ГОСТ Р МЭК 62555—2015
характеристики проводят так. чтобы в линейных условиях измеренный отклик прибора мог бы быть использован
для определения его реакции на другую нагрузку или другую форму возбуждающего сигнала в предположении, что
отклик прибора остается линейным {15]. Результаты измерений позволяют также сравнить отклик прибора с харак
теристиками друтх подобных устройств.
Несмотря на то чтодля HITU преобразователей применимы обычные методы измерений, будет все-таки удобнее
воспользоваться изложенным здесь упрощенным подходом к измерениям электроакустической эффективности с
использованием усредненных во времени параметров. Электроакустическую эффективность определяют как
£А = Р
а
/Р9,(G.1)
где РЛ — усредненная во времени акустическая выходная мощность:
Рд — усредненная во времени полная опорная мощность, передаваемая от генератора.
‘ Здесь рассматривается стандартная ситуация в условиях, близких к линейным. Другие варианты будут рас
смотрены ниже.
Как показано на рисунке G.1-a. если генератор с известным напряжением согласован с импедансом источника,
то полная мощность, передаваемая генератором, представляетсобой усредненную во времени опорную мощность.
Рд = ид2/8Яд.(G.2)
где l/g — напряжение источника:
Рд — усредненная во времени выходная мощность
Обычно импеданс источника — это реальное сопротивление
Rg.
Если импеданс источника носит комплекс
ный характер, т. е. равен Zg, то нагрузка будет комплексно сопряженной Zg*. а реальная часть Zg будет равна
Rg.
как это показано на рисунке G.1 а). Заметим, что в качестве источника для этих целей можно использовать генера
тор стандартных сигналов. Ниже будут рассмотрены более сложные ситуации и источники.
В обычной конфигурации источник подключен к преобразователю, как это показано на рисунке G.1 Ь). Усред
ненная во времени электроакустическая эффективность — это также произведение двух величин: усредненной
во времени электрической эффективности
ЕЕ
и усредненной во времени эффективности излучения
АЕ
ЕА = ЕЕ -АЕ
(G.3)
^ [ f W P g llPVPRAl
(G.4)
ЕА = РД/Рд.(G.5)
Поэтому электрическая эффективность
ЕЕ
является отношением усредненной во времени мощности из
лучения PRA, которая передается к реальной части (сопротивлению излучения PRA) импеданса преобразо
вателя
Zv
к усредненной во времени опорной мощности Рд. Эффективность излучения
АЕ
— это отношение
усредненной во времени акустической выходной мощности’РЛ к усредненной во времени мощности излучения
PRA. которая передается к реальной части (сопротивлению излучения ftRа) импеданса преобразователя.
G.4 Внедрение метода измерений электрической эффективности
В связи с тем, что акустические волны, генерируемые преобразователем, возникают в результате пье
зоэлектрического эффекта, на электрический импеданс на входе преобразователя влияет акустическая нагрузка.
Для расчета этого воздействия кемкостному сопротивлению преобразователя добавляют импеданс излучения ZA
так. чтобы электрический импеданс его эквивалентной электрической схемы составил
ZT (0 = ZA»(1/о.С0) = R
a
(/) + *ХА(0 - 1/шСу.(G.6)
Здесь ZA— импеданс излучения, в котором Рд и ХЛ — реальная и мнимая части; С0 — емкость преобразо
вателя. а о = 2я/— круговая частота. Импеданс преобразователя может быть представлен в виде эквивалентной
схемы, показанной на рисунке G.2 а). Эта схема, будучи электрической, не описывает акустических характеристик
преобразователя: поэтому она не заменяет более общую модель, рассматриваемую ниже. Импеданс преобразо
вателя может быть измерен с использованием измерителя импеданса.
Первым шагом является определение усредненной во времени реальной части электрической мощности,
поступающей на преобразователь при приложенном напряжении
U
и токе / на заданной частоте /. как
РЕМ = КП И0
(G.7)
Ре (f) = U(0- UKf)l2RA{f),(G.8)
где
I
— ток. протекающий через преобразователь:
U
— напряжение на сопротивлении излучения преобразователя.
Наиболее простой конфигурацией является преобразователь, непосредственно подключенный к генератору
напряжения. На рисунке G.2 а) показан немного более сложный вариант со схемой регулировки между источником
35