Рассеяние звука в воде

Рассеяние звука в воде (гидроакустика) [c.66]

Постоянная затухания бг, обусловленная рассеянием, дается формулой 8г = кгй — 0,013, где кг = (Иг/С, С — скорость звука в воде. Тепловые и вязкие потери приближенно пропорциональны и /г соответственно. Зависимости этих постоянных затухания от г приведены на рис. 3.14. Из (3.19) видно, что при резонансе Оз значительно превосходит геометрическое сечение па . [c.71]

В этом параграфе мы займемся рассеянием звука в среде, не имеющей резко выделенных неоднородностей, отдельных включений , но свойства которой меняются от точки к точке непрерывно случайным образом. Практически важность этой задачи состоит в том, что атмосфера и вода в море обладают неоднородностью именно такого типа температура воздуха и воды колеблется от точки к точке, плотность же и сжимаемость зависят от температуры. В воде зависимость плотности от температуры в обычных условиях весьма мала, и учитывать приходится только зависимость сжимаемости от температуры вблизи 20° С сжимаемость увеличивается примерно на 0,4% при повышении температуры на один градус. В воздухе от температуры зависит только плотность плотность уменьшается примерно на 0,3% при повышении температуры на ГС. [c.374]

Отражение и рассеяние звуковых волн от дна происходит как на границе раздела вода — грунт, так и в самой толще дпа и зависит от строения дна и частоты падающей волны затухание звука в грунте очень велико и обычно линейно растёт с частотой. Модуль коэф. отражения звука лежит в пределах от 0,05 до [c.462]

Постановка и классификация задач о рассеянии волн. Задача о дифракции на многих телах относится ко многим физическим явлениям, связанным с рассеянием волн на неоднородностях. (В оптике —критическая опалесценция смесей жидкостей, явление красной зари и голубого цвета неба, явление Тиндаля, когда ярко проявляется рассеяние поляризованного света в определенных направлениях, и-т. д. в ядерной физике —рассеяние нейтронов в теории металлического состояния —рассеяние электронных волн, Сюда же относят все случаи дифракции рентгеновских лучей.) Несмотря на то что эти явления принадлежат к различным областям физики, методы изучения рассеяния на совокупности неоднородностей сходны, поэтому повсюду применяют одинаковую терминологию. Рассмотрим основные понятия оби ей теории рассеяния волн на совокупности рассеивателей. Задача о рассеянии волн на многих частицах сложна и поддается анализу в двух крайних случаях. Когда поперечник рассеяния меньше геометрического сечения частицы (например, рассеяние длинных волн на жестких частицах, взвешенных в воде), то следует говорить о слабом рассеянии. Если поперечник рассеяния значительно больше, чем геометрическое поперечное сечение отдельных неоднородностей, то следует говорить о сильном рассеянии (например, рассеяние звука на газовых пузырьках в жидкости). [c.314]

Коэффициент поглощения звука в морской воде зависит о г давления, температуры, солености. Кроме того, непосредственные измерения затухания звука в море дают суммарный коэффициент поглощения, который включает как поглощение в однородной воде, так и рассеяние на неоднородностях, встречающихся [c.378]

Механизм поглощения звука пузырьками воздуха в воде достаточно сложен. Это поглощение вызывается многими причинами, но основными из них можно считать две во-первых, отвод тепла от пузырька к жидкости при периодических изменениях объёма пузырька, которые он испытывает под действием проходящей звуковой волны, и, во-вторых, рассеяние части энергии звуковой волны за счёт того, что пузырёк при своих пульсациях сам становится излучателем звука. Это излучение, или рассеяние, происходит по всем направлениям благодаря малым размерам пузырька. Механизм поглощения звука пу- [c.318]

