Рассеяние звука препятствиями

Таким образом, вопрос о радиационной силе в этом приближении сводится к определению поперечников поглощения и рассеяния звука препятствием, а также асимптотической плотности потока рассеянной энергии. [c.189]

Препятствие движется в звуковом поле не так, как двигался бы вытесненный объем среды в отсутствие препятствия, а совершает некоторое дополнительное движение. Рассеянная волна и есть поле, создаваемое этим дополнительным движением. Но такое же поле создавало бы данное тело, совершающее это дополнительное движение в покоящейся среде. Значит, задачу о рассеянии звука препятствием в звуковой волне можно свести к задаче об излучении звука в покоящейся среде. [c.351]

Пусть радиус рассеивающего цилиндра намного меньше длины волны звука ка 1). Если теперь для определения Ф воспользоваться формулой (18.39), то выражение (22.9) приведет к парадоксальному результату р > р1 , из которого следует, -1то рассеяние звука препятствием должно усиливать звуковое давление на оси главного максимума диаграммы излучателя. Это явно ошибочное заключение основано на том, что при выводе формулы (18.39) были отброшены все члены, имеющие порядок малости выше, чем (ка) . В частности, в формуле для Ф не учтены вещественные слагаемые, имеющие порядок (ка) . При вычислении же модуля комплексной величины (22.9) мнимые члены порядка (ка и вещественные члены порядка (ка) дают соизмеримые вклады. [c.167]

При решении задачи о рассеянии звука препятствием чаще всего интересуются параметрами поля вдали от препятствия в области Фраунгофера (г -> °°), где рассеянное поле можно представить в виде [c.183]

Наиболее разработана теория жидких волноводов. В них подробно изучены свободные и вынужденные колебания, рассеяние звука на препятствиях, изоляция звука и другие вопросы [73, 173, 202—204]. В меньшей степени исследованы твердые волноводы. В рамках линейной теории упругости точно решены лишь задачи о распространении волн в упругих цилиндре и слое [84, [c.190]

РАССЕЯНИЕ ЗВУКА НА ПРЕПЯТСТВИЯХ [c.193]

Рассеяние звука на препятствиях........................193 [c.224]

Задача о рассеянии звука. Метод, прн помощи которого в предыдущих параграфах строились приближенные решения различных граничных задач теории упругости, может быть применен и для приближенного решения многих других задач математической физики. Рассмотрим для примера задачу о рассеянии звука твердым препятствием. Эта задача приводится к интегрированию скалярного уравнения колебаний [c.356]

При наличии границ между двумя средами или к.-л. препятствий на пути распространения волны происходит отражение, преломление и дифракция звука. Если в среде имеются неоднородности, то происходит рассеяние звука, к-рое может существенно изменить простую картину Р. у. и в конечном счёте также вызывать затухание волны в первоначальном направлении распространения. При Р. у. в трубах, слоях и других волноводах проявляется ряд особенностей, свойственных волноводному распространению, а именно отсутствие характерного для свободного пространства убывания амплитуды волны из-за сферич. расхождения и зависимость характера Р. у. от соотношения между длиной волны звука и размерами волновода. [c.292]

Задачи о рассеянии от препятствий. В этих задачах задано звуковое поле и требуется найти, как оно изменится, если поместить в среду те или иные препятствия. Это — задачи об отражении и прохождении звука, а также дифракционные задачи. [c.17]

Рассеяние звука на препятствии [c.350]

В последних замечаниях мы стали делать заключения о рассеянии звука многими малыми препятствиями, чем еще по существу не занимались. Частотная зависимость поля, рассеиваемого многими препятствиями, — та же, что и для одного препятствия. Покажем, что при хаотическом расположении препятствий суммарная рассеянная мощность равна мощности, рассеиваемой одиночным препятствием, умноженной на общее число препятствий. Здесь следует различать два случая. Если расстояния между соседними препятствиями велики по сравнению с длиной волны, то, как видно из 97, мощности, рассеиваемые отдельными препятствиями, которые мы рассматриваем как вторичные излучатели , просто складываются. [c.356]

В этом случае и направление колебаний тела, и ось диполя рассеяния приближенно совпадают с направлением падения волны. Сила диполя, а значит, и рассеяние определяются только объемом препятствия и различием плотностей тела и среды, а форма тела и его ориентировка относительно падающей волны роли не играют ). Случай малого различия плотностей находит применение в важной задаче о рассеянии звука в слабо неоднородной по плотности среде (см. 114). [c.361]

В предыдущей главе мы рассматривали рассеяние звука на препятствиях в виде включений с другими механическими свойствами, чем у среды. Мы видели, что для малых размеров препятствий по сравнению с длиной волны звука рассеяние можно найти, сколь сильно бы ни различались механические свойства среды и препятствий. [c.374]

