Определение фазочастотной характеристики гидрофона при периодических калибровках

Фазовая калибровка гидрофона по сравнению с традиционной амплитудной калибровкой достаточно трудоёмкая и в значительно меньшей степени отработана методически, в силу чего результаты фазовой калибровки зависят от искусства экспериментатора. Предложен расчётный метод определения фазочастотной характеристики гидрофона, позволяющий уменьшить трудоёмкость периодических калибровок. На основе экспериментально подтверждённой применимости к гидрофону концепции минимально-фазовой системы калибруемый гидрофон представляют моделью в виде звена опережения и минимально-фазового четырёхполюсника. По результатам первичной калибровки определяют эквивалентный радиус гидрофона. При периодических калибровках исключают фазовые измерения и определяют амплитудно-частотную характеристику чувствительности, по которой с использованием преобразования Гильберта вычисляют минимальную фазочастотную характеристику гидрофона. Фазочастотную характеристику чувствительности гидрофона получают как сумму минимальной фазочастотной характеристики и частотной зависимости набега фазы звуковой волны при её распространении в воде на расстояние, равное эквивалентному радиусу гидрофона. Описан эксперимент по определению эквивалентного радиуса гидрофона при первичной калибровке. Применение предложенного расчётного метода многократно сокращает трудоёмкость периодической поверки, уменьшает загрузку и сберегает ресурс первичного эталона, поскольку отпадает необходимость задействовать его при периодических калибровках..

1. Luker L. D., Van Buren A. L. Phase calibration of hydrophones. Journal of the Acoustical Society of America, 70, 516– 519 (1981). https://doi.org/10.1121/1.386715

2. Исаев А. Е., Матвеев А. Н., Поликарпов А. М., Щерблюк Н. Г. Измерение фазочастотной характеристики чувствительности гидрофона по полю методом взаимности. Измерительная техника, (6), 56–59 (2013). https://elibrary.ru/qctxep

3. Hayman G., Robinson S. Phase calibration of hydrophones by the free-field reciprocity method. Proceeding of the 11th European Conference on Underwater Acoustics, Roma, рр. 1437–1444 (2012). https://doi.org/10.1121/1.4770061

4. Hayman G., Wang Y., Robinson S. P. A comparison of two methods for phase response calibration of hydrophones in the frequency range 10–400 kHz. Journal of the Acoustical Society of America, 133(2), 750–759 (2013). https://doi.org/10.1121/1.4774272

5. Хатамтаев Б. И., Щерблюк Н. Г. Акустический центр измерительного гидрофона и его экспериментальное определение. Измерительная Техника, (10), 53–57 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-10-53-57 ; https://elibrary.ru/tgatyu

6. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник для бакалавров. Изд. 12-е, испр. и доп. Юрайт, Москва (2014).

7. Исаев А. Е., Хатамтаев Б. И. Определение фазочастотной характеристики гидрофона по амплитудно-частотной характеристике. Измерительная техника, (7), 49–54 (2021). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-7-48-53 ; https://elibrary.ru/duaabo

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://elibrary.ru/tlmbkx

9. Masahiro Yoshioka. Difference between nominal and measured active element sizes of hydrophones. Japanese Journal of Applied Physics, 47(5), 3926–3928 (2008). https://doi.org/10.1143/JJAP.47.3926

10. Исаев А. Е., Хатамтаев Б. И. Эквивалентный размер и акустический центр измерительного гидрофона. Измерительная техника, (12), 58–63 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-12-58-63 ; https://elibrary.ru/gtxojz