импульсными сигналами с малым коэффициентом заполнения. Короткие импульсы и узкополосные фильтры несовместимы (разд. 3.8). Поэтому возникают трудности в измерении амплитуды сигнала искаженной формы без полосовых фильтров. Более того, если требуется измерить импеданс или входную мощность, то нужно измерить фазовый угол между током и напряжением на основной частоте. При измерении импеданса или мощности все измерительные приборы, такие, как мосты, фазометры, векторметры, а также измерители мощности, измерители

Бозтьтае сопротивление

Схема сложения и осциллограф

Усилитель и фазовращатель

Опорный сигнал для е или i

Непрерывный anqjmju сигнал

Рис. 3.39. Нулевая схема для измерения напряжения, тока и фазы, когда преобразователь возбуждается мощным импульсным сигналом.

угла Z и т. д., несовершенны в отношении одной из следующих характеристик: максимальная допустимая мощность, частотный диапазон, диапазон измеряемых импедансов, чувствительность к гармоникам, способность работать в импульсном режиме.

Один из успешно применяемых методов иллюстрирует упро.-щенная схема на рис. 3.39 [15]. Датчиками тока и напряжения преобразователя служат понижающие трансформаторы тока, состоящие из тороидальной катушки, окружающей одиночный проводник. Одновременно с помощью такого же датчика снимается опорный непрерывный сигнал. Оба эти сигнала складываются, и результат воспроизводится на экране осциллографа. Опорный сигнал содержит только основную, частоту. Амплитуда и фаза опорного сигнала регулируются так, чтобы суммарный сигнал на экране осциллографа был равен нулю в установившейся части импульса. Как показано на рис. 3.37, боковые частоты в установившейся части импульса взаимно уничтожаются и от-

сутствуют. Значит, опорный сигнал равен по амплитуде и противоположен по фазе составляющей импульсного сигнала с основной частотой. Суммарный сигнал, наблюдаемый на экране осциллографа при достижении нулевого значения в установившейся части, показан на рис. 3.40. На том участке, где должен быть нуль, имеется некоторый остаточный сигнал, обусловленный его нелинейными искажениями. Если нелинейные искажения малы, то остаточный сигнал не вносит заметной ошибки в нулевой метод. Если остаточный сигнал велик, то для ослабления гармонических составляющих применяют фильтр нижних частот.

Рис. 3.40. Типичная осциллограмма, полученная после того, п как импульс и опорный сигнал сбалансированы. 1 - опорный сиг- нал, 2 - сложение опорного сигнала и сигнала с преобразователя.

Чтобы ошибки были минимальными, все три трансформатора должны быть идентичными. На практике в качестве датчиков тока и опорного сигнала можно использовать один и тот же трансформатор. Значения непрерывных опорных напряжения и тока измеряются обычным образом. Разность фаз между опорным током и напряжением определяется по шкале фазовращателя.

3.10. РАСПОЗНАВАНИЕ ПОМЕХ

Помехи бывают четырех типов. Во-первых, имеется электрический и акустический шум от расположенного поблизости оборудования, движения транспорта, погодных условий и т. д. Такие помехи легко обнаружить по их нерегулярному характеру.

Во-вторых, имеются помехи от других источников периодических сигналов, таких, как силовая, сеть промышленной частоты и ее гармоники. При работе в диапазоне частот от 500 до 1500 кГц помехи могут создать местные радиостанции. Акустические эксперименты, проводимые в том же или в соседнем водоеме, могут создавать взаимные помехи друг другу. Такие помехи можю обнаружить по чистоте интерферирующего сигнала и стабильности его частоты.

В-третьих, имеются помехи от отражений, наводок и стоячих волн, которые в дальнейшем будут называться волновыми помехами. Помехи от отражений и стоячих волн подобны таким оптическим явлениям, как дифракция, интерференционные полосы и эффект зеркал Ллойда. Наводка представляет собой электрический или электромагнитный сигнал, .проникающий из тракта

излучения непосредственно в. приемный тракт помимо акустического пути распространения. Сигнал волновой помехи проходит путь, отличный от того, по которому распространяется прямой измеряемый сигнал, - по этой и ряду других причин он отличается от прямого сигнала по амплитуде и фазе, но всегда имеет одинаковую с ним частоту. Помеха распознается по регулярным периодическим изменениям амплитуды в зависимости от частоты, что показано на рис. 3.41. Частотный интервал Af

Рис. 3.41. Зависимость выходного напряжения гидрофона от частоты, иллюстрирующая типичную осциллирующую картину интерференционной помехи, получающуюся под влиянием поверхностных отражений. Жирной кривой показана измеренная сумма прямого и отраженных сигналов, пунктиром -

прямой сигнал.

МОЖНО использовать как путеводную нить для определения типа и источника волновой помехи:

Если две волны, создаваемые одним и тем же источником, проходят пути, которые отличаются друг от друга на Ах, то разность фаз в конце путей будет равна Ах, или 2nfAx/c, где k, f и с - обычные обозначения волнового числа, частоты и скорости звука. Если Ах равно целому числу волн, то волны интерферируют конструктивно, или складываются. Если Ах составляет нечетное число полуволн, то волны интерферируют деструктивно, т. е. вычитаются. При изменении частоты волны попеременно складываются и вычитаются, в результате чего и получаются осцилляции амплитуды, изображенные на рис. 3.41. Частотный интервал А/ соответствует изменению ве-