Читайте также:
|
За единицу силы в системе СИ принимается ньютон – (Н) – сила, сообщая массе 1 кг ускорение м/с 
.
Единицей работы и энергии в системе СИ является джоуль – (Дж) – работа, произведенная силой 1 Н при перемещении точки приложения силы на 1м в направлении ее действия.
За единицу мощности принят ватт (Вт) – это мощность, при которой в течение 1 с выполняется работа в 1 Дж.
Акустическое давление в системе СИ измеряется ньютоном на квадратный метр. Под этим понимается звуковое давление, испытываемое в звуковом поле малой по сравнению с длиной волны поверхностью, которое по своему среднеквадратичному значению (0,707 от максимального за период) эквивалентно давлению, испытываемому плоской поверхностью 1 м под действием равномерно по ней распределенной нагрузки 1 Н: Р=1Н/м = 10(
)=Па (Паскаль).
Единицы удельного акустического импеданса (волнового сопротивления) – ньютон на секунду на метр в третьей степени (Н с/м ) – есть акустическое давление 1 Н/ 
вызывает объемную скорость со среднеквадратичным значением 1м 
/c:
.
Единица механического сопротивления – ньютон за секунду на метр (Н с/ м) – механическое сопротивление колебательной системы на входе которой под действием периодической силы 1 Н возникает скорость колебаний 1 м/с:
.
Интенсивность звука (сила звука) в системе СИ измеряется в ваттах на квадратный метр, 1 Вт/м - интенсивность в плоской звуковой волне, при которой сквозь поверхность в 1 м , расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны, передается звуковая мощность, равная 1 Вт: 
.
Единицей плоскости звуковой энергии является Дж/ 
. Эта единица характеризует энергетическое состояние поля, в котором звуковая энергия 1 Дж равномерно распределена в объеме 1 м .
Октава представляет собой единицу частотного интервала, при котором отношение крайних частот равно двум. Октава может быть определена как интервал между двумя частотами 
и 
логарифмы отношения которых при основании 2 равен единице. Частотный интервал ∆ в октавах выражается:
.
Децибел. Применение логарифмической единицы децибел вызвано тем, что на практике имеем дело с очень широким диапазоном изменения и интенсивности. Так, например, у порога слышимости интенсивность составляет 10 
Вт/м , а у порога болевого ощущения – 10 Вт/м . Обычно гидроакустические звукоприемники калибруются в логарифмических единицах-децибелах (дБ).
Если акустические поля определяются через звуковые давления Р и Р 
или через интенсивности I и I , то их отношения могут быть выражены в логарифмическом масштабе:
.
Единица децибел применяется также для сравнения электрических величин: силы тока, напряжения и т.д. Кроме децибелов в качестве логарифмической единицы применяется также непер (Нп). Две величины Р и Р или I и I в неперах выражаются следующим образом:
Х Нп = 
Переход от одной системы логарифмических единиц к другой осуществляется по следующей схеме. Для одного и того же отношения запишем:
1 децибел – единица измерения уровня звукового давления, равная такому уровню звукового давления, отношение которого к условному порогу давления, равному 
, принимаемому за нулевой уровень (по ГОСТ 8849), равно единице. Давление 
соответствует силе звука в воздухе 
(порог слышимости).
3. Классификации измерений: по характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения, по способу получения результатов измерений, по условиям, определяющим точность результата, по способу выражения результатов измерений.
По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на
· статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;
· динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.
Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, динамическими - измерения пульсирующих давлений, вибраций.
По способу получения результатов измерений их разделяют на
· прямые;
· косвенные;
· совокупные;
· совместные.
Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой 
, где 
- искомое значение измеряемой величины, а 
- значение, непосредственно получаемое из опытных данных.
При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Прямые измерения широко применяются в машиностроении, а также при контроле технологических процессов (измерение давления, температуры и др.).
Косвенные - это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле 
, где - искомое значение косвенно измеряемой величины;
- функциональная зависимость, которая заранее известна, 
- значения величин, измеренных прямым способом.
Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Роль их особенно велика при измерении величин, недоступных непосредственному экспериментальному сравнению, например размеров астрономического или внутриатомного порядка.
Совокупные - это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.
4. Общие методы измерений. Основные характеристики измерений: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность и достоверность.
Звуковое давление р3 для закрытой с обоих концов трубы вычисляют по формуле
, (1)
гле ρ — плотность среды;
с — скорость распространения звука в среде;
D — упругая постоянная нити подвеса;
r — радиус диска;
R — расстояние от шкалы отсчета до диска;
п — отсчет по шкале, пропорциональный отклонению диска;
А— поправочный коэффициент для воздуха, равный 1.