Реверберация моря. Явление реверберации, или остаточного звучания, с которым мы познакомились в разделе об акустике помещений, играет также очень большую роль при распространении звука в море. Реверберация в закрытом помещении определяется отражениями звука от границ помещения и предметов, которые в нём находятся реверберация же моря происходит в основном благодаря отражениям звука от различных неоднородностей в море и рассеянию на имеющихся в воде пузырьках воздуха. Для мелких морей играют большую роль также волнистая поверхность моря и неровности рельефа морского дна. Явление реверберации в море на ультразвуковых частотах, обязанное своим происхождением неоднородностям морской воды и пузырькам воздуха, было [c.321]

Механизм поглош,ения звука пузырьками воздуха в воде достаточно сложен. Это поглощение вызывается многими причинами, но основными из них можно считать две во-первых, отвод тепла от пузырька к жидкости при периодических изменениях объема пузырька, которые он испытывает под действием проходящей звуковой волны, и, во-вторых, рассеяние части энергии звуковой волны за счет того, что пузырек при своих пульсациях сам становится излучателем звука. Это излучение, или рассеяние, происходит по всем направлениям благодаря малым размерам пузырька. Механизм поглощения звука пузырьками воздуха во многом аналогичен механизму релаксационного поглощения звука в многоатомных газах, который мы кратко разобрали в пятой главе. [c.329]

В открытом пространстве интенсивность звука, по мере того как расстояние от источника звука возрастает, очень быстро падает. Одно и то же движение должно распределяться по все возрастающей поверхности, пропорциональной квадрату расстояния. Все, что ограничивает звук в пространстве, ведет к замедлению спадания его интенсивности. Так, например, над гладкой поверхностью спокойной воды звук распространяется дальше, чем над неровной почвой еще лучше, если его распространение происходит в пределах угла, образованного гладкой мостовой и вертикальной стеной но наиболее эффективным является трубообразное ограничение, полностью предупреждающее рассеяние. Хорошо известно употребление разговорных труб, имеющих целью облегчить сообщение между различными частями здания. Если бы не некоторые эффекты (эффект трения и другие), обусловленные [c.25]

В настоящее время приобретает все большее значение метод импульсного зондирования атмосферы звуковым лучом на основе наблюдения рассеяния звука на неоднородностях коэффициента преломления [8]. Теория рассеяния волн [9, 10], использующая современные представления о структуре турбулентности, открывает возможность, используя эффект рассеяния радиоволн на звуковом импульсе, дистанционно определить характеристики атмосферы. Метод рассеяния звука используется также и для изучения неоднородностей в толще морской воды, в том числе внутренних волн. [c.171]

Система акустического зондирования может быть применена и для исследования неоднородностей показателя преломления, вызванного турбулентностью в море, в том числе для исследования внутренних волн. Используя усовершенствованный эхолот, можно рассматривать слабые сигналы рассеяния звука от неоднородностей морской воды (изменение плотности, температуры, скорости звука, солености [30]). Весь этот цикл работ наряду с данными, полученными другими методами, показал, что об атмосфере и об океане лишь в самом грубом приближении можно говорить как [c.187]

Измерение 3. п. производят различными приёмниками звука — приёмниками давления и приёмниками колебательной скорости (микрофонами — для воздуха, гидрофонами — для воды). При исследовании тонкой структуры 3. п. следует пользоваться приёмниками, размеры к-рых малы по сравнению с длиной волны звука, в противном случае 3. п. может быть искажено рассеянием на приёмнике кроме того, принимаемые поля усредняются по всей поверхности приёмного элемента, что также искажает измеряемые величины, если размеры элемента не будут малы по сравнению с характерным размером неоднородности 3. п. Визуализация ультразвуковых полей возможна путём наблюдения дифракции света на ультразвуке, методом Теплера (теневой метод), методом электронно-оптич. преобразования и др. [c.140]

Исследовать поведение сечения рассеяния звука пузырьком в области низких и высоких частот и при резонансе. Оценить добротность воздушного пузырька, находящегося у поверхности воды. [c.121]

