система, камеры на рис. 2.13 управляется гибкостью или жесткостью, т. е. все резонансы раположены вцше диапазона частот градуировки.

Рис. 2.12. Схема системы малой камеры для метода взаимности. Р - излучатель, Н - гидрофон, Т - взаимный преобразователе).

Метод взаимности в камере можно использовать только для градуировки небольших жестких гидрофонов на низких частотах,- где чувствительность по напряжению в свободном поле совпадает с чувствительностью по давлению. Метод весьма полезен

Рис. 2.13. Эквивалентная схема системы, показанной на рис. 2.12. С-р, Сю, Сн, Ct и Суг-акустические гибкости излучателя, стенок, гидрофона, жидкости

и взаимного преобразователя соответственно; рр и рт - давления на заторможенных преобразователях Р к Т.

для градуировки специальных гидрофонов при высоких статических давлениях. Гидрофоны должны быть специальными в том смысле, что конструкции камеры и гидрофона должны быть совместимы Друг с другом по размерам, форме и средствам введения электрического сигнала внутрь камеры.

Поскольку объем полости камеры и гибкость С малы, то возбудителю достаточно обеспечить небольшую объемную скорость, чтобы создать измеримое звуковое давление; поэтому на низких частотах можно, использовать небольшие пьезоэлектрические или пьезокерамические возбудители. На практике Р,Т иН

часто бывают похожими друг на друга и имеют конструкцию небольших ненаправленных гидрофонов. .

. На рис. 2.14 показана камера, используемая в Лаборатории ВМС для первичной градуировки образцовых гидрофонов в диапазоне частот 20-3000 Гц при гидростатических давлениях 0-110-105 Па [19].

Рис. 2.14. Малая камера для градуировки методом взаимности. 1 - проволочная сетка; 2-треобразователь; 3-резиновый корпус, заполненный-маслом; 4 - гидрофон; 5 - предусилитель; 6 - пробка маслонаполнителя; 7 - пайка металл-стекло; 8 - герметизирующее кольцо. 1 дюйм=25,4 мм.

Стенки камеры и преобразователи в этой системе очень жесткие. Гибкость С объема жидкости, заполняющей камеру, вычисляется по формуле

С=1 р=р1/,* (2.28)

где V - объем жидкости в см, р - плотность ее в г/см, с - скорость звука в жидкости в см/с, р - адиабатическая сжимае-. мость в долях изменения объема на 1 дин/см. Камеру можно заполнять не только водой. В данной системе используется касторовое или силиконовое масло, так как в этом случае чувствительные элементы пьезоэлектрического или пьезоке-

рамического излучателя и взаимного преобразователя можно приводить в прямой контакт с заполняющей жидкостью.

В Канадском отделе военно-морских исследований в качестве камеры используется стальной цилиндр диаметром 12,7 см и длиной 50,8 см, рассчитанный на.работу при статических давлениях до 1034,1 • 10 Па [20]. Камера такого размера допускает некоторую свободу выбора используемых и градуируемых гидрофонов, но за счет уменьшения диапазона частот. Высокочастотный предел этой системы находится вблизи 400 Гц. Гибкость С этой камеры измеряется, а не вычисляется. Для этого в камеру вдавливается точно измеренный объем воды ДУ, в результате чего гидростатическое давление в ней повышается на Др. Тогда С=ДУ/Др. Изменение давления Др измеряется специальными весами; измерение проводится в статическом режиме и является изотермическим, а не адиабатическим или динамическим, которое требуется. Но это вносит малую ошибку.

В разновидности этого метода, разработанной в СССР [21], для измерения гибкости к камере присоединяют узкую трубку и определяют резонансы Гельмгольца в системе малой камеры, соответствующие двум различным уровням (массам) воды в трубке. Трудность градуировки. гидрофонов методом взаим-ности в малой камере заключается в необходимости полного удаления воздушных пузырьков. Поскольку акустический импеданс параллельной комбинации среда-стенки камеры-преобразователи должен быть очень большим, наличие даже маленького пузырька приводит к увеличению гибкости, уменьшению давления и увеличению градиента давления. На электрической эквивалентной схеме (рис. 2.13) можно видеть, что пузырек закоротит- схему. Иногда проблема пузырьков становится столь серьезной, что измерения при атмосферном давлении оказываются невозможными. Чтобы пузырьки исчезли за счет растворения воздуха в воде, бывает необходимо небольшое гидростатическое давление - порядка 3,5-10 Па.

Электрические импедансы преобразователей обычно очень велики, что затрудняет борьбу с электрической наводкой - передачей электромагнитных сигналов от одного преобразователя к другому помимо акустического пути. Для уменьшения наводки используются сетчатые экраны из проволоки, показанные на рис. 2.14.

Высокочастотный предел градуировки определяется либо размером камеры, либо резонансом какой-либо части системы. Низкочастотный предел, равный 20 Гц для обеих рассмотренных систем, обычно определяется трудностью электрического возбуждения небольших высокоимпедансных пьезоэлектрических элементов на инфразвуковых частотах.

Теория метода взаимности в камере проста. Он является