Ближнее поле поршневой диафрагмы

Ближнее поле поршневой диафрагмы вычисляется по формуле (11,8), пригодной для любых расстояний. Однако если исследуемые точки не лежат на оси, проведение вычислений встречается с большими трудностями. В этом случае расчет приходится вести при помощи сложных рядов.

Рис. 94

Такие расчеты проведены Штенцелем и представлены в форме графиков, на которых нанесены линии равного звукового давления (рис. 94, 95 и 96) для

(кликните для просмотра скана)

На графиках ясно видно возникновение зон минимального и максимального давлений на оси и по бокам от оси; точки на оси с давлением и соответствуют ранее вычисленным минимумам и максимумам (формулы (11,24) и Из графиков также вытекает, что если в точках с нулевым давлением на оси поток энергии равен нулю, то в окрестности зоны минимального давления лежат области с повышенным давлением, в которых вектор потока энергии больше среднего и направлен так, что поток обтекает зону минимального давления с тем, чтобы сконцентрироваться далее, в зоне максимального давления на оси. Давление на поверхности диафрагмы также имеет ряд максимумов и минимумов по концентрическим кругам; число их тем больше, чем меньше отношение

В связи с рассмотрением ближнего звукового поля возникает вопрос о законности весьма распространенного представления об излучении поршневой диафрагмой, при условии практически плоской волны. На этом представлении базируется, например, метод интерферометра Пирса. Как известно, в этом методе рефлектор, создающий стоячие волны, располагается в ближней зоне. Несмотря на то, что области максимумов и минимумов на оси явно чередуются в ближней зоне через интервалы, отличные от полуволны, реакция рефлектора на излучатель дает, как известно, максимумы и минимумы тока в цепи лампы точно через полволны. Точно так же при излучении стоячих волн от кварцевой пластинки методом Теплера максимумы и минимумы освещенности в видимой картине точно следуют через полволны, и фронты волн имеют плоскую форму.

Следует полагать, что в этих случаях играет роль средняя величина звукового давления по сечению, перпендикулярному к оси. Как было показано (см. 11,20 а), при импеданс диафрагмы стремится к величине и среднее по площади давление будет равно Такой же результат, по-видимому, будет иметь место с известным приближением и для сечений, отстоящих на некотором расстоянии от центра. Однако анализ этого вопроса пока еще не был проведен. Вычисление среднего давления по графику рис. 95 дает приближенные значения для различных расстояний сечения от диафрагмы; эти значения приведены в табл. 12.

Таблица 12 (см. скан)

Учитывая малую точность расчета по графику можно считать, что действительно среднее по сечению звукового пучка давление близко к величине соответствующему плоской волне. Дополнительно следовало бы показать, что усредненная фаза волны меняется с расстоянием по закону однако сделать такой расчет по графикам Штенцеля невозможно. Из приведенных соображений следует, что наложение прямой и обратной волн даже в ближней зоне должно давать плоские стоячие волны.