Лучи, удерживаемые подводным волноводом (или каналом, как часто называют естественные волноводы), не доходят ни до дна, где они могли бы частично перейти в грунт, ни до волнующейся поверхности, где они могли бы испытать рассеяние поглощение же в воде сравнительно мало, и поэтому звук в волноводе распространяется на весьма большое расстояние с малым ослаблением. В качестве примера укажем, что звук взрыва тротилового заряда весом всего 2,7 кг был обнаружен гидрофоном, расположенным в канале на расстоянии 5750 км от взрыва. Звук затратил более одного часа на преодоление этого расстояния. Пришедший звук резко отличался от короткого импульса самого взрыва он растянулся на целую минуту, что соответствует в пространстве протяженности звуковой волны около 90 км. Такое расплывание сигнала характерно для волноводного распространения импульсов оно вызвано дисперсией скорости звука в волноводе. [c.231]

Приведенный расчет показывает, что наличие даже небольшого числа резонансных пузырьков на пути звуковой волны в воде должно приводить к значительному рассеянию звука. По мере расстройки пузырьков, т. е. при расхождении частоты падающей волны с резонансной частотой пузырька, эффективность пузырьков как рассеивателей быстро убывает. Полуширина резонансной кривой равна Аи/ид = /гк а. Для пузырька вблизи поверхности воды это дает примерно Аи/ид = 0,007. При такой расстройке рассеяние уменьшается по энергии вдвое по сравнению со случаем точного совпадения частот. [c.366]

В свободной атмосфере есть и другие причины, изменяющие затухание звука при распространении. Так, при распространении над землей рассеяние звука вверх неровностями почвы увеличивает затухание. По этой причине звук затухает над землей сильнее, чем над зеркально-гладкой поверхностью воды. Далее, в 57 мы видели, что в неоднородной среде звук уклоняется в сторону, где скорость звука меньше. Так как скорость звука в воздухе растет с температурой, то звук отклоняется в сторону более холодного воздуха. Поэтому, если, как обычно, температура воздуха убывает при поднятии над землей, звук отклоняется вверх и при наблюдении у земли затухание его окажется увеличенным. При температурной аномалии (повышении температуры с высотой) затухание уменьшится. [c.386]

Теоретически и экспериментально доказано, что поглощение и рассеяние звука кильватерными струями кораблей обусловлено воздушными пузырьками, образующимися в результате нескольких одновременно действующих эффектов 1) кавитации на гребных винтах корабля 2) диффузии растворенного воздуха в полости с пониженным давлением 3) влияния воздуха, внесенного в воду корпусом корабля. Акустические эффекты, созданные кильватерной струей, продолжают существовать от 15 до 45 мин после прохождения корабля. [c.417]

Рис. 59. Диаграммы рассеяния звука а — на упругом цилиндре в воде б — на жестком цилиндре.

Результаты расчетов, проведенных в работе [П9], показывают, что металлические цилиндры в воде в большинстве случаев рассеивают звук почти как абсолютно жесткие тела. Лишь в некоторых узких полосах частот вблизи собственных резонансов для низких форм колебаний (при п = О, 1, 2, 3) могут быть заметны отличия характеристик рассеяния упругих цилиндров от характеристик рассеяния жестких цилиндров. [c.197]

Рис. 60. Диаграммы рассеяния звука на упругом (стальном) и абсолютно жестком цилиндрах в воде при различной частоте звука.

На распространение звука высокой частоты, в частности ультразвука, когда длины волн очень малы, оказывают влияние мелкие неоднородности, обычно имеющиеся в естеств. водоёмах микроорганизмы, пузырьки газов и т. д. Они поглощают и рассеивают энергию звук. волн. В результате с повышением частоты звук, колебаний дальность их распространения сокращается. Особенно сильно этот эффект заметен в поверхностном слое воды, где больше всего неоднородностей. Рассеяние звука неоднородностями, а так ке неровностями поверхности воды и дна вызывает явление подводной реверберации, к-рая явл. значит, помехой для ряда практич. применений Г., в частности для гидролокации. Пределы дальности распространения подводного звука лимитируются также т. н. собств. шумами моря, с одной стороны, возникающими от ударов волн на поверхности воды, от морского прибоя, от шума перекатываемой гальки и т. п., а с другой стороны, связанными с морской фауной (звуки, производимые рыбами п др. морскими животными). [c.117]

