ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общее исследование акустической волны, излучаемой колеблющейся пластинкой из "Колебания и волны Введение в акустику, радиофизику и оптику Изд.2 " Для подводной акустической локации (см. гл. VI, 6) применяются акустические волны с частотой, лежащей далеко за пределами слышимо-ч ти, —ультразвуки частоты порядка 10 —10 герц ). Это делается главным образом для того, чтобы можно было посылать остро направленные пучки излучения как мы увидим, для акустических излучателей существует соотношение между остротой направленности, длиной волны и размерами излучателя, аналогичное выведенному в 4, 5 для сложных антенн. [c.314] Задачу о диаграмме направленности излучения пластинки мы легко решим, рассматривая пластинку как предельный случай целесообразно придуманной дву-жерной решетки. [c.315] Таким образом, в пределе двумерная решетка превраш ается в прямоугольный поршень, колеблюш ийся как целое. Излучение такого поршня, очевидно, —такое же, как излучение прямоугольной пластинки длины и ширины О у, колеблюш ейся по толш,ине. [c.316] Таким образом, и здесь направленность в той и другой плоскостях тем острее, чем меньше отношение длины к соответствующему размеру излучающей системы. Для того чтобы получить = 1° при размере пластинки 5 см, необходима длина волны около 1 мм. Это соответствует в воде частоте колебания около 1,5 мегагерц, т. е. частоте, лежащей в радиодиапазоне. [c.316] Подчеркнем, что при данной длине волны в случае пластинки (как и в случае решетки, см. 5) требования острой направленности излучения и компактности (малых размеров) излучающей системы противоречат друг другу. Большая направленность несовместима, грубо говоря, с большой компактностью она требует громоздкой излучающей системы. Смягчение этого противоречия возможно только путем уменьшения длины волны ). [c.317] Рассмотрение с единой точки зрения всей структуры волны, излучаемой пластинкой,—рассмотрение, охватывающее как область больших (/ 1), так и область средних (т 1) и малых р 1) значений волновога параметра,—представляет очевидный интерес. Такое рассмотрение будет дано в этом параграфе. [c.318] Метод исследования, который мы будем применять, заключается в следующем. [c.318] интенсивность убывает при фиксированном направлении на блюдения обратно пропорционально квадрату расстояния (сферическая волна), распределение интенсивности по направлениям не зависит от г . Диаграмма направленности в любой плоскости, содержащей ось у, имеет вид, соответствующий рис. 305. Ширина центрального лепестка тем меньше, чем больше длина пластинки. [c.319] Интегралы Френеля не берутся в элементарных функциях, но для них составлены таблицы и графики (рис. 308), которыми мож-но воспользоваться для вычисления выражений (8.45). Затем уже легко найти амплитуду и фазу колебания (8.42). [c.321] Эти колебания можно записать с помощью единой формулы = Ау-соз где = пАу (п = 0, 1, 2,. . . ). [c.321] Это соотношение изображено графически на рис. 310. [c.322] Представим себе точку, движущуюся вдоль кривой С. Пусть точка выходит из начала координат (у = 0) и движется в сторону возрастания и. [c.322] Отсюда ясно, что кривая С есть двойная спираль с последовательно уменьшающимися в обе стороны витками, расположенными в первом и третьем квадрантах. Эта спираль (назы- э-ваемая спиралью Корню) изображена на рис. 311. [c.323] Это—уравнение цилиндрической волны (ср. гл. V, 2). [c.325] ОТ заключенной между плоскостями, перпендикулярными к ее большой оси и проходящими через ее концы, части цилиндрической волны (8.51). [c.327] в области малых р звуковое поле имеет размер по направлению, параллельному длине пластипкп, практически не зависящий от R (прямолинейное распространение), равный длине пластинки и, следовательно, тем меньший, чем она короче. В области больших р звуковое поле имеет по этому направлению размер, пропорциональный R (веерообразное рас-пространенпе) и порядка kR/Dy раствор веера тем больше, чем короче излучающая пластинка. Наши выводы иллюстрирует рис. 315. [c.327] Выражение (8.56) отличается от (8.49) только постоянным множителем,. Для исследования интеграла можно снова воспользоваться спиралью Корню. [c.328] Это—уравнение плоской волны. В ней смещение = Л sin ( ai —/ z), чего и следовало ожидать на основании (6.55). [c.329] Можно сказать и так. В области малых р волновой пучок имеет практически вид параллелепипеда, основанием которого является излучающая грань пластинки здесь его поперечные размеры можно считать равными О у., В у. В области больших р волновой пучок расширяется по мере увеличения 2 и имеет поперечные размеры порядка пропорциональные расстоянию от излучателя и длине волны и обратно пропорциональные соответственным размерам излучающей пластинки. [c.330] Вернуться к основной статье