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 2. СВОЙСТВА АКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙМеханические свойства. Подвижная система ЭАП обладает механическим сопротивлением, которое определяется по формуле (XII. 3). Это сопротивление обычно имеет резонансный характер.
Рис. XII. 1. Механические свойства ЭАП: а — схема подвижной части ЭАП; б — эквивалентная механическая схема системы с одним резонансом; в — частотная характеристика системы Вообще говоря, резонансов в подвижной системе может быть много. Однако чаще всего приходится считаться с одним из них. Механическая система, изображающая такую подвижную часть, показана на рис. XII. 1, а и б. Массивный элемент Соотношение между амплитудой силы
Три случая для разных областей частот изображены на рис. XII. 1, в. При конструировании ЭАП обычно пользуются одной из приведенных выше трех областей работы механической подвижной системы. Электрические свойства, определяемые величиной Акустические свойства описываются направленностью и сопротивлением излучения. Направленность акустического преобразователя. Взаимодействие с акустическим полем или полем вибраций зависит от соотношения размеров акустической системы и длины волны звука в среде, с которой связан преобразователь и, кроме того, от соотношения межу этими же размерами и расстоянием до данной точки поля (или до источника звука). Акустическая часть излучателя или приемника (его «антенна») обладает чувствительностью, зависящей от направления прихода звуковой волны. В большинстве случаев максимальная чувствительность совпадает с осью антенны. Простейшими видами характеристик направленности являются следующие. Ненаправленная характеристика Такими характеристиками, не зависящими от частоты, обладают антенны, размер которых меньше 1/6 длины волны принимаемых колебаний. Характеристики направленности антенн, сравнимых с длиной волны и больших ее, существенно зависят от конфигурации антенны. Антенна в виде плоского диска имеет характеристику (диаграмму) направленности вида
где а — радиус диска; К — длина волны. Антенна в виде прямоугольной пластины имеет характеристику:
где
Формулы для дисковой и прямоугольной антенн являются точными только в том случае, если антенны лежат на плоской неподвижной границе полупространства. Однако в тех случаях, когда
Рис. XI 1.2. Акустические свойства ЭАП: а — ненаправленная характеристика; б — направленная косинусоидальная характеристика; в — кардиоидная характеристика; г — диаграмма направленности прямоугольной пластины Если необходимо получить узконаправленные характеристики, прибегают к групповым антеннам. Антенны каждого из акустических элементов при этом малы по сравнению с длиной волны. Если элементы групповой антенны не направлены и чувствительности всех элементов одинаковы, то для группы из
где
Ф — угол между перпендикуляром к прямой, на которой расположены акустические элементы, и направлением прихода волны. Располагая большое число элементов на плоскости диска или прямоугольника, можно получать диаграммы направленности, близкие по форме к диаграммам плоской, круглой или прямоугольной антенны.
Рис. XII.3. К определению запаздывания волны: а — запаздывание волны к Для расчета диаграммы направленности группы акустических элементов сложной конфигурации можно воспользоваться тем, что она представляет собой произведение соответствующих значений диаграммы такой же группы, но ненаправленных элементов, на значения характеристик Ф, образующих исходную группу. Путем введения звеньев с заданным затуханием в цепи каждого элемента и переключения полярности их выходов можно изменять характеристику направленности, добиваясь уменьшения амплитуд побочных лепестков диаграммы направленности, что важно в следящих и пеленгационных системах. Фазовое опережение плоской волны, приходящей под углом к
Поэтому, введя контуры в электрические цепи приемников так, чтобы создать запаздывание по фазе
сдвигают максимум диаграммы направленности на угол
Острота главного максимума диаграммы направленности уменьшается при увеличении Для поворота диаграммы направленности, формируемой из группы акустических элементов, на любой угол в пределах
где
Ф — угол прихода плоской волны по отношению к 00. Считая, что элемент на 00 соответствует В соответствии с этой величиной и должны выбираться фазовые запаздывания в электрических цепях ЭАП. При использовании сигнала с широким спектром частот (например, импульсных или шумовых) электрические напряжения, полученные от отдельных акустических элементов группы, следует задержать по времени относительно друг друга так, чтобы при приходе волны с направления, по которому «нацеливается» максимум чувствительности группы, запаздывания волны к отдельным элементам компенсировались электрическими задержками (сдвигами фаз, пропорциональными частоте в диапазоне частот спектра сигнала). При практическом осуществлении направленных групп акустических элементов необходимо соблюдение идентичности частотно-фазовых характеристик чувствительности самих элементов группы. Это особенно сложно, когда элементы работают в области своего механического резонанса. Все сказанное выше относится в равной степени к акустическим излучателям, работающим в газообразной или жидкой среде. Элементы, излучающие в твердые тела, не имеют столь простых характеристик направленности, так как в упругом теле колебаниями элемента возбуждаются одновременно разные типы волн (сжатия, сдвига, поверхностные), которые могут переходить друг в друга. Сопротивление излучения ЭАП. При колебаниях излучающей поверхности АИ возникают акустические переменные давления в среде, которые, в свою очередь, создают силы давления на рабочей поверхности элемента. Во всех практических случаях активная и реактивная составляющие сопротивления излучения определяются по формулам
где с — скорость звука в среде;
При расчетах акустических излучателей При расчете приемников
|
1 |
Оглавление
|