Если бы не было расхождения в,стороны, рассеяния на препятствиях и других причин затухания звуковых волн, помимо поглощения, то, например, звук мужского голоса (основная частота 100—150 гц) при распространении в атмосфере ослабел бы вдвое по амплитуде только после пробега примерно 60 км, т. е. только через 3 минуты свободного распространения. Звук громкого разговора в Ленинграде можно было бы услышать в Москве (по прошествии получаса, требующегося для пробега звуком этой дистанции) при громкости еще заметно большей порога слышимости потеря интенсивности составила бы всего 60 дб. Правда, слов разобрать бы не удалось, так как обертоны, отличающие речь от синусоидального звукового сигнала, затухают гораздо быстрее (поглощение звука растет с частотой). [c.385]

Большое влияние на дальность распространения звука оказывает дифракция, то есть искривление звуковых лучей. Чем разнороднее среда, тем больше искривляется звуковой луч и соответственно тем меньше дальность распространения звука. Звуковые поля, создаваемые дифракцией исходной волны на препятствиях, помещенных в среду, на неоднородностях самой среды, а также на неровностях и неоднородностях границ среды, называются рассеянными полями. И наоборот, рассеяние звука —это возникновение дополнительных звуковых полей в результате дифракции звука на препятствиях, находящихся в среде, на неоднородностях среды, а также на неровных и неоднородных границах среды. Следовательно, дифрак- [c.36]

Рис. 41. Диаграммы направленности пульсирующего цилиндра, искаженные в результате рассеяния звука на цилиндрическом препятствии с различными импеданцами а — при ка =7 кЪ 14 б — при ка =7 кЪ = 40.

Допуская, что толщина оболочки цилиндра весьма мала и оболочка не оказывает существенного влияния на прохождение звука, из выражений (40.12а) как частный случай легко получить формулы для рассеяния звука на жидком цилиндрическом препятствии [112]. [c.308]

Поскольку затухание и в частности рассеяние звука в Материале является существенным препятствием для проб дения ультразвукового контроля и во многих случаях вообще ограничивает его применимость, представляет большой практический [c.134]

Исследование поля рассеяния звука сферическим препятствием основывается на тех же рассуждениях, которые были развиты в предыдущем параграфе в связи с полем рассеяния цилиндра. Для решения поставленной задачи надо знать аналитическое выражение в сферических функциях Лежандра и Бесселя как падающей, так и рассеянной звз овой волны. Что касается первой — плоской волны, падающей на жесткую сферу вдоль поляр-. ной оси последней, то она, как можно показать, представляется в виде бесконечного ряда [c.369]

У г. 2) Рассеянием звука на препятствиях в среде и её неоднородностях, размеры к-рых малы или сравнимы с длиной волны (напр., в газах это жидкие капли, в водной среде — пузырьки воздуха, в ТВ. телах — разл. инородные включения или отд. кристаллиты в поликристаллах), а также на неровных и неоднородных границах среды. 3) Поглощением звука, к-рое происходит в результате необратимого перехода энергии волны в др. виды энергии (преим. в теплоту). При 3. з., обусловленном рассеянием и поглощением, амплитуда убывает с расстоянием г по закону е , где б — коэфф. 3. 3. [c.196]

РАССЕЯНИЕ ЗВУКА, возникновение дополнит, звуковых полей в результате дифракции звука на препятствиях, помещённых в среду, на неоднородностях среды, а также на неровных и неоднородных границах сред. Р. 3. имеет место, если препятствия отличаются от среды либо сжимаемостью, либо плотностью, либо [c.621]

Длительность возбуждаемых импульсов деформации может ограничиваться снизу не только величиной т , но и временем пробега звука по области тепловыделения, а характерный размер области нагрева решетки I определяется либо длиной поглощения света /п б 1, либо длиной теплопроводности — расстоянием, на которое прогреется кристалл за время оптического воздействия за счет переноса энергии электронами, фононами и т. д. Фононная теплопроводность всегда происходит со скоростями, не превышающими звуковую, и поэтому не приводит к уширению акустических импульсов. Движения электронов в металлах и электронно-дырочной плазмы в полупроводниках может существенно увеличить область нагрева решетки, особенно при низких температурах. При комнатных температурах диффузия носителей в значительной мере замедлена из-за сильного рассеяния на тепловых колебаниях решетки. Поэтому для термоупругой генерации сверхкоротких импульсов деформации необходимо одновременно уменьшать длительность лазерного воздействия и длину поглощения света. Наконец, нельзя забывать, что время нагрева решетки может определяться не временем оптического воздействия, а временем передачи энергии от электронов к фононам, что также препятствует укорочению длительности импульсов деформации. [c.162]

