ГОСТ Р МЭК 62127-2—2009
Для обеспечения оптимальных условий проведения калибровки методом сравнения значение о должно
быть равным 3. При этом значение амплитуды сигнала на основной частоте снижается на 6 дБ из-за потерь при
нелинейном распространении [58]. Для этих значений о волновая форма сигнала становится идеальной пилооб
разной. амплитуды ее гармоник в спектре уменьшаются как Мп, где п — номер гармоники. Эта зависимость позво
ляет оценить амплитуды давления на высоких частотах, что важно и для оценки точности калибровки. Если
поддерживаются условия, при которых о = 3 (т. е. амплитуда давления в точке измерения составляет 50 % ампли
туды давления р0 на излучателе), то можно рассчитать значение амплитуды давления на верхней частоте ^диа
пазона гидрофона как 0.5 р0 f,lfu (отношение 1,Ии по существу эквивалентно 1/л. где л — номер гармоники,
соответствующей верхней частоте частотного диапазона гидрофона).
П р и м е ч а н и е — При температуре воды 22 “С выражение (G.1) приводят ко * 6.7 р0/|
2
.где р0 выражено в
мегапаскалях. ft— в мегагерцах, а г — в метрах.
2
Эти приближенные выражения предполагают наличие условий плоской волны и отсутствие потерь при рас
пространении волны. Для более точных расчетов можно учесть фокусировку, соответствующую поршневым излу
чателям [58]. Предположение об отсутствии потерь при распространении волны верно при аЦаг) >> 1, где а
— амплитудный коэффициент затухания плоской волны с малой амплитудой в воде, пропорциональный квад
рату частоты (значения и приведены в приложении Е). Этому критерию обычно удовлетворяют сигналы с более
низкими основными частотами, например 1 или 2 МГц. Для более высоких частот с/(и )
2
1. и затухание сигналов
малой амплитуды на основной частоте будет ограничено искажениями, которые снижают амплитуды гармоничес
ких составляющих, изменяя тем самым амплитудный коэффициент затухания плоских волн в воде.
В некоторых случаях при использовании варианта С рекомендуется исследовать осевую зависимость
амплитуд частотных составляющих нелинейного поля, чтобы найти оптимальное расстояние для установки гид
рофона в соответствии с рекомендациями этого подраздела. Это положение должно соответствовать макси
мальному отношению сигнал/шум для верхней граничной частоты калибровки /ц.
G.4.4 Установка гидрофона в геометрическом фокусе излучателя при его низком или линейном возбужде
нии (вариант О)
П р и м е ч а н и е — Такая установка применима только при возбуждении преобразователя по вариантам а.
с. Qи е. Об установке гидрофона при возбуждении по варианту Ь см. G.4.3.
Гидрофон устанавливают на оси пучка в геометрическом фокусе излучателя [59]. Если фокусное расстоя
ние F преобразователя не известно из геометрических представлений, то его можно определить по расстоянию
гр{до места нахождения фокуса давления (находящегося в месте нахождения максимума интеграла
квадратов давления в импульсе по оси пучка) из выражения
При условии линейного распространения параметр нелинейности распространения пт (см. МЭК 62127-1)
для фокусирующих преобразователей должен быть меньше 1.
G.4.5 Установка гидрофона в геометрическом фокусе излучателя при его высоком возбуждении для полу
чения нелинейных искажений (вариант Е)
Гидрофон устанавливают на оси пучка в геометрическом фокусе излучателя. Если фокусное расстояние F
преобразователя не известно из геометрических представлений, то его можно определить по месту нахождения
фокуса давления а условиях линейного возбуждения, как это показано в G.4.4. Для получения существенных
нелинейных искажений параметр нелинейности распространения пт должен быть г 3.
G.5 Специальные случаи калибровки вблизи поверхности преобразователя
G.5.1 Общие требования
Осевое расстояние z между гидрофоном и ультразвуковым преобразователем должно быть
область ближнего поля которых (a21/с) может лежать в диапазоне от 200 до 400 мм [52]. Степень нелинейных
искажений сигнала в месте установки гидрофона обычно можно характеризовать параметром нелинейных иска
жений о. значение которого зависит от амплитуды давления р0 на излучателе идля плоской волны выражается как
(G.1)
где |1= 1 ♦ В!{2А) — параметр нелинейности для воды (приблизительно равен 3.5 при значениях А и В. приведен-
ных. например, в I57J);
f,— основная частота возбуждения сигнала, создающего нелинейные искажения;
2
— расстояние между преобразователем и гидрофоном,
р — плотность измерительной жидкости (воды).
(G.2)