Гидрофоны ГИ55, 53401-13

Назначение

Гидрофоны ГИ55 (далее - гидрофоны) предназначены для преобразования звукового давления в водной среде в электрический сигнал с нормируемыми метрологическими характеристиками и измерений звукового давления в составе измерительной аппаратуры.

Описание

Принцип действия гидрофонов основан на прямом пьезоэлектрическом эффекте пьезокерамических материалов: при воздействии звукового давления на поверхность пьезокерамического элемента на его электродах возникает электрическое напряжение, пропорциональное действующему давлению.

Конструктивно гидрофон представляет собой гидроакустическую головку, содержащей пьезокерамический чувствительный элемент (далее пьезоэлемент) и предварительный усилитель, размещенные в герметичном корпусе с кабелем, заканчивающимся соединительной вилкой (конструкция гидрофона неразборная). Пьезоэлемент гидроакустической головки покрыт эластичным звукопрозрачным компаундом, поверх которого нанесен тонкий металлизированный слой, обеспечивающий эффективную экранировку пьезоэлемента от внешних электрических полей и его защиту от проникновения молекул воды через компаундное покрытие к электродам пьезоэлемента. Для механической, гидролитической и химической защиты металлизированного покрытия пьезоэлемент залит вторым слоем эластичного звукопрозрачного компаунда. Малошумящий предварительный усилитель собран по схеме неинвертирующего усилителя напряжения.

Блок коммутации обеспечивает соединение гидрофона с измерительной аппаратурой, подачу напряжения питания и дистанционное переключение режимов работы. Общий вид гидрофона приведен на рисунке 1. Пломбирование блока коммутации от несанкционированного доступа выполняется на его тыльной стороне (донышке).

Гидрофоны имеют два режима работы: режим измерений и режим измерений собственных шумов. В режиме измерений гидрофон преобразует звуковое давление в водной среде в пропорциональное выходное напряжение. В этом режиме пьезоэлемент подключен к входу предварительного усилителя. В режиме измерений собственных шумов к входу предварительного усилителя подключен емкостной эквивалент пъезоэлемен-та, в то время как сам пьезоэлемент отключен и закорочен. Переключение режимов работы осуществляется по цепи управления путем подачи с блока коммутации управляющих импульсов напряжения 12 В положительной или отрицательной полярности с длительностью от 0,1 до 1 с.

Технические характеристики

Диапазон рабочих частот, Гц............................................................................ от 2 до 125000.

Верхний предел динамического диапазона (относительно 20 мкПа) при коэффициенте

нелинейных искажений не более 1 %, дБ, не менее...........................................................130.

Номинальный уровень чувствительности на частоте 80 Гц относительно

1 мкВ/Па, дБ............................................................................................................. от 86 до 94.

Температурный коэффициент уровня чувствительности в диапазоне температур от

минус 4 до 35 °С, дБ/°С, не более......................................................................................0,03.

Изменение уровня чувствительности при изменении гидростатического давления на

каждые 0,1 МПа, дБ, не более............................................................................................0,03.

Неравномерность частотной характеристики чувствительности в диапазоне рабочих

частот, дБ, не более.................................................................................................................9.

Неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости в рабочем угловом секторе ± 180° в диапазоне частот треть октавного ряда от 63 до 125 кГц,

дБ, не более..............................................................................................................................3.

Неравномерность диаграммы направленности в вертикальной плоскости в рабочем угловом секторе ± 30° относительно нормали к оси гидрофона в диапазоне частот треть октавного ряда от 63 до 125 кГц, дБ, не более................................................................................4.

Пределы допускаемой относительной погрешности уровня чувствительности при доверительной вероятности P = 0,95, дБ................................................................................. ±1,5.

Уровень эквивалентного шумового давления (относительно 20 мкПа), дБ, не более......50.

Минимальное сопротивление нагрузки, кОм.......................................................................10.

Максимальная емкость нагрузки, нФ..................................................................................1,5.

Габаритные размеры гидрофона без учета длины кабеля (диаметр х длина),

мм, не более................................................................................................................ 18 х 230.

Масса (с кабелем), кг, не более............................................................................................. 0,3.

Параметры электропитания:

-    напряжение постоянного тока, В..................... от минус 14 до минус 10; от 10 до14;

-    сила тока покоя, потребляемого гидрофоном, мА, не более..................................20.

Рабочие условия эксплуатации:

-    рабочая среда.................................................................... морская или пресная вода;

-    температура водной среды, °С........................................................ от минус 4 до 35;

-    избыточное гидростатическое давление, МПа, не более.........................................4.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульные листы руководства по эксплуатации МГФК.406231.109 РЭ, формуляра МГФК.406231.109 ФО типографским способом и гравировкой на корпусе гидрофона.

Комплектность

Комплект поставки гидрофонов приведен в таблице 1 Таблица 1 - Комплектность

Поверка

осуществляется по документу МГФК.406231.109МП «Инструкция. Гидрофон ГИ55. Методика поверки», утвержденному руководителем ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИФТРИ» в марте 2013 г.

Средства поверки: государственный первичный специальный эталон единицы звукового давления в воде

ГЭТ 55-2011 (установка Э-2).

Рабочий эталон 2-го разряда единицы звукового давления в водной среде (Измерительная установка УГГ1): диапазон частот от 1 до 250 кГц, доверительная относительная погрешность градуировки (поверки) измерительных гидрофонов при доверительной вероятности P = 0,95 не более 1 дБ.

Сведения о методах измерений

Гидрофон ГИ55. Руководство по эксплуатации МГФК.406231.109 РЭ.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к гидрофонам ГИ55

ГОСТ РВ 51235-98. Гидрофоны измерительные. Общие технические требования и методы испытаний.

МИ 1620-92. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений звукового давления в водной среде в диапазоне частот 110-2 - 1106 Гц.

МГФК.406231.109 ТУ Гидрофон ГИ55. Технические условия.

Лист № 4 Всего листов 4

Рекомендации к применению

Гидрофоны ГИ55 применяются при выполнении работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.