Возникающее при падении звука на жесткое неподвижное препятствие звуковое поле можно рассчитать, предполагая, что в результате воздействия падающей волны на этом препятствии зарождается новая, рассеянная (или дифрагированная) волна, причем в сумме обе волны — падающая и рассеянная — должны дать на поверхности нормальную скорость, равную нулю. Обычно под дифракцией понимают загибание лучей в зону геометрической тени, а под рассеянием — возникновение системы волн, как бы исходящих от некоторого тела во все стороны при падении на него волны, приходящей от удаленного источника. Приводимое ниже решение задачи является общим — оно описывает полную волновую картину, охватывающую как дифрагированные, так и рассеянные волны, не давая какого-либо критерия их различия. [c.257]

При полном внутреннем отражении происходит изменение фазы, не зависящее от частоты падающей волны. Поэтому при отражении импульса фаза изменится одинаково для всех частотаых компонент, а это в свою очередь равносильно различным длинам пробега для волн различных частот в свободном пространстве. Эквивалентный пробег при отражении импульса тем больше, чем длиннее волна. В результате импульс при отражении исказится так, как если бы он распространялся в дисперсионной среде с нормальной дисперсией. В этой связи полное внутреннее отражение можно рассматривать как дисперсию, сосредоточенную на отражающей поверхности. Аналогичный эффект сосредоточенной дисперсии возникает при отражении звука от препятствия с комплексным импедансом. Значение этого эффекта для целей нашего исследования заключается в том, что при рассеянии компонент с докритической фазовой скоростью (/ф < с . После рассеяния, в силу эффекта нормальной дисперсии, их фазовая скорость может стать больше скорости звука и изменить общую картину излучения. [c.196]

Интересное приложение результатов этого раздела можно произвести для объяснения явления, названного гармоническим эхо ). Если первичный звук является сложной музыкальной нотой, то различные составляющие ее тоны рассеиваются в неодинаковой пропорции. Октава, например, в шестнадцать раз сильнее в сравнении с основным тоном во вторичном звуке, чем это было в первичном. Нетрудно, таким образом, понять, каким образом эхо, отраженное от такого препятствия, как группа деревьев, может оказаться повышенным на октаву. Это явление имеет также и дополнительную сторону. Если на пути звуковых волн лежит значительное число небольших тел, то колебания, испускаемые ими во всех направлениях, происходят за счет энергии главного потока, и там, где звук сложный, возбуждение более высоких гармоник в рассеянных волнах предполагает пропорциональное отсутствие их в прямой волне после прохождения препятствий. Это является, может быть, объяснением некоторых эхо, о которых сказано, что они возвращают звук ниже первоначального действительно известно, что высота чистого тона часто оценивается слишком низко. Однако факты противоречивы, и весь этот вопрос требует дальнейшего тщательного экспериментального исследования, которое можно рекомендовать вниманию располагающих необходимыми условиями. В то время как изменение характера звука легко понятно и, действительно, в ограниченной степени должно вообще происходить, изменение высоты простого [c.153]

ДИФРАКЦИЯ ЗВУКА — отклонение распространения звука от законо) геометрической акустики, обусловленное его волновой природой. Результаты Д. з,— расхождение У 3-пучков при удалении от излучателя или после прохождения через отверстие в экране, загибание звуковых волн в область тони позади препятствий, больших по сравнению с длиной волны л, отсутствие тени позади препятствий, малых по сравнению с к, и т. п. Звуковые поля, создаваемые дифракцией исходной волны на препятствиях, помещённых в среду, на неоднородностях самой среды, а также па неровностях и неоднородностях границ среды, наа. рассеянными полями (см. Рассеяние звука). Для объектов, на к-рых происходит Д. 3., больших по сравнению с X, степень отклонений от геом. картины зависит от значения волнового параметра Р=Укг11), де D — поперечник объекта (папр., поперечник У 3-излучателя или пре- [c.667]

Рассеяние звука на препятствиях в среде, на её неоднородностях, размеры к-рых малы или сравнимы с длиной волны, приводит к уменьшению потока inep-гнн в первонач. направлении распространения звука. Характерными рассеивателями в газах являются Ж1щ-кие капли (туман) пли частицы твёрдых веществ (аэрозоли), в жидкости — пузырьки воздуха, в твёрдых телах — разл. инородные включения или отдельные кристаллиты в поликристаллах. Рассеяние на неров- [c.56]

Распространение ультразвука подчиняется основным законам, обш им для акустических волн любого диапазона частот, обобш ённо называемых обычнозвуковыми волнами, и описывается в первом приближении волновым уравнением, обш им для всех частот (см. Волны). К основным законам распространения относятся законы отражения звука и преломления звука на границах различных сред, дифракции звука и рассеяния звука при наличии препятствий и неоднородностей в среде и неровностей на границах, законы волноводного распространения в ограниченных участках среды (см. Нормальные волны). Суш ест-венную роль при этом играет соотношение между длиной волны звука X и характерным для условий его распространения геометрич. размером D — размером источника звука или препятствия на пути волны, размером неоднородностей среды, поперечного сечения волновода и т. п. При Z) > А, распространение звука вблизи препятствий происходит в основном по законам геометрич. акусти- [c.9]

