СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ И ГИДРОФОННЫЙ ТРАКТ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
CONTROL OVER SERVICEABILITY OF MEASUREMENT SECTION UNDER NATURAL CONDITIONS AND HYDROPHONE CHANNEL TO THIS END

Изобретения относятся к измерительной технике и метрологии и могут быть использованы для проверки работоспособности измерительных трактов, работающих в тяжелых натурных условиях, например в глубинах океанов и морей.
1
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
Известен способ того же назначения, заключающийся в подаче на вход измерительного тракта (ИТ) первого тестового сигнала S (ω) и измерении отклика
ИТ при его ненагруженном измерительном преобразователе (ИП).
Известен гидрофонный тракт (ГТ) для реализации известного способа, содержащий подводную и наводную части, соединенные электрическим кабелем, при этом подводная часть (ПЧ) выполнена в виде преобразовательного блока (ПБ) пьезочувствительного элемента (ПЭ) и электрического эквивалента, подключенных через управляемый переключатель (УП) ко входу ПБ, а подводная часть (ПЧ) - в виде последовательно соединенных блока обработки (БО) и блока регистрации (БР) /Патент РФ №2450479, кл. H04R 29/00, H04R 1/44, 2012/.
Данные технические решения в части способа и устройства приняты за прототипы заявляемых изобретений.
Недостатком прототипов способа и устройства является низкая надежность проводимой диагностики работоспособности измерительного тракта в натурных условиях.
В известных способе и устройстве в качестве тестового сигнала используют тепловые шумы Джонсона, получаемые с помощью прецизионного резистора. Это в некоторых случаях не позволяет диагностировать работоспособность по его отклику на данный тестовый сигнал.
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является контроль работоспособности ИТ в натурных условиях.
1
2
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
Данный технический результат в части способа достигается за счет того, что в известном способе, заключающемся в подаче на вход измерительного тракта первого тестового сигнала S(ω) и измерении отклика
тракта при его ненагруженном измерительном преобразователе, на вход измерительного тракта подается второй тестовый сигнал S(ω), отличный от первого, и также измеряется отклик
контролируемого тракта на этом сигнале, при этом работоспособность измерительного тракта диагностируется при выполнении математического соотношения:
<mrow><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>.</mo><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
Первый
и второй
тестовые сигналы задаются в виде сигналов белого шума, различающихся по спектральной плотности на заданную величину.
В части устройства данный технический результат достигается за счет того, что в известном ИТ, содержащем надводную и подводную части, соединенные электрическим кабелем, при этом подводная часть выполнена в виде преобразовательного блока, пьезочувствительного элемента и электрического эквивалента, подключенных через управляемый переключатель ко входу преобразовательного блока, а надводная часть - в виде последовательно соединенных блока обработки и блока регистрации. Электрический эквивалент выполнен в виде двух генераторов белого шума, спектральная плотность которого различается на заданную величину.
Изобретения поясняются чертежом, на котором представлен ГТ для реализации существа способа.
ГТ содержит подводную (1) и надводную (2) части (ПЧ1 и ПЧ2), соединенные электрическим кабелем (3).
ПЧ1 включает в себя ПЭ4, генератор 5 белого шума (ГБШ5), генератор 6 белого шума (ГБШ 6) и ПБ7.
ПЭ4, ГБШ5 и ГБШ6 подключаются к входу ПБ7 с помощью управляемого с НЧ 2 переключателя 8. (Цепь управления переключателем 8 на чертеже не показана).
НЧ2 содержит последовательно соединенные БО9 и БР10.
Способ реализуется с помощью приведенного ГТ следующим образом.
С помощью измерительного ГТ проводятся штатные натурные измерения. Затем, например, по окончании проводимых штатных измерений осуществляется проверка ГТ на присутствие в нем при его работе помех гидроакустического, вибрационного и т.п. типов.
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
1
Для этого от входа ПБ7 отключают с помощью переключателя 8 ПЭ4 и подключают к нему ГБШ5. Соответствующим образом обрабатывают и регистрируют отклик
контролируемого ГТ на тестовый сигнал S(ω).
2
Затем отключают от ПБ7 ГБШ5 и подключают к нему ГБШ6 с другой спектральной плотностью шума S(ω), отличающейся от спектральной плотности шума ГБШ5, например, в два раза.
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
2
Контролируют отклик
на тестовый сигнал S(ω).
И для случая соблюдения соотношения (1), которое в нашем принятом случае равно 2, диагностируют работоспособность ГТ и отсутствие в нем влияния на результаты измерений посторонних помех.
Для случая присутствия помехи Ï(ω) в ГТ равенство (1) соблюдаться не будет.
Поскольку в этом случае:
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>K</mi><mn>2</mn></msup><msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>¨</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>K</mi><mn>2</mn></msup><msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>¨</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
2
где К(ω) - коэффициент передачи ГТ,
<mrow><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>˜</mo></mover><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>≠</mo><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>.</mo><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
то
Если при контроле работоспособности ГТ будет соблюдаться соотношение (4), то диагностируется случай отсутствия работоспособности ГТ.