Главная > Электроакустика
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

4.3. АНТЕННЫ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Основные характеристики

Электроакустические аппараты представляют собой комбинацию электромеханического преобразователя и механико-акустического преобразователя — акустической антенны, связывающей электромеханический преобразователь с акустическим полем. Рассматривая электроакустический аппарат — преобразователь в целом, можно, конечно, считать звуковое давление и скорость частиц

в поле координатами на одной стороне преобразователя, а напряжение и ток на другой, не выделяя антенны. Однако свойства антенны представляют самостоятельный интерес. Поэтому полезно охарактеризовать основные типы антенн.

Акустическая антенна как механико-акустическая система характеризуется с механической стороны — ее механическим сопротивлением, состоящим из механического сопротивления колеблющегося устройства, излучающего звук, и сопротивления реакции звукового поля — сопротивления излучения. С акустической стороны антенна характеризуется ее акустической чувствительностью и коэффициентами направленности и концентрации излучения. Акустические характеристики определяются для дальней зоны (рис. 4.3) — зоны Фраунгофера.

Рис. 4.3. Определение зоны Фраунгофера

Для зоны Фраунгофера фазовая разность хода между фронтами плоской и сферической волн в пределах угла, под которым видна антенна из точки излучения, расположенной на оси антенны, мала по сравнению с длиной волны звука. Обычно считается достаточным условие На расстояниях чувствительность излучающей антенны меняется обратно пропорционально а коэффициенты направленности и концентрации не зависят от расстояния

Чувствительностью излучающей антенны называют отношение звукового давления, создаваемого антенной на заданном расстоянии, к скорости колебаний поверхности антенны в некоторой точке, выбранной за опорную (обычно это центр антенны, т. е. точка, соответствующая месту приложения силы со стороны электромеханического преобразователя к антенне). Чувствительность приемной антенны определяют как отношение силы, развиваемой плоской звуковой волной на поверхности антенны, к звуковому давлению в этой волне в отсутствие антенны, т. е. в отсутствие искажений поля дифракцией волн около антенны. Сопротивлением излучения антенны называют отношение силы реакции со стороны звукового поля на излучающую поверхность антенны к скорости в

опорной точке. Для всякой антенны, обладающей направленностью излучения, можно указать некоторое главное, или осевое, направление, из которого антенна с данного расстояния видна под наибольшим углом, и в котором, как правило, главным образом происходит излучение (или прием) акустических волн. Чувствительность антенны в этом направлении носит название осевой чувствительности.

Поместим акустическую антенну излучателя в начало системы полярных координат и направим ось симметрии антенны вдоль радиуса Измеряя поле в направлении на заданном расстоянии можно найти зависимость чувствительности от углов

Взяв отношение к чувствительности в направлении оси на том же расстоянии, получим зависимость, называемую характеристикой направленности излучателя:

Аналогичным путем определяют и характеристику направленности приемной антенны:

Обычно осевое направление совпадает с осью симметрии самой антенны и ее характеристики направленности. В большинстве случаев в направлении оси симметрии чувствительность имеет максимальное значение.

Если известна величина и давление которое развивает антенна-излучатель на оси на расстоянии то можно подсчитать полную акустическую мощность излучения. Звуковое давление (рис. 4.4) при помощи характеристики направленности можно записать в виде: Если достаточно велико, то интенсивность звуковых волн в этой точке можно определить как для плоской волны: Тогда мощность акустических волн, проходящая через элемент сферы радиуса составит и вся искомая мощность будет:

Для антенны, не обладающей направленностью, звуковое давление на заданном расстоянии во всех направлениях одинаково и Такая антенна, очевидно, излучала бы мощность

Эффективность направленной антенны, создающей такую же интенсивность в направлении оси, что и ненаправленная, оценивается отношением:

Это отношение называется коэффициентом осевой концентрации. Если осевое направление является осью круговой симметрии характеристики направленности, то эта последняя является функцией одного угла. Из рис. 4.5 видно, что в качестве элемента поверхности можно в этом случае взять кольцевой пояс радиуса и шириной и произвести интегрирование в пределах

Рис. 4.4. К подсчету мощности излучения антенны

Рис. 4.5. Случай осевой симметрии характеристики направленности

Тогда выражение коэффициента концентрации для важного частного случая симметричной характеристики направленности примет вид:

Характеристики направленности как приемной, так и излучающей антенн являются функциями частоты и графически изображаются обычно в виде семейств характеристик для ряда значений частоты. Коэффициент осевой концентрации, очевидно, также функция частоты. Он служит для оценки эффективности не только излучающей антенны, но и приемной. При помощи этого коэффициента можно оценить защищенность приемника от мешающих источников акустических волн. Если на приемник действуют мешающие случайные акустические волны, которые приходят с равной вероятностью с любого направления, то создаваемые ими напряжения помех складываются некогерентно. Среднее значение напряжения помех, создаваемое на выходе приемника, будет соответствовать корню квадратному из суммы квадратов всех слагающихся напряжений. В предельном случае, когда источники помех равномерно распределены вокруг приемника, из каждого элемента воображаемой сферической поверхности, в центре которой находится приемник, поступает элементарная мощность помех

Этой величине соответствует на зажимах приемника квадрат напряжения:

где напряжение, которое получилось бы при падении плоской волны давления на ненаправленный приемник с той же чувствительностью. Полное напряжение помех найдем, проинтегрировав (4.18):

Отношение напряжения помех возникающего на выходе ненаправленного приемника к напряжению, создаваемому тем же полем помех на зажимах направленного приемника (4.19), легко найти: Таким образом, служит мерой выигрыша, который дает направленный приемник по сравнению с ненаправленным благодаря тому, что напряжение помех, возникающее на его зажимах от равномерно распределенных в пространстве источников, меньше, чем у ненаправленного приемника, при равной чувствительности к полезному сигналу.

Отметим еще, что антенна данной конфигурации, работая как приемная и как излучающая, имеет одну и ту же характеристику направленности, следовательно, один и тот же коэффициент концентрации.

1
Оглавление
email@scask.ru