вателя находятся на разных глубинах и один из них вращается вокруг вертикальной оси, то линия, соединяющая эти два преобразователя, описывает коническую поверхность. При записи таких необычных диаграмм схема измерения должна быть подробно описана, желательно с приложением чертежа.

3.15. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ИХ АНАЛИЗ

Когда гидрофоны градуируются в свободном поле с помощью автоматической системы, формулы методов, приведенные в гл. П, нужно преобразовать для получения рабочих формул, которые учитывали бы единицы измерений, постоянные, коэффициенты передачи усилителей, аттенюаторов, перевод в систему децибел, коэффициенты передачи цепей измерения тока и напряжения, потери напряжения при передаче и т. д. Далее формулы видоизменяются так, чтобы уменьшить трудоемкость вычисления многих экспериментальных точек.

До, во время (И после обработки данных можно производить контрольные оценки и анализ данных на согласуемость измерений между собой и на соответствие теории, изложенной в разд. 2.11, 2.13 и 5.2. .

Чувствительность в режиме приема М и чувствительность в режиме излучения S преобразователя почти всегда выражаются в децибелах, и правильнее было бы называть их уровнями чувствительности. Диаграммы направленности почти всегда записываются в шкале децибел, и другие параметры, такие, как индекс направленности и к. п. д., обычно приводятся в децибелах. Следовательно, когда говорят, например, о чувствительности М, в действительности имеют в виду величину 20 Ig {MJMq), где Mo - опорная чувствительность.

При измерении напряжения е с помощью системы, показанной на рис. 3.26, всегда приходится учитывать коэффициент усиления. Обычно применяют калиброванный усилитель, когда его коэффициент усиления можно определить по положению ручек регулировки. Коэффициент усиления G равен отношению выходного напряжения к входному, или

(3=201е выходное напряжение ,„

входное напряжение \ • 1

Ослабление считается отрицательным усилением.

Когда потери напряжения при передаче для гидрофона измерены в децибелах, они будут обозначаться символом CL:

CL =20 Ig ()=20 Ig ~ 20 Ig во, (3.33)

где бг и бо имеются на рис. 3.25. Отметим, что для истинных потерь CL выражается положительным числом.

Когда в формуле используется ток излучателя или напряжение на нем, эти величины должны быть связаны с выходным напряжением «цепи измерения е и t» (рис. 3.26). Это то же самое, что выходное напряжение ве или d на рис. 3.27. Соотношения находятся путем действительного измерения ве или в зависимости от е и t соответственно и определения величин

/C,=201ge,-201ge, (3.34)

Ki=20\gei-20\Qi. (3.35)

Можно ожидать, что величина Ке будет равна 20-кратному логарифму отношения напряжений на делителе на рис. 3.27, с, а Кг - 20-кратному логарифму величины сопротивления на рис. 3.27, б и будет зависеть от отношения числа витков тороидального трансформатора на рис. 3.27, в.

Уравнения (3.33) и (3.34) представляют собой безразмерные отношения, и, следовательно, единицы измерения напряжения не имеют значения. Необходимо только, чтобы в одном уравнении последовательно использовались одни и те же единицы. В уравнении (3.35) используются единицы МКС и Ki есть логарифм вольт, деленных на амперы.

3.15.1. Формулы градуировки

При выводе формул градуировки будет предполагаться, что все измеренные напряжения подверглись конечному усилению, а все напряжения на гидрофонах претерпели потери при передаче. Это делается для общности, поскольку такие усиление и потери существуют не всегда.

Уровень чувствительности по напряжению в свободном поле, измеренный методом сравнения с образцовым гидрофоном, определяется по уравнению (2.1), которое в видоизмененной развернутой форме имеет вид

20 Ig Ж,=20 Ig (20 Ig - G,-f CL,) -

-{20lge,-Os+CL,), (3.36)

где индекс х относится к величинам, связанным с градуируемым гидрофоном, а индекс s - с образцовым. Искомая чувствительность Мх выражается в тех же единицах, что и чувствительность образцового гидрофона Mg, т. е. в вольтах на единицу давления (одну из приведенных на рис. 1.1). Опорная величина для напряжения равна 1 В.

Чувствительность по току в режиме излучения 5», полученная путем измерения создаваемого давления с помощью образ-

цового гидрофона, определяется уравнением (2.6), которое в развернутом и модифицированном виде выглядит следующим образом:

20 Ig 5.,=(20 Ig - CL,)+20 Ig d - 20 Ig -

-(201ge,-/,-G0. (3.37)

Здесь Sx выражено в используемых для Mg единицах давления, деленных на ампер. Напряжения и относят к 1 В, а расстояние d - к 1 м.

Чувствительность по напряжению в режиме излучения 5 определяется ,по уравнению (2.7). Расчетная формула такова:

20 Ig S;=(20 Ig е,-G,+CZ.,) +20 Ig d-20 Ig

-(201ge,-7,-OJ. (3.38)

Чувствительность гидрофона в свободном поле, получаемая при градуировке методом взаимности, выражается уравнением (2.17), которое после преобразований имеет вид

20 Ig Мн=~ 1(20 Ig - Gp+CI)+(201g е- Оя+Ся) -

- (20 Ig epj - QpT+QL ,) - (20 Ig - /С, - Одт+

+ 201g/+201gcf]. (3.39)

Единицы, в которых выражается чувствительность гидрофона М, зависят от единиц, в которых выражено /. Значения / приведены на рис. 3.70 и 3.71 для всех четырех опорных уровней давления, показанных на рис. 1.1.

Уравнение (3.39) громоздко, если использовать все 14 членов. На практике это не обязательно. Расстояние d можно объединить с /, пользуясь табл. 3.1 и рис. 3.71 и добавляя 2Q\d, где d выражено в метрах, к параметру взаимности /. Электрические импедансы излучателя Р и взаимного преобразователя Г обычно малы по сравнению с входным импедансом усилителя в приемном тракте на рис. 3.26. Следовательно, когда Р к Т используются в (качестве гидрофонов, они не будут иметь потерь при передаче, т. е. СЬр=СЬт=0. Сам гидрофон также может не иметь потерь при передаче, если у него нет предусилителя или если градуировка проводится по напряжению на конце кабеля. Тогда СЬн=0. Если приемный тракт имеет хорошую линейность в широком динамическом диапазоне, то коэффициент усиления может быть одинаковым во всех четырех измерениях в методе взаимности и поэтому сокращается. Дальнейшее упрощение получается, если ток или напряжение поддерживаются постоянными с помощью стабилизирующей схемы, как показано на рис. 3.26, и используется цепь с вносимыми потерями