Тематику этих исследований, публикуемых в журналах прикладной физики, механики и математики, в общих чертах можно охарактеризовать следующим образом. Первая группа дисциплин объединяет химическую, топливную и пищевую промышленность, агротехнику, целлюлозно-бумажную промышленность, коллоидную химию и физику грунтов. Каждая из дисциплин рассматривает ряд вопросов, касающихся транспортеров, пневматических конвейеров, гетерогенных реакторов, распылительных сушилок, псевдоожижения, осаждения, уплотненных слоев, экстракции, абсорбции, испарения и вихревых уловителей. В группе дисциплин, включающих метеорологию, геофизику, электротехнику, сантехнику, гидравлику, фоторепродукцию и реологию, мы сталкиваемся с такими вопросами, как седиментация, пористость сред, перенос и рассеяние, выпадение радиоактивных осадков, контроль за загрязнением воздуха и воды, образование заряда на каплях и коалесценция, электростатическое осаждение и ксерография. В механике, ядерной и вакуумной технике, акустике и медицине исследуются процессы горения, кипения, распыления, кавитации, перекачивания криогенных жидкостей, подачи теплоносителя и топлива в реакторах, затухания и дисперсии звука, обнаружения подводных объектов, течения и свертывания крови. В общих разделах космической науки и техники исследуются сопротивление движению искусственных спутников, взаимодействие космических аппаратов с ионосферой, использование коллоидного топлива для ракетных двигателей, рассеяние радиоволн, абляция, ракетные двигатели на металлизированном топливе, МГД-генераторы и ускорители. [c.9]

Затухание 3. в атмосфере. Вследствие внутреннего трения и теплопроводности воздуха, не учтенных ф-лами (20) и (24), уменьшение амплитуды шаровой волны будет происходить еще быстрее, однако в обычных средах (воздух, вода, твердые тела) потери на трение и теплопроводность относительно малы и в технич. расчетах часто могут не приниматься во внимание. Учет их внес бы существенные исправления в ф-лу для плоской волны, где отсутствует всякое пространственное затухание, однако плоская волна реально редко осуществима в таких масштабах, при к-рых это затухание было бы заметно. Почти во всех реальных случаях, пред-ставляющ 1Х собой случаи, промежуточные между плоской и шаровой волной, можно без большой погрешности считать, что пространственное затухание обз словлено рассеянием или растеканием волны, т. е. распределением анергии на больший фронт ее, но не потерями в среде. Исключение составляет случай очень высоких звуковых частот и ультразвуков, для к-рых легче осуществить плоскую волну затухание при этом может быть довольно велико, так как высокие частоты значительно сильнее поглощаются средой, чем низкие и средние. Учет потерь на поглощение звука средой дается следующей ф-лой [c.241]

В табл. 15. 22 представлена зависимость амплитуды ультразвукового импульса от давления при постоянной температуре в системе вода И- метан (данные Всесоюзного нефтегазового ВНИИ). При давлении 107,5 кТ с.ч , соответствующем давлению насыщения, амплитуда ультразвукового импульса падает до нуля. Дополнительно звук поглощается из-за рассеяния на поверхностях раздела жидкость — газовая фаза. [c.310]

Зато оказывается, что резонансные пузырьки не только рассеивают, но и поглощают энергию падающего звука, и вследствие большой амплитуды колебаний делают это довольно активно. Такого поглощения, например, достаточно, чтобы лишить звона звук чоканья бокалами, налитыми газированной водой или шампанским. В этом случае проявляется именно роль пузырьков как поглотителей звука, потому что без поглощения, при одном только рассеянии, акустическая энергия все равно оставалась бы в бокале, не уменьшаясь, и звон бы не ослабевал. [c.367]

