А.Е. Исаев, А.М. Поликарпов

ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия;
isaev@vniiftri.ru

«Альманах современной метрологии» № 2 (42) 2025, стр. 133–157

УДК 534.6.08

Аннотация. Приведены примеры решений измерительных задач с использова­нием для обработки данных преобразования Гильберта. Отмечены особенности реали­за­ции преобразования Гильберта на основе быстрого преобразования Фурье (БПФ). Рассмотрены подходы к оцениванию момента установления кратковременного тонального импульса по поведению его огибающей, мгновенных значений фазы и частоты. Продемонстрирована плодотворность применения к гидрофону по­нятия минимально-фазовой системы в сочетании с возможностями обработки ампли­тудно-частотной характеристики с использованием преобразования Гильберта. Рассмотрен акустический способ определения эффективного радиуса гидрофона. Предложен новый вариант фазоимпульсного метода для измерения времени рас­про­странения звукового импульса от излучателя к приёмнику. Обсуждаются при­ёмы, позволяющие преодолеть ограничения, накладываемые на точность измерений частотно-временным соотношением неопределённостей, и преимущества предло­женных подходов в сравнении с известными.

Ключевые слова: обработка измерительных данных, минимально-фазовая систе­ма, преобразование Гильберта, тональный импульс, переходной процесс, эффектив­ный радиус гидрофона, время распространения звукового импульса от излучателя к приёмнику.

Цитируемая литература

1. Leonhardi Euleri Opera omnia: sub auspiciis Societatis Scientiarum Naturalium Hel­veticae / edenda curaverunt Ferdinand Rudio, Adolf Krazer, Paul Stäckel. — Lipsiae [Leipzig]; Berolini [Berlin]: Typis et in aedibus B.G. Teubneri, 1911.

2. Cooley J.W., Tukey J.W. An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series // Mathematics of Computation. — 1965. — V. 19. — № 90. — P. 297–301.

3. Fourier J.-B.-J. Théorie analytique de la chaleur. — Paris: Firmin Didot père et fils, 1822. — OCLC 2688081.

4. Hilbert D. Grundzüge einer allgemeinen Theorie der linearen Integralgleichungen // Integralgleichungen und Gleichungen mit unendlich vielen Unbekannten / Hilbert, E. Schmidt; A. Pietsch (ed). — Teubner–Archiv zur Mathematik. — 1989. — V. 11. — Vieweg+Teubner Verlag. — DOI: 10.1007/978-3-322-84410-1_1.

5. Исаев А.Е. Уменьшение влияния переходного процесса при градуировке гид­ро­фонов по полю на низких частотах с использованием квадратурно-дополнен­ных гармонических сигналов // Измерительная техника. — 2010. — № 4. — С. 20–24.

6. Hayman G., Robinson S.P. Phase calibration of hydrophones by the free-field reci­procity method // Proceedings of Meetings on Acoustics / ECUA 2012 11th European Conference on Underwater Acoustics, 2–6 July 2012, Edinburgh, Scotland. — 2012. — V. 17. — № 1. — 070026.

7. Исаев А.Е., Матвеев А.Н., Поликарпов А.М., Щерблюк Н.Г. Измерение фазо­час­тотной характеристики чувствительности гидрофона по полю методом вза­им­ности // Измерительная техника. — 2013. — № 6. — С. 56–59.

8. Пат. 2787353, МПК H04R 29/00. Способ определения фазочастотной характерис­тики гидрофона по его амплитудно-частотной характеристике чувствительности / А.Е. Исаев, Б.И. Хатамтаев; патентообладатель Федеральное агентство по тех­ни­ческому регулированию и метрологии (РОССТАНДАРТ). — № 2022111196; заявл. 25.04.2022; опубл. 09.01.2023, Бюл. № 1.

9. Исаев А.Е., Поликарпов А.М. Представление частотной характеристики гидро­фона формулой как практическая целесообразность и расширение возможно­стей цифровой платформы метрологии // Альманах современной метрологии. — 2024. — № 2 (38). — С. 89–105.

10. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учеб­ник для бакалавров. — 12-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2016. — 701 с.

11. Yoshioka M. Difference between nominal and measured active element sizes of hyd­ro­phones // Japanese Journal of Applied Physics. — 2008. — V. 47. — № 5S. — 3926–3928. — DOI: 10.1143/JJAP.47.3926.

12. Исаев А.Е., Хатамтаев Б.И. Эквивалентный размер и акустический центр изме­рительного гидрофона // Измерительная техника. — 2022. — № 12. — С. 58–63.

13. Заявка на изобретение № 2024134603. Способ определения фазочастотной характеристики при периодических поверках гидрофона / А.Е. Исаев. — Прио­ри­тет от 19.11.2024 г.

14. Заявка на изобретение № 2024134602. Фазоимпульсный способ определения вре­мени распространения звуковой волны от излучателя к приёмнику / А.Е. Исаев. — Приоритет от 19.11.2024 г.

15. Luker L.D., Van Buren A.L. Phase calibration of hydrophones // The Journal of Acou­stical Society of America. — 1981. — V. 70. — № 2. — P. 516–519.

16. ГОСТ Р 8.942-2017. Лазерные кристаллы (калиевые вольфраматы редкоземель­ных элементов). Упругие константы. Упругооптические модули для изотроп­ной дифракции. — М.: Стандартинформ, 2019. — 18 с.

Статья поступила в редакцию: 18.12.2024 г.
Статья прошла рецензирование: 28.04.2025 г.
Статья принята в работу: 29.04.2025 г.

Полные тексты статей доступны в печатных номерах журнала по подписке и при покупке отдельных номеров у издателя.
Также полные тексты статей размещаются в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.

Предыдущая статья ……. Содержание