УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОЛЯРНОСТИ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В МНОГОЭЛЕМЕНТНОЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ АНТЕННЕ

Полезная модель относится к измерительной технике области гидроакустики и может быть использована для контроля полярности пьезокерамических электроакустических преобразователей в многоэлементных гидроакустических антеннах в процессе их эксплуатации.
Известны пьезокерамические электроакустические преобразователи (ЭАП) различных типов, активным элементом которых является поляризованная пьезокерамика [1].
Известны многоэлементные гидроакустические антенны, состоящие из пьезокерамических ЭАП [2, 3].
Контроль полярности пьезокерамических ЭАП необходим в процессе сборки и монтажа многоэлементных гидроакустических антенн, так как включение в обратной полярности одного или нескольких ЭАП в антенне приводит к уменьшению излучаемой мощности для излучающих и уровня принятого сигнала для приемных гидроакустических антенн, а также к искажению их характеристик направленности.
Контроль полярности пьезокерамических ЭАП в гидроакустических антеннах необходим также и при их эксплуатации, так как возможно ошибочное включение ЭАП в обратной полярности в процессе проведения регламентных, настроечно-регулировочных, ремонтных и ряда других видов работ, при этом определяющим является не собственно полярность ЭАП в гидроакустической антенне, а одинаковое включение всех пьезокерамических ЭАП в гидроакустической антенне в одинаковой полярности.
Известно устройство (схема) контроля полярности пьезокерамических ЭАП, содержащее канал возбуждения колебаний механической колебательной системы контролируемого ЭАП и канал приема электрических сигналов с выводов ЭАП, при этом канал возбуждения колебаний механической колебательной системы ЭАП состоит из ударного молоточка, а канал приема электрических сигналов с выводов ЭАП - из осциллографа [4].
При применении известного устройства (схемы) требуется визуально определить направление первой полуволны в скоротечном процессе затухающих колебаний после ударного возбуждения механической колебательной системы ЭАП. Известное устройство не позволяет сохранить результаты измерений, а также не может быть применено для контроля ЭАП в многоэлементных гидроакустических антеннах в процессе их эксплуатации без осушения обтекателя или демонтажа и подъема антенны из воды. Последнее объясняется тем, что за исключением антенн переменной глубины (АПГ) [5] все остальные гидроакустические антенны непосредственно соприкасаются рабочими поверхностями входящих в них ЭАП с водой весь период эксплуатации.
Известно устройство контроля полярности пьезокерамических ЭАП, содержащее канал возбуждения колебаний механической колебательной системы ЭАП и канал приема электрических сигналов с выводов ЭАП, при этом канал возбуждения колебаний механической колебательной системы ЭАП состоит из устройства ударного возбуждения рабочей поверхности пьезокерамического ЭАП, например, ударного молоточка, а канал приема электрических сигналов содержит индикатор и запоминающее устройство [6].
Известное устройство наиболее близко к предлагаемому по совокупности технических признаков и вследствие этого принято за прототип.
Недостатком известного устройства-прототипа является невозможность его применения для контроля полярности пьезокерамических ЭАП в многоэлементных гидроакустических антеннах в процессе их эксплуатации без осушения обтекателя или демонтажа и подъема антенны из воды.
Задачей полезной модели является устранение недостатка присущего устройству-прототипу.
Техническим результатом использования полезной модели является обеспечение возможности проведения контроля полярности в штатных условиях работы антенны при повышении технологичности контроля
Для достижения указанного технического результата в устройство контроля полярности пьезокерамических электроакустических преобразователей (ЭАП) в многоэлементной гидроакустической антенне, содержащий канал возбуждения механической колебательной системы ЭАП и канал приема электрических сигналов с выводов ЭАП, включающий индикатор и запоминающее устройство, введены новые признаки, а именно: канал возбуждения колебаний содержит генераторное устройство,
выполненное с возможностью подключения к любому ЭАП многоэлементной гидроакустической антенны кроме расположенных по ее краям, в канал приема электрических сигналов с выводов ЭАП введены коммутатор и сумматор, при этом коммутатор выполнен с возможностью подключения к двум ЭАП, равноудаленных от ЭАП, подключенного к генератору, а выход коммутатора соединен со входом сумматора, выход которого соединен со входом индикатора и запоминающего устройства.
Наилучший результат получается, если сумматор выполнен в виде дифференциального усилителя.
+
-
Достижение технического результата объясняется следующим образом. Подача с генераторного устройства, возбуждающего электрического сигнала на ЭАП, входящий в состав канала возбуждения колебаний и работающий в режиме излучения, за счет распространения в воде упругих колебаний обеспечивает возбуждение колебаний механических колебательных систем ЭАП в многоэлементной гидроакустической антенне. При подключении электрических выводов ЭАП, находящихся на равных расстояниях от ЭАП, подключенного к генераторному устройству и работающего в режиме излучения, к коммутатору и сумматору на выходе последнего сигнал равен U если контролируемые ЭАП имеют одинаковую полярность (включены согласно), и U если имеют противоположную полярность (включены встречно).
С учетом возможного 20% технологического разброса при выполнении условия,
ЭАП включены в одинаковой полярности, при выполненных условиях:
один из ЭАП включен в обратной полярности.
Сущность полезной модели поясняется Фиг.1, на которой приведена блок-схема заявленного устройства.
Предложенное устройство содержит генераторное устройство 1 и ЭАП, работающей в режиме излучения 2, например, один из ЭАП многоэлементной гидроакустической антенны, расположенный на равном расстоянии от контролируемых ЭАП 3 и 4, электрические выводы которых подключены к коммутатору 5, обеспечивающему возможность включения одного из контролируемых ЭАП в прямой и обратной полярности. Выход коммутатора 5 соединен со входами сумматора 6,
например, дифференциального усилителя, выход которого соединен со входами индикатора 7 и запоминающего устройства 8.
Работа предложенного устройства происходит следующим образом. При возбуждении генераторным устройством 1 ЭАП 2, работающий в режиме излучения, за счет распространения в воде упругих колебаний создает колебания механических колебательных систем ЭАП 3 и 4, расположенных на одинаковых расстояниях от ЭАП 1 и работающих в режиме приема. Электрические сигналы с выводов ЭАП 3 и 4, работающих в режиме через коммутатор 5 и сумматор 6 поступают на индикатор 7 и запоминающее устройство 8, на которых при согласном и встречном включении при помощи коммутатора 6 сигналов с ЭАП 3 и 4 проверяется выполнение условий (1) или (2).
Применение предложенного устройства позволяет производить контроль полярности ЭАП в многоэлементных гидроакустических антеннах дистанционно без осушения обтекателя или демонтажа и подъема антенны из воды.
Источники информации:
1 Подводные электроакустические преобразователи. Л., Судостроение, 1983, с.83-111.
2 Г.М.Свердлин. Гидроакустические преобразователи и антенны. Л., Судостроение, 1980, с.140-179.
3 Ю.А.Корякин, С.А.Смирнов, Г.В.Яковлев. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и современные проблемы. Санкт-Петербург, Наука. 2004, с.177-188.
4 РД9122-73. Блоки и преобразователи пьезокерамические. Методы измерений электромеханических параметров.
5 Ю.А.Корякин, С.А.Смирнов, Г.В.Яковлев. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и современные проблемы. Санкт-Петербург, Наука. 2004, с.188-191.
6 Патент РФ №2242017.