ГОСТРМЭК 62555—2015
и преобразователем. В этом случае импеданс цепи справа от источника больше не /?д. Истинное значение элек
трической эффективности не гложет больше определяться напрямую, потому что активная мощность, передавае
мая направо от источника, не будет больше равна РЕ, задаваемой выражениями G.7 и G.8.
При более общем варианте излучения эта схема станет сложнее и может включать в себя кабель, как это по
казано на рисунке G.2 Ь). Эта схема представлена четырехполюсником (матрицей) ABCD [14], [15]. Если элементы
схемы известны, то по правилам электротехники можно определить и РЕ. Однако если нужно измерить электро
акустическую эффективность, то определять РЕ нет необходимости.
Эти методы основаны на линейных приближениях и стандартных измерениях, поэтому их легко реализовать
и повторить в различных лабораторных условиях. При определенных условиях можно определить и усредненную
во времени электроакустическую эффективность преобразователя, подключенного к нелинейному источнику
HITU. В этом случав импеданс источника и его напряжение могут быть нелинейными и/или изменяться со време
нем. и рассмотренные здесь методы могут применяться лишь в качестве оценки. Основной трудностью является
определение среднего значения импеданса источника за время возбуждения. Если напряжение во время
возбуж дения изменяется, то для обеспечения повторяемости результатов измерений необходимо тщательно
документи ровать форму сигнала, уровень возбуждения и параметры излучателя.
G.5 Применение метода измерений эффективности излучения
Как указано выше, электроакустическая эффективность является произведением электрической эффек
тивности
ЕЕ
и эффективности излучения
АЕ.
Обычный пьезоэлектрический преобразователь излучает звук в
двух направлениях, назовем их «направо» (на внешнюю сторону) и «налево» (на внутреннюю сторону). Следует
также учесть акустическое поглощение и другие внутренние потери, влияющие на количество акустической мощ
ности. излучаемой правой (или внешней) поверхностью преобразователя. Усредненную во времени эффектив
ность излучения из выражения (G.4) можно представить как
где Рд — усредненная во времени выходная мощность, излучаемая правой или внешней стороной преобразо
вателя и измеряемая методом уравновешивания радиационной силы или другим методом, рассмотренным в
настоящем стандарте, a PRА — мощность излучения, рассмотренная в предыдущем разделе. Это ключевое вы
ражение показывает, что
АЕ
является отношением акустической мощности, излучаемой «направо», и мощности,
поступающей на сопротивление излучения. В этом заключается необходимость определения мощности на сопро
тивлении излучения при расчете электроакустической эффективности преобразователя. Разделение акустической
мощности на обе стороны преобразователя показано на рисунке G.3.
Для преобразователя, задняя сторона которого «оперта на воздух», в идеальных условиях
АЕ
= 1 или
РА
=
рм
Однако из-за внутренних потерь в согласующих слоях и линзах
АЕ
на практике будет меньше 1.
G.6 Измерение электроакустической интенсивности
Измерения рекомендуется проводить с преобразователем, установленным в систему уравновешивания ра
диационной силы. Это обеспечивает неизменность его акустической нагрузки как при акустических измерениях, так
и при измерениях электрических параметров.
Для расчета опорной мощности, максимально доступной от генератора, источник нагружают сопряженным
импедансом. В случае если реальная часть Rg импеданса источника известна или предварительно измерена,
можно воспользоваться выражением (G.2). В противном случав в выражение (G.2) нужно подставить напряжение на
согласованной нагрузке. Измерения проводят для выбранного режима возбуждения.
Наиболее простым является прямое подключение преобразователя к источнику напряжения. Характеристи
ки источника опорного сигнала или известны, или должны быть измерены. Импеданс источникаможет быть
указан изготовителем или измерен в виде зависимости от частоты с помощью измерителя импеданса. Напряжение
L/g можно определить по измерениям в режиме холостого хода.
Для определения усредненной во времени опорной мощности как при акустических, так и электрических
измерениях выбирают один и тот же режим возбуждения источника. Если требуется определить эффективность
только на одной частоте, то для расчета усредненной во времени мощности источник может возбуждаться как
непрерывным, так и длительным тонально-импульсным сигналом с учетом его скважности. Для тонального ре
жима усредненную во времени мощность получают из квадрата среднеквадратичного значения напряжения, так
что
Ug =i/2Ugnns
в выражении (G.2). Если требуется определить электроакустическую эффективность в диа
пазоне частот, то ее можно измерить отдельно на каждой частоте требуемого диапазона. В общем случае при на
личии сложной временной зависимости напряжения возбуждения, если источник нагружен, как описано ниже, то
напряжение на реальной части импеданса этой нагрузки усредняют во времени и подставляют в выражение (G.2).
Опорная мощность в диапазоне частот может быть определена как
АЕ = Р
а
1Рм .
(G.9)
(G.10)
36