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ АКУСТИКА — упрощённая теория распространения звука, пренебрегающая дифракционными явлениями (см. Дифракция звука). Г. а. основана на представлении о звуковых лучах, вдоль каждого из к-рых звуковая энергия распространяется независимо от соседних лучей. В однородной среде звуковые лучи — прямые линии. Г. а. позволяет рассматривать образование звуковых теней позади препятствий, отражение и преломление лучей на границе между средами или на границе между средой и препятствием (см. Отражение звука, Преломление звука), фокусировку Звука акустич. линзами и зеркалами, рефракцию лучей в неоднородных средах, рассеяние звука в статистически-неоднородных средах с крупномасштабными неоднородностями и т. д. Расчёт звуковых полей при помощи Г. а. даёт удовлетворительную точность только при длине волны звука, достаточно малой по сравнению с характерными размерами параметров задачи (как, напр., размерами препятствия, фокусирующей линзы). Г. а. неприменима или даёт значительную погрешность в областях, где вследствие волновой природы звука существенны дифракцион- [c.77]

ОТРАЖЕНИЕ ЗВУКА — явление, возникаюш ее при падении звуковой волны на препятствие и состояш,ее в образовании волны, распространя-юш е11СЯ от препятствия обратно в среду, из к-рой пришла падаюш,ая волна. В узком смысле термином О. з. пользуются в случаях, когда поведе-Н1те волн удовлетворяет законам геометрической акустики. Если законы последней неприменимы (препятствия малы по сравнению с длиной волны звука, шероховатые препятствия и т. д.), то говорят о рассеянии звука или дифракции звука на препятствии. [c.240]

РАССЕЯНИЕ ЗВУКА — возникновение дополнительных звуковых полей в результате дифракции звука на препятствиях, находящихся в среде, на неоднородностях среды, а также на неровных и неоднородных границах среды. Р. 3. имеет место, если препятствия отличаются от среды либо сжимаемостью, либо плотностью, либо тем и другим. При наличии Р. з. результирующее звуковое поле можно представить в виде суммы первичной звуковой волны (существовавшей в отсутствии препятствий) и рассеянной (вторичной) волны, возникшей в результате взаимодействия первичной волны с препятствием. При наличии многих препятствий волны, рассеянные каждым из них, рассеиваются повторно и многократно другими препятствиями. Если вторичные волны малы по сравнейию с первичной, а число препятствий не слишком велико, так что повторным Р.З. можно пренебречь, то Р. 3. наз. однократным. Если накапливающиеся вторичные волны в сумме не остаются малыми и ими нельзя пренебрегать по сравнению с первичной волной, то говорят о многократном рассеянии. В первом случае задача расчёта поля рассеяния сводится к определению однократного Р. 3. на каждом отдельном препятствии и сложению полученных полей. Задачу о расчёте многократного Р. з. удаётся решить только в простейших случаях. [c.299]

Зададимся теперь воцросон, можно ли использовать простейшие дисперсионные соотношения вида (6.6) для изучения фоцессов рассеяния звука на препятствиях, рассмотренных нами ранее. Ведь, например, в случае рассеяния ва жесткой иди мягкой сферах ради- [c.112]

Крупнозернистость в сочетании с анизотропией вызывает сильное рассеяние звука, что длительное время препятствовало внедрению ультразвукового контроля [1260, 1668]. Существенный шаг вперед был сделан только после того, как на основе исследований де Стерке вместо применявшихся прежде поперечных волн применили продольные, излучаемые в материал под определенным углом [1183, ИЮ) см. также раздел 17.1. По имеющимся данным [1107, 539], рассеяние звука при продольных волнах примерно на И дБ меньше, чем в случае поперечных волн. [c.544]

Задача определения радиационных сил, действующих в звуковом поле на препятствия, может быть разделена на несколько более простых. Отдельно можно рассмотреть радиационные силы в свободном звуковом поле, например силы, действующие на источник звука в свободном поле, или силы, действующие на какой-то выделенный объем однородной среды Более сложной задачей является определение радиашюнных сил, действующих на препятствия в звуковом поле. Поскольку препятствие изменяет звуковое поле, радиационные силы здесь создаются не только различием потоков импульса до препятствия л эа ним, но также и потоком импульса рассеянной волны. Таким образом, в этом случае для определения радиационной силы надо решить задачу о дифракции звуковой воины на препятствии. На величину радиационной силы, кроме того, может оказывагь влияние импеданс поверхности препятствия. [c.179]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...