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.
гидрофон
Блок коммутации
кабель
Рисунок 1 - Фотография общего вида гидрофона ГИ55
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
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
Изменение уровня чувствительности при изменении гидростатического давления на каждые 0,1 МПа, дБ, не более
Неравномерность частотной характеристики чувствительности в диапазоне рабочих частот, дБ, не более
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
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
Пределы допускаемой относительной погрешности уровня чувствительности при доверительной вероятности P = 0,95, дБ
Уровень эквивалентного шумового давления (относительно 20 мкПа), дБ, не более
Минимальное сопротивление нагрузки, кОм
Максимальная емкость нагрузки, нФ
Габаритные размеры гидрофона без учета длины кабеля (диаметр х длина), мм, не более ................................................................................................................ 18 х 230.
Масса (с кабелем), кг, не более
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
| Наименование изделия | Обозначение изделия | Количество, шт. |
| Гидрофон ГИ55 | МГФК.406231.109 | 1 |
| Блок коммутации | МГФК.441451.001 | 1 |
| Кабель | МГФК.685631.119-02 | 1 |
| Кабель | МГФК.685631.108 | 1 |
| Руководство по эксплуатации | МГФК.406231.109 РЭ | 1 |
| Формуляр | МГФК.406231.109 ФО | 1 |
| Методика поверки | МГФК.06231.109 МП | 1 |
| Футляр | МГФК.323366.023 | 1 |
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 документы
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 Г10-2 - V106 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.
