А.М. Еняков, С.И. Кузнецов

ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия
enyakov@vniiftri.ru,
sergantex@vniiftri.ru

«Альманах современной метрологии» № 3 (27) 2021, стр. 85–103

УДК 006.91 : 534-14

Аннотация. Рассмотрены особенности применения плёнки из полиэтилентерефталата толщиной в несколько микрометров для отслеживания колебательного смещения в ультразвуковой волне в диапазоне частот от 1 до 20 МГц с дальнейшим пересчётом колебательной скорости в акустическое давление при калибровке гидрофонов. Одна из сторон плёнки покрыта тонким слоем металла для улучшения отражения лазерного луча интерферометрического измерителя амплитуд смещения. Показано, что адекватность колебаний плёнки и частиц воды в падающей ультразвуковой волне зависит от акустического сопротивления и толщины плёнки. Рассчитаны частотные зависимости коэффициента прохождения ультразвуковой волны для введения поправок в результаты измерения колебательной скорости плёнки различной толщины и оценены неопределённости этих поправок.

Ключевые слова: калибровка гидрофонов, колебательная скорость, лазерный интер­ферометр, плёнка ПЭТ, ультразвук.

Цитируемая литература

1. IEC 62127-2:2017 Underwater acoustics. Hydrophones. Part 2: Calibration for ultrasonic fields up to 40 MHz. — European Committee for Electrotechnical Standardization, 2007.

2. ГОСТ Р МЭК 62127-2-2009. ГСИ. Гидрофоны. Общие требования к методикам калибровки в частотном диапазоне до 40 МГц. — М.: Стандартинформ, 2011.

3. Koukoulas T. et al. Particle velocity measurements using heterodyne interferometry and Doppler shift demodulation for absolute calibration of hydrophones // Proceedings of the 11^th European Conference on Underwater Acoustics. — UK, Edinburgh, 2012.

4. Drain L.E., Scruby C.B. Laser Ultrasonics. — New York: Adam Hilger, 1990. — 223–274.

5. Bacon D.R. Primary Calibration of Ultrasonic Hydrophones Using Optical Interferometry // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. — 1988. — V. 35. — No. 2.

6. Esward T.J., Robinson S.P. Extending the frequency range of the National Physical Laboratory primary standard laser interferometer for hydrophone calibrations to 60 MHz // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control — 1999. — 46(3). — P. 737–744.

7. Koch Ch., Molkenstruck W. Primary calibration of hydrophones with extended frequency range 1–70 MHz using optical interferometry // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. — 1999. — 46. — No. 5. — P. 1303–1314.

8. Weber M., Wilkens V. Using a heterodyne vibrometer in combination with pulse excitation for primary calibration of ultrasonic hydrophones with amplitude and phase // Metrologia. — 2017. — 54. — No. 4. — P. 432–444.

9. ГОСТ 24234-80. Пленка полиэтилентерефталатная. Технические усло­вия. — М.: Издательство стандартов, 1992.

10. Bickley C.J., Zeqiri B., Robinson S.P. Providing primary standard calibrations beyond 20 MHz // Journal of Physics: Conference Series. — 2004. — V. 1. — 20–25.

11. Koukoulas T., Theobald P., Robinson S., Hayman G., Moss B. Particle velocity measurements using heterodyne interferometry and Doppler shift demodulation for absolute calibration of hydrophones // Journal of the Acoustical Society of America (POMA). — 2012. — 17. — P. 70022: 1–10.

12. Wang Min, Koukoulas T., Xing Guangzhen, He Longbiao, Yang Ping, Zhang Yue Measurement of underwater acoustic pressure in the frequency range 100 to 500 kHz using optical interferometry and discussion on associated uncertainties // Proceedings 25^th International Congress on Sound and Vibration. — Hiroshima, 2018. — P. 1–6.

13. Ping Yang, Guangzhen Xing, Longbiao He Calibration of high-frequency hydrophone up to 40 MHz by heterodyne interferometer // Ultrasonics. — 2014. — 54. — P. 402–407.

14. Preston R.C., Robinson S.P., Zeqiri B., Esward T.J., Gelat P.N. and Lee N.D. Primary calibration of membrane hydrophones in the frequency range 0.5 MHz to 60 MHz // Metrologia. — 1999. — 36. — P. 331–343.

15. Koch Ch., Ludwig G., Molkenstruck W. Calibration of a fiber tip ultrasonic sensor up to 50 MHz and the application to shock wave measurement // Ultrasonics. — 36. — 1998. — P. 721–725.

16. Weber M., Wilkens V. Using a heterodyne vibrometer in combination with pulse excitation for primary calibration of ultrasonic hydrophones in amplitude and phase // Metrologia. — 2017. — V. 54. — P. 432–444.

17. Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. — М.: Изд-во Московского университета, 1960.

18. ГОСТ 17035-86 Пластмассы. Методы определения толщины плёнок и листов. — М.: Издательство стандартов, 1988.

19. ГОСТ 10388-81 Микрометры настольные со стрелочным отсчётным устройством. Технические условия.

Статья поступила в редакцию: 07.06.2021 г.
Статья прошла рецензирование: 15.06.2021 г.
Статья принята в работу: 01.07.2021 г.

Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.