ГОСТ Р МЭК 62127-2—2009
I.2.4 Ограничения
Методы, основанные на СВЗ. могут быть применены для фазовой калибровки любых гидрофонов. Важно
использовать подходящие излучатепи, чтобы получить требуемое отношение сигнал/шум. В связи с тем что это
вторичный метод калибровки, то для получения абсолютных значений амплитуды и фазы необходим эталонный
фазовый приемник.
I.3 Аппаратура для калибровки по импульсу с помощью оптического многослойного гидрофона
1.3.1 Принцип работы
Методы, основанные на СВЗ. обеспечивают определение только относительных значений чувствительнос
ти по фазе. Для получения абсолютных значений необходимо использовать эталонный фазовый приемник, кото
рый калиброван абсолютным методом или фаза которого известна заранее Оптический многослойный
гидрофон имеет идеально плоскую частотную зависимость чувствительности по амплитуде [70J. и есть основа
ния полагать, что частотная зависимость его фазовой характеристики тоже плоская. Поэтому его можно приме
нить в качестве эталонного фазового приемника.
Оптический многослойный гидрофон состоит из стеклянной подложки, покрытой диэлектрическими опти
ческими слоями (70)—(72). Эти слои формируют микроинтерферометр, оптическая отражательная способность
которого очень чувствительна к изменениям толщины и коэффициента оптического преломления слоев. При
попадании на гидрофон звуковой волны звуковое давление деформирует слои, меняя их коэффициент прелом
ления. Эти изменения легко измерить на простой установке, состоящей из He-Ne-лазера, двух линз и фотодетек
тора. Подложку устанавливают по отношению к лучу так. чтобы добиться оптического резонанса, при котором
длина волны, соответствующая рабочей частоте приемника, равна длине волны лазерного излучения. Из-за
конечной толщины стеклянной подложки акустические отражения от ее задней поверхности оказываются вне про
межутка времени, необходимого для измерений, и это позволяет использовать приемник при измерениях корот ких
импульсов.
Оптический многослойный гидрофон принимает короткие импульсы звуковой волны с нелинейными иска
жениями. излучаемые фокусирующим преобразователем, возбуждаемым генератором импульсов. Выходное
напряжение на фотодетекторе пропорционально звуковому давлению, этот сигнал можно подать на цифровой
осциллограф и сохранить в компьютере. После обработки в компьютере с помощью быстрого преобразования
Фурье можно получить частотный спектр измеренного сигнала. Измерения повторяют при различных условиях
согласования преобразователя с генератором, немного смещая основную частоту и гармонические составляю
щие импульсов, чтобы перекрыть весь частотный диапазон измерений сигналом достаточной мощности. Следует
заметить, что как основная частота, так и ее гармоники являются не узкополосными линиями в спектре, а доста
точно широкополосными компонентами со множеством спектральных составляющих. Частотную характеристику
чувствительности гидрофона по фазе можно получить из двух измерений, в первом из которых участвует опти
ческий гидрофон в качестве опорного, а во втором — калибруемый гидрофон.
1.3.2 Результаты
В качестве примера на рисунке 1.2 показаны фазовая характеристика зондового гидрофона диаметром
0.2 мм. измеренная на рассмотренной выше импульсной установке с помощью оптического многослойного гидро
фона (непрерывная кривая). Для сравнения на этом же рисунке точечной кривой показаны результаты измерений
того же самого гидрофона методом ГСВЗ с использованием того же самого опорного гидрофона.
Агд(М). градусы
Рисунок 1.2 — Чувствительность холостого хода по фазе на конце кабеля мембранного гидрофона сактивным эле
ментом 0.2 мм. измеренная импульсным методом {непрерывная кривая) и методом ГСВЗ (точечная кривая)
1.3.3 Неопределенности
Процедура обработки результатов с помощью быстрого преобразования Фурье затрудняет оценку неопре
деленности результатов калибровки из-за того, что процедура вычисления маскирует влияние многих источни-
49