Разработка методов и средств повышения точности градуировки приемников звукового давления в водной среде в условиях свободного поля

• Автор: Исаев, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.11.15, 05.11.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Менделеево
• Количество страниц: 277 с. : ил.

Введение

1.Актуальность исследования

2.Цели и задачи исследования

3. Основные научные результаты

4.Теоретическая и методологическая основа исследования

5. Научная новизна полученных результатов

6. Практическая значимость исследования

7. Апробация результатов исследования

8. Положения, выносимые на защиту

9. Личное участие автора в работах, включенных в диссертацию

. О соотношении докторской и кандидатской диссертаций

Глава 1. Научные и технические проблемы повышения точности воспроизведения и передачи единицы звукового давления гидроакустическим СИ в условиях свободного поля
1.1. Воспроизведение и передача единицы звукового давления на гармонических сигналах
1.2. Градуировка рабочих СИ, применяемых при измерениях
уровней подводного шумоизлучения
Глава 2. Разработка модифицированной процедуры градуировки гидрофонов по полю методом взаимности
2.1. Влияние рассеяния на погрешность стандартной измерительной процедуры метода взаимности
2.2. Функция неопределенности приведенного передаточного импеданса излучателя и приемника в поле, возмущенном рассеянной волной
2.3. Оценивание приведенного передаточного импеданса
излучателя и приемника в невозмущенном поле сферической волны
2.4. Определение координат эквивалентных источников рассеяния
2.5. Пространственная реконструкция источников рассеяния при градуировке гидрофона
2.6. Операции модифицированной процедуры градуировки гидрофона по полю методом взаимности
2.7. Выводы к главе 2
Глава 3. Уменьшение составляющих погрешности измерений и совершенствование эталонных установок свободного поля
3.1. Совершенствование техники излучения и приема при измерениях в гидроакустическом бассейне
3.2. Уменьшение погрешности, обусловленной случайной помехой
3.3. Уменьшение влияния электрической перекрестной помехи
3.4. Повышение точности измерения расстояния между излучателем и приемником
3.5. Уменьшение погрешности, обусловленной нарушением критерия взаимности обратимого преобразователя
3.6. Уменьшение погрешности измерения отношения напряжений
3.7. Уменьшение искажений поля подводными конструкциями эталона
3.8. Проблемы реализации метода акустической голографии при исследованиях рассеивателей на штангах
3.9. Экспериментальные исследования акустически обтекаемых излучателя и обратимого преобразователя
3 Оптимизация формы измерительного гидрофона
3 Уменьшение погрешности, вызванной затеняющим гидрофоном
3 Выбор интервала измерительных расстояний
3 Влияние параметров воды на погрешность измерений
3 Временная стабильность гидрофона
3 Подготовка гидрофона
3 Позиционирование гидрофона
3 Выводы к главе
Глава 4. Реализация методов повышения точности измерений в эталонных установках
4.1. Основные сведения об эталонных установках ГЭТ
4.2. Рабочий эталон 2го разряда М
4.3 Установка Государственного вторичного эталона ВЭТ
4.4. Исходный ведомственный эталон в диапазоне частот
2,5 0 кГц
4.5. Пути совершенствованию первичного эталона
4.6. Проблемы повышения точности измерений, связанные со
свойствами гидрофона
4.7. Организационные аспекты повышения точности градуировки
гидрофонов
4.8. Выводы к главе 4
Глава 5. Первые международные ключевые сличения калибровок
гидрофонов в условиях свободного поля
5.1. Участники первых ключевых сличений
5.2. Суммарные неопределенности измерений и их составляющие
5.3. Оценка расширенной неопределенности измерений
5.4 Результаты калибровок гидрофонов эталонов сличений
5.5 Анализ результатов ключевых сличений
5.6 Выводы к главе 5
Глава 6. Градуировка средств измерений уровней подводного шума
6.1. Чувствительность гидрофона при измерениях подводного шума
6.2. Чувствительность гидрофона в полосе частот
6.3. Исключение влияния отражений при градуировке гидрофона в
лабораторном бассейне в режиме непрерывного излучения
6.4. Реализация метода СКВУ при измерениях в отражающем
бассейне
6.5. Градуировка гидрофонов по полю методом взаимности при
непрерывном излучении в отражающем бассейне
6.6 Выводы к главе 6
Глава 7. Исследование и 1радуировка гидроакустического
измерительного модуля в лабораторном бассейне
7.1. Функция неопределенности чувствительности ГМ в полосе
частот
7.2. Расстояние дальнего поля при приеме широкополосных
сигналов в стандартных дробьокгавных полосах частот
7.3. Исследование характеристик ГМ в условиях лабораторного
бассейна
7.4. Применение методов акустической голографии при
исследованиях источников вторичного поля
7.5. Определение эффективного размера по характеристикам
направленности ГМ в полосах частот
7.6. Акустически обтекаемая форма ГМ
7.7. Выводы к главе 7
Основные результаты выполненной работы
Литература


