Оценка достоверности проводимых измерений

Как в начальный период, так и в процессе проведения измерений необходимо быть уверенным в том, что регистрируемые прибором или визуально значения характеризуют измеряемые сигналы, а не какие-нибудь случайные. Наиболее правильным и надежным методом оценки достоверности акустического сигнала является измерение его значения акустическими средствами и измерение характера выходного сигнала.

Например, можно разделить излучатель и приемник звукоизолирующей перегородкой, прокладкой, кожухом и оценить изменение сигнала. Если известна ориентировочная звукоизоляция используемой перегородки (она должна быть меньше 10−15 дБ), то можно ожидать и соответствующего изменения сигнала. Другой способ заключается в проверке изменения расстояния между излучателем и приемником. При этом также должно фиксироваться заметное изменение сигнала.

Импульсный режим работы позволяет в лабораторных условиях наблюдать на экране осциллографа характер регистрируемого сигнала. Возбуждающий электрический импульсный сигнал (при правильном выборе параметров импульса) в момент регистрации принимаемого импульса на временной развертке осциллографа по отношению к возбуждающему соответствует задержке r/с, где r — расстояние между излучателем и приемником, с — скорость распространения звука в среде. Электромагнитные волны, которые могут вызвать наводку, распространяются с неизмеримо большей скоростью, чем звуковые, поэтому наводка будет по времени практически совпадать с возбуждающим сигналом.

После того как определена достоверность измеряемого сигнала, должна быть осуществлена регистрация помехи, т. е. того отклонения показаний регистрирующих приборов, которое соответствует отсутствию сигнала.

Помехи акустическим измерениям подразделяют на механические и электрические. К механическим относятся помехи, воздействующие на измеряемое поле или непосредственно на электроакустический преобразователь. Их источниками могу быть внешние воздействия, например, производственные шумы, шумы ветра, работающих агрегатов и т. д. От этих шумов можно частично избавиться, выбирая подходящее время и место проведения измерений и звукоизолируя помещения.

В лабораторных измерениях, выполняемых обычно в помещениях ограниченного объема — заглушенных камерах, бассейнах и т. д., внешние шумы мало влияют на результаты измерений. Эти помещения строят с хорошей звукоизоляцией. Однако при измерениях возникает акустическая помеха, вызываемая излученным сигналом, попадающим на приемник после однои многократного отражения от поверхностей помещения.

Распространено неправильное мнение, что в заглушенных помещениях отражение от поверхностей настолько мало, что с ним можно не считаться. На самом деле влияние отраженных сигналов определяется не столько уровнем заглушения, сколько отношением между излучаемым в помещении сигналом и сигналом, который должен быть принят. Поглощение или звукоизоляцию образца, если ожидается, что принимаемый сигнал в десятки раз меньше излученного, при таких условиях определить практически невозможно. Требуется импульсный или корреляционный режим работы.

К электрическим помехам относятся паразитные обратные связи и наводки. Под паразитной наводкой понимается передача напряжения сигнала из одного элемента в другой, не предусмотренная его схемой и конструкцией. Она появляется при наличии паразитной связи между этими элементами, приводящей к появлению на выходе сигналов, не соответствующих измеряемому. Кроме того, эта наводка может возбудить усилитель или изменить его характеристики.

Чаще всего встречается паразитная связь через общее сопротивление — внутреннее сопротивление и соединительные провода источников питания и схем управления электронных устройств. Паразитная связь может быть индуктивной, емкостной и смешанной.

При наличии сильных электромагнитных полей, создаваемых излучающими элементами большой мощности, даже очень слабая связь может оказаться достаточной для наведения паразитных сигналов в высокочастотных усилительных цепях. Наводку вызывают также и броски токов и напряжении питания при срабатывании различных реле, не говоря уже о колебаниях напряжения.

Наводки устраняют путем правильного соединения между собой элементов схем и экранирования путей распространения электрического, магнитного и электромагнитного полей.

Уровень помех в акустическом измерительном тракте вне зависимости от их происхождения оценивают в эквивалентных значениях измеряемой величины (давление, смещение, ускорение). С точки зрения оценки результатов измерений важно знать, — когерентна ли помеха полезному сигналу, т. е. связаны ли между собой фазы полезного сигнала и помехи.

Правильная постановка измерений требует, чтобы когерентная помеха была меньше измеряемого сигнала (т.е. суммы сигнала и помехи) на 20 — 25 дБ, а некогерентная помеха — на 15 — 20 дБ (при допустимой погрешности 1 дБ). Измерения с меньшей разницей допустимы только в виде исключения.

После того, как установлен, что помеха значительно меньше сигнала, должна быть проконтролирована линейность измерительного тракта. В лабораторных условиях это делается путем некоторого изменения величины электрического сигнала, возбуждающего электроакустический излучатель. В такое же число раз (обычно в 2 раза, т. е. на 6 дБ) должен изменяться сигнал на выходе. излучатель звук преобразователь шум Если этого не происходит, возбуждающий сигнал должен быть уменьшен до такой величины, чтобы всякое его изменение вызывало соответствующее изменение выходного сигнала. При необходимости точных измерений надо полностью снимать амплитудную характеристику измерительного тракта.

При измерениях шумов в натурных условиях, когда нет возможности регулировать измеряемый сигнал, необходимо убедиться в линейности тракта путем переключения ступенчатых регуляторов усиления.

Ключевые слова: оценка достоверности измерений, помехи, когерентный, наводки, сигнал, линейность, измерительный тракт.

Контрольные вопросы Как осуществляется оценка достоверности проводимых измерений?

Что относится к электрическим помехам?

Как устраняются электрические помехи?

Как должны соотноситься уровни помехи и полезного сигнала?

Как проверяется линейность измерительного тракта?