ГОСТ Р МЭК 62127-2—2009
кие колебания. Смещения пленки измеряют методом оптической интерферометрии и по этому смещению вычис
ляют акустическое давление. Калибруемый гидрофон устанавливают в акустическое поле так. чтобы его центр
находился точно а той точке, на которую был направлен луч лазера. Затем измеряют выходное напряжение на
гидрофоне и по известному акустическому давлению определяют его чувствительность.
Ясно, что для реализации этого метода необходимо такое акустическое давление, которое бы обеспечило
требуемое отношение сигнал/шум в выходном сигнале гидрофона на нужных частотах, т. е. до 40 МГц. Однако
оптический интерферометр в действительности измеряет не давление, а акустическое смещение, и это предъяв
ляет более жесткие требования к обеспечению отношения сигнал/шум. Для плоской волны амплитуда акустичес
кого давления р0 определяется выражением
1—
фотодиод; 2 — усилитель тока;
3 —
усилитель сигнала гидрофона;
4
— цифровой осциллограф; 5 — делитель луча;
6
— фотодиод; 7 — лазер; в — оптический изолятор;
9
— поляризационный делитель луча.
10
— четвертьволновая пластина;
// — пьезоуправляемое зеркало;
12
— четвертьволновая пластина;
13 —
пленка;
14
— акустический преобразователь;
15 — гидрофан;
16
— стробирующее устройство.
17
— синтезатор
Ро " Р<*>4.
(F.1)
где р — плотность измерительной жидкости (воды);
с — скорость звука а среде.
п> — круговая частота;
ц — амплитуда акустического смещения без учета разности фаз между давлением и смещением.
Если не учитывать разность фаз между давлением и смещением, то из выражения (F.1) следует, что для
создания смещений, которые при заданном акустическом давлении обратно пропорциональны частоте сигнала и
которые можно было бы измерить на частотах 40 МГц и более, необходимо генерировать поле с высокими значе
ниями акустического давления. Следует отметить, что в каждой из рассмотренных ниже реализаций метода для
увеличения акустического давления использованы фокусирующие преобразователи.
F.2.3 Высокочастотные применения метода оптической интерферометрии
F.2.3.1 Реализация I
F.2.3.1.1 Измерительная система
Калибровка оптическим методом заключается в измерении смещения мембраны, установленной на повер
хности жидкости, в которую помещен преобразователь (рисунок F.1). Звуковая волна, генерируемая преобразова
телем. падает на мембрану перпендикулярно и смещает ее; размер смещения измеряют с помощью
интерферометра Майкельсона (43)—(46). В качестве источника света используют лазер; для разделения и объе
динения оптических полей применяют поляризационный делитель луча. В измерительном плече свет фокусируют
на пленку, покрытую алюминиевым слоем для улучшения оптической отражательной способности.
Оптический сигнал регистрируют с помощью сбалансированной схемы фотодетектирования с шириной
полосы 8W а 100 МГц. Схема включает два фотодиода и дифференциальный усилитель напряжения Av, управля
емый током, для подавления шума и увеличения фототока. К выходу дифференциального усилителя подключен
Рисунок F.1 — Экспериментальная установка, применяемая при оптическом методе калибровки
34