Созданный под руководством и при непосредственном участии автора автоматизированный измерительный комплекс для градуировки гидрофонов по полю экспонировался на ВДНХ СССР и награжден золотой и двумя бронзовыми медалями выставки. Комплекс послужил прототипом измерительных установок свободного поля Государственного эталона ГЭТ . Модифицированная процедура градуировки гидрофонов по полю методом взаимности позволяет выделять влияние рассеяния на результат градуировки гидрофона и получать как чувствительность активного элемента гидрофона, так и чувствительность гидрофона с учетом рассеяния на его конструкции. Метод определения параметров источников рассеяния на преобразователях и подводных конструкциях эталонной установки по зависимости передаточного импеданса пары излучательприемник от расстояния между излучателем и приемником и алгоритм оценивания передаточного импеданса в свободном поле позволили уменьшить до малозначимых величин погрешность, обусловленную рассеянием падающей волны. Использование скользящего комплексного взвешенного усреднения частотной зависимости пары излучательприемник в реверберационном поле незаглуптенного бассейна обеспечило существенное расширение возможностей калибровок гидрофонов по сравнению с традиционным методом временной селекции прямого сигнала излучателя. Использование предложенного автором понятия чувствительности гидрофона в полосе частот позволило разработать корректные методы градуировки гидрофонов, применяемых для измерения уровней подводного шумоизлучения корабля. Способы оценивания эффективного размера приемника в полосах частот обеспечили возможность градуировки крупногабаритных ГМ в гидроакустическом бассейне относительно малых размеров. Совокупность предложенных технических решений, методов измерений и метрологических исследований обеспечила уменьшение погрешности рабочих эталонов для градуировки гидрофонов в 2 раза, градуировку в измерительном бассейне крупногабаритных ГМ с погрешностью 1,5 дБ, расширение частотного диапазона градуировки гидрофонов по полю в область низких частот с 3, кГц до 0 Гц. Выполненные метрологические исследования эталонных установок, выявление и минимизация источников неопределенностей измерений позволили при участии в первых международных ключевых сличениях калибровок гидрофонов по полю ССАЦУ. УК1 гг. Б, гарантировали взаимное признание возможностей в области калибровок гидрофонов по полю. Исследования, направленные на повышение точности и совершенствование эталонной базы в области гидроакустических измерений, были начаты автором в середине х годов, когда он принял участие в создании Государственного специального первичного эталона ГЭТ и первых автоматизированных установок для градуировки гидрофонов. Впоследствии автор возглавил лабораторию гидроакустических эталонов и методов передачи единиц гидроакустических величин ФГУП ВНИИФТРИ. В качестве исполнителя, научного руководителя и главного конструктора выполнил ряд научноисследовательских и опытноконструкторских работ, в том числе ОКР Арагва, НИР Метрология, НИР Бриз, НИР МетрологияУМО, НИР МетрологияВМФ, ОКР БрокерТополь. Результаты диссертационных исследований опубликованы в монографии и более чем публикациях как самостоятельных, так и в соавторстве в научнотехнических журналах, трудах международных, всероссийских и отраслевых конференций в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК. В совместных публикациях личный вклад автора по теме диссертационной работы является определяющим. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности Информационноизмерительные системы на тему Разработка и исследование методов аттестации измерительных преобразователей ИИС с использованием идентификации в классе инерционных нелинейных систем была выполнена во ВНИИФТРИ и защищена автором в г. Ленинградском политехническом институте им. В.В. Куйбышева. Докторская диссертация посвящена новому для автора направлению исследований, тематически не связанному с кандидатской диссертацией. Все цитируемые в докторской диссертации результаты и публикации автора осуществлены после защиты кандидатской диссертации.