ГОСТ Р МЭК 62127-2—2009
Приложение Н
(справочное)
Метод спектрометрии временных задержек — требования к выполнению измерений
Н.1 Общие положения
Метод спектрометрии временных задержек (СВЗ. на английском языке — Time Delay Spectrometry — TDS)
впервые был предложен для измерения характеристик громкоговорителей при наличии акустических отраже ний
[62]. Позднее его применили для калибровки гидрофонов в мегагерцевом диапазоне частот (55). В (63) дан
всесторонний анализ особенностей метода СВЗ и приведены результаты исследований, обосновывающих требо
вания к установке и измерительной аппаратуре для практической реализации данного метода. В (56) показано
совместное использование для абсолютной калибровки гидрофонов методов СВЗ и взаимности, множество
результатов такой калибровки представлено в (64). Преимущества перехода от временного к частотному разре
шению рассмотрены в (22).
В приложении рассмотрены наиболее важные требования к проведению калибровки методом СВЗ.
Н.2 Калибровка ультразвуковых гидрофонов и определение их характеристик методом
спектрометрии временных задержек
Н.2.1 Измеряемые параметры ультразвукового поля
Первичным параметром, измеряемым методом СВЗ. является акустическое давление. Значения амплиту
ды давления записывают одновременно с электрическим напряжением на выходе гидрофона. Из отношения
напряжения и соответствующего давления определяют чувствительность гидрофона на конце кабеля под
нагрузкой в виде непрерывной частотной зависимости.
Н.2.2 Диапазон ультразвуковых частот, в котором можно применять метод СВЗ
Этот метод используют как в диапазоне слышимого звука (примерно от 20 Гц). так и в диапазоне, характер
ном для биомедицинских исследований (от 1до 40 МГц). Наиболее успешной оказалась реализация этого метода
на частотах от 100 кГц до 1 МГц.
Частотные ограничения метода связаны с:
a) частотным диапазоном применяемых измерительных приборов;
b
) возможностью применения калиброванного гидрофона сравнения в требуемом частотном диапазоне
(при калибровке методом замещения).
П р и м е ч а н и е — Модифицированный метод СВЗ позволяет проводить калибровку на частотах до и не
менее чем 60 МГц (39).
Н.2.3 Структура ультразвукового поля, в котором можно применять метод СВЗ
Поле плоских волн (непрерывных с качающейся частотой).
Н.2.4 Пространственное разрешение
Выходной сигнал гидрофона представляют в виде спектра частот измеряемой волновой формы. Разреше
ние по выборке зависит от отношения ширины полосы фильтрации к скорости качания частоты. 8 общем случае
неопределенность частотного разрешения выражается как
(Н-1)
где 1— частота. Гц;
lTDS— время, требуемое для одного измерения методом СВЗ. с.
Применение метода СВЗ позволяет получить как частотную характеристику чувствительности гидрофона,
так и характеристику его направленности (55)—(57). (63)—(65).
Н.2.5 Разрешающая способность метода
Возможность определения изменения в чувствительности гидрофона зависит от уровня сигнала на его
выходе. При значениях амплитуды акустического давления около 1кПа можно обычно достичь значения отноше
ния сигнал/шум около 50 дБ. Максимально достижимое значение отношения сигнал/шум — порядка 75 дБ. При
этом возможно определить значения изменения чувствительности гидрофона, примерно равные 0.2 дБ.
Н.2.6 Диапазон измерения чувствительности гидрофона
Чувствительность на конце кабеля гидрофона под нагрузкой и чувствительность холостого хода на
конце кабеля гидрофона можно измерить в диапазоне от минус 300 дБ относительно 1 8/мкПа (т. е. около 1
10-» В/Па).
Н.2.7 Воспроизводимость (повторяемость) результатов калибровки
Разброс значений результатов при повторных калибровках гидрофонов с чувствительностью, большей
3 нВ/Па, в частотном диапазоне от 0.1 до 10 МГц обычно не превышает
±
5 X.
45