Установка (рис. 1), с помощью которой воспроизводится единица звукового давления, состоит из трех труб-резонаторов, геометрические размеры которых и рабочий диапазон частот приведены в табл. 2.
На одном конце каждой из труб устанавливают излучатель звука, на другом — акустически жесткую стенку при воспроизведении звукового давления или образцовый микрофон при градуировке.
В средней части трубы сделан отвод для подвеса звукомерных дисков.
Звуковое давление р0 для трубы, открытой с одного конца, пропорционально давлению в закрытой трубе и равно
р0 = 0,707р3.
Средняя квадратическая погрешность ряда измерений при воспроизведении звукового давления составляет 0,1 дБ, погрешность градуировки образцовых микрофонов —0,3 дБ.
Для воспроизведения единицы звукового давления в «свободном поле» в области частот 1—30 кГц акустической лабораторией ВНИИМ рекомендован метод звукомерного диска. Условия свободного звукового поля создаются в камере (рис. 2), заглушенной клиньями из пористой пластмассы (пенопласта).
Излучателем звука служит малогабаритный, высокочастотный громкоговоритель, расположенный в остром углу камеры на высоте 900 мм.
Рис. 2. Внутренний вид заглушенной камеры
Измерительный и контрольный звукомерные диски подвешивают на тонких (диаметр несколько микрометров) кварцевых нитях под углом 45° к направлению распространения звука.
Связь между звуковым давлением р в поле квазисферических звуковых волн и колебательной скоростью ξ определяется соотношением
, (2)
где 
— расстояние от источника звука до диска;
А — длина волны, соответствующая рабочей частоте звуковых колебаний.
В звукомерной камере применяют стеклянные диски диаметром 3,000—3,960 мм и толщиной 0,064—0,100 мм.
Средняя квадратическая погрешность воспроизведения звукового давления составляет 0,1, погрешность градуировки образцовых микрофонов — 0,3 дБ.
В диапазоне частот 20—300 кГц звуковое давление воспроизводится методом акустического радиометра.
Звуковое давление определяют по давлению радиации, действующему на радиометр, по формуле
, (3)
где а — радиус радиометра;
D — упругая постоянная подвеса радиометра.
Средняя квадратическая погрешность ряда измерений при воспроизведении единицы звукового давления методом акустического радиометра составляет 0,4 дБ.
Градуировка приемников звукового давления осуществляется со средней квадратической погрешностью измерений 1 дБ.
Для воспроизведения звукового давления в воде при частотах 5—100 Гц лабораторией акустических измерений ВНИИМ разработана установка, основанная на принципе гидроакустического пресса (рис. 3).
Рис. 3. Гидроакустический пресс
Единица звукового давления в воде в диапазоне частот 360—18000 Гц воспроизводится в поле плоских стоячих волн в трубе-резонаторе со звукомерным диском (рис. 4).
Рис. 4. Установка с трубой-резонатором для градуировки гидрофонов
В утвержденную поверочную схему акустических приборов для воспроизведения единицы звукового давления в воде при частотах 10—100 кГц входит комплект обратимых преобразователей, которые градуируют методом взаимности.
Звуковое давление в диапазоне частот 100 кГц—10 МГц измеряют на специальной установке (рис. 5) при помощи набора акустических радиометров, представляющих собой отражающие диски, эксцентрично укрепленные на тонких кварцевых нитях и поворачивающиеся под действием радиационного давления.
Рис. 5. Установка для определения звукового давления с помощью радиометров
С помощью акустического радиометра градуируют резонансные кварцевые излучатели, установленные на передней стенке бассейна и создающие акустическое поле в диапазоне частот 100 кГц — 10 МГц.
Градуировка акустических излучателей сводится к определению электрических напряжений, необходимых для получения в «рабочей точке» бассейна определенных значений звукового давления.
Рабочий диапазон частот перекрывается набором акустических радио-метров диаметром 10—30 мм.
Звуковое давление определяют по формуле (3).
Средняя квадратическая погрешность ряда измерений при воспроизведении звукового давления составляет 0,2 дБ.
Образцовые гидрофоны в диапазоне частот 100 кГц —10 МГц градуируют со средней квадратической погрешностью ряда измерений 0,5 дБ.
В зарубежных странах в качестве эталонных методов применяют главным образом метод взаимности, реализуемый как в камерах малого объема, так и в свободном поле.
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 187 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |