам импульсных сигналов. Обсуждены перспективы совершенствования перечисленных эталонов. Обозначены проблемы, связанные с участием Российской Федерации в международных сличениях, и предложены возможные пути их решения.

1. Исаев А. Е., Матвеев А. Н., Некрич Г. С., Некрич С. Ф., Сильвестров С. В. Государственный первичный эталон единиц звукового давления и колебательной скорости в водной среде ГЭТ 55-2017. Измерительная техника, (8), 3–5 (2017). https://elibrary.ru/zgwhaj

2. Еняков А. М., Кузнецов С. И., Лукин Г. С. Государственный первичный эталон единицы мощности ультразвука в воде ГЭТ 169-2019. Измерительная техника, (3), 3–8 (2020). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-3-3-8

3. Белогольский В. А., Сильвестров С. В. Государственный первичный эталон единицы скорости звука в жидких средах ГЭТ 201-2012. В кн.: Российская метрологическая энциклопедия. Под ред. Окрепилова В. В. В 2 т. Т. 1. С. 571–572. ИИФ «Лики России», Санкт-Петербург (2015). https://www.elibrary.ru/usewir

4. Исаев А. Е., Поликарпов А. М., Хатамтаев Б. И. Экспериментальное определение акустического центра измерительного гидрофона. Альманах современной метрологии, (2(30)), 56–71 (2022). https://www.elibrary.ru/iwdutp

5. Хатамтаев Б. И., Щерблюк Н. Г. Экспериментальное определение акустического центра измерительного гидрофона. Измерительная техника, (10), 53–57 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-10-53-57

6. Исаев А. Е., Хатамтаев Б. И. Акустический центр измерительного гидрофона. Акустический журнал, 69(1), 63–72 (2023). https://doi.org/10.31857/S0320791922060053

7. Исаев А. Е., Хатамтаев Б. И. Аналитическое представление комплексной частотной характеристики гидрофона. Измерительная техника, (8), 16–20 (2021). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-8-16-20

8. Исаев А. Е., Поликарпов А. М. Представление частотной характеристики гидрофона формулой как практическая целесообразность и расширение возможностей цифровой платформы метрологии. Альманах современной метрологии, (2(38)), 89–105 (2024). https://www.elibrary.ru/tlmbkx

9. Исаев А. Е. Матвеев А. Н. Николаенко А. С. Поликарпов А. М. Чувствительность гидроакустического приёмника при измерениях подводного шума. Измерительная техника, (9), 61–65 (2018). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-9-61-65

10. Исаев А. Е., Черников И. В. Лабораторная градуировка гидроакустического приёмника в реверберационном поле шумового сигнала. Акустический журнал, 61(5), 1–9 (2015). https://doi.org/10.7868/S0320791915050093

11. Исаев А. Е., Матвеев А. Н. Градуировка гидрофонов по полю при непрерывном излучении в реверберирующем бассейне. Акустический журнал, 55(6), 727–736 (2009). https://www.elibrary.ru/kxlfmn

12. Исаев А. Е., Николаенко А. С. Лабораторная калибровка гидроакустического приёмника по полю на низких частотах. Измерительная техника, (1), 54–59 (2018). https://www.elibrary.ru/ynugap

13. Исаев А. Е. Матвеев А. Н., Смелов В. А., Щелкунов А. И. Снижение погрешности градуировки гидрофонов в свободном поле методом взаимности в гидроакустическом бассейне. Акустический журнал, 50(5), 628–637 (2004). https://www.elibrary.ru/oppuaf

14. Кузнецов С. И. Эталонный измеритель мощности ультразвука в воде ЭИМУ 3. Альманах современной метрологии, (3(31)), 31–44 (2022). https://www.elibrary.ru/nhawan

15. Еняков А. М., Кузнецов С. И. Особенности применения звукопрозрачных металлизированных пленок для калибровки гидрофонов методами оптической интерферометрии в свободном поле. Альманах современной метрологии, (3(27)), 85–103 (2021). https://www.elibrary.ru/hnslfs

16. Ломовацкий Ю. А., Саморукова Л. М., Сильвестров С. В. Времяпролетный способ определения скорости звука в жидких средах и устройство для его осуществления: пат. RU 2786786 C1. Изобретения. Полезные модели, № 36 (2022).

17. Ломовацкий Ю. А. Измерения скорости звука в воде. Материалы седьмой международной научно-технической конференции «Измерения и испытания в судостроении и смежных отраслях Судометрика 2018». Под ред. Грановского В. А. С. 14–15. «ЦНИИ «Электроприбор», Санкт-Петербург (2018). https://www.elektropribor.spb.ru/upload/medialibrary/b79/Sbornik_F.pdf

18. Исаев А. Е., Матвеев А. Н., Некрич Г. С. и др. Результаты пилотных сличений национальных эталонов единицы колебательной скорости частиц водной среды КООМЕТ 646/RU/14. Измерительная техника, (7), 67–72 (2019). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-7-67-72

19. Исаев А. Е., И Чен, Матвеев А. Н. и др. Результаты пилотных сличений амплитудно-фазовых калибровок гидрофонов в частотном диапазоне 10–500 кГц КООМЕТ 786/RU-а/19. Измерительная техника, (3), 67–72 (2023). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-3-67-72

20. Chen Y., Isaev А. Е., Matveev A. N. et al. The COOMET Pilot Comparison 473/RU-a/09: Comparison of hydrophone calibrations in the frequency range 250 Hz to 200 kHz. Metrologia, 48(1A), 09004 (2011). https://doi.org/10.1088/0026-1394/48/1A/09004

21. Chen Y., Isaev A. E., Matveev A. N. et al. COOMET.AUV.W-S1 supplementary comparison of free-fi eld hydrophone calibrations in the frequency range 250 Hz to 8 kHz. Metrologia, 52(1A), 09001 (2015). https://doi.org/10.1088/0026-1394/52/1A/09001

22. Исаев А. Е., Матвеев А. Н., Щерблюк Н. Г. и др. Межлабораторные сличения эталонов в области гидроакустических измерений в частотном диапазоне 3–500 кГц. Измерительная техника, (1), 69–72 (2016). https://www.elibrary.ru/vtysyn

23. Robinson S. P. et al. CCAUV.W-K2 fi nal report – key comparison CCAUV.W-K2: calibration of hydrophones in the frequency range from 250 Hz to 500 kHz. Metrologia, 59(1A), 09003 (2022). https://doi.org/10.1088/0026-1394/59/1A/09003

24. Исаев А. Е., Матвеев А. Н., Стрелов С. В., Щерблюк Н. Г. Ключевые сличения CCAUV.W-K2: особенности калибровки гидрофонов. Измерительная техника, 73(1), 67–72 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-1-67-72