Уход энергии звуковых волн в дно при отражении от него ограничивает дальность распространения звука на низких частотах, поскольку поглощение их в морской воде ничтожно. С другой стороны, донные отражения обусловливают звуковое поле в зоне тени. Рассеяние звуковых волн на неровностях и неоднородностях дна является при шной возникновения донной реверберации, мешающей работе гидроакустических приборов. Отраженные и рассеянные дном сигналы служат источником информации о физических свойствах грунта, его строении и форме поверхности. [c.24]

Разрывные волны 233 Распространенпе звука в воде 289 Рассеяние звука препятствиямд 304 Резонанс 33, 38, 50, 337 Резонансная доска 93, 108 Резонаторы 326, 328, 337, 351, 352 Рефракция звука, обусловленная ветром 277 [c.372]

В одной из первых работ по црименеиию данного метода [20] для увеличения рассеяния с целью предотвратить возникновение стоячих волн поверхность отражателя покрывалась песком. Хоронше результаты получили С мит и Бейер [21], иримеиивтние ()тра<катель с выпуклой поверхностью. В диапазоне от 12 до 40 Мгц были получены данные по затуханию звука в воде, имею-и1,ие ра брос менее 5%. [c.337]

Как показал А. Ф. Городецкий [326], в этих условиях в системе следует ожидать значительного рассеяние звука. Свои теоретические соображения Городецкий подтвердил качественным опытом, доказывающим сильное рассеяния звука вблизи критической точки растворения системы фенол — вода. Более подробно рассеяние звука в системах частично смешивающихся жидкостей было исследовано Ата Бердыевым [41. На рис. 122, заимствованном из работы Ата Бердыева, приводятся результаты измерения коэффициента поглощения звука в смеси метиловый спирт —гексан при различных температурах. Для сравнения на том же рисунке изображено изменение с температурой коэффициента поглощения звука в чистом метиловом спирте и гексане. Как явствует из графика, вблизи критической точки растворения коэффициент поглощения звука аномально возрастает, так что измерения поглощения [c.217]

Соответствующий закон для случая распространения звука в жидкости состоит в том, что на теле с той же массой и с той же сжимаемостью, что и у вытесненной жидкости, рассеяния не происходит. Действительно, при распространении звука из всех характеристик жидкости важны только масса и сжимаемость постороннее тело с теми же значениями этих величин, что и у вытесненной им жидкости, расширяется, сжимается и колеблется точно так же, как это делала бы жидкость, и поэтому играет ту же роль в распространении звука, что и жидкость. (Заметим, что аналогией сжимаемости при моделировании в волновой кювете является связь между локальным увеличением глубины воды ц повышением давления эта связь также не меняется при лаличии плавающего тела.) [c.70]

Распространение звука в морской воде сопровождается релаксационными процессами, которые обусловливают эффект объемной вязкости. 1фоме того ослабление звука с расстоянием в океане происходит вследствие рассеяния его на различного рода неоднородностях. Обычно измеряют суммарный эффект поглощения и рассеяния звука и говорят о затухании звука. [c.6]

Анализ полученного экспериментального материала позволяет сделать следующие выводы [39]. Свежая водопроводная, отстоявшаяся и дегазированная вода имеют различное газосодержание. Известно, что присутствие в жидкости сравнительно небольшого количества резонансных газовых пузырьков на пути звуковой волны приводит к значительному затуханию звука вследствие его рассеяния и поглощения. Рассеяние звука резонансными пузырьками примечательно в том отношении, что эффективное сечение рассеяния с [равное и Х/тс)2] какого пузырька, малого по сравнению с длиной волны X, значительно превышает его геометрическое сечение Для небольших амплитуд колебания пузырька, когда амплитуда звукового давления значительно меньше статического давления р в жидкости (Ро=Ро+1 атм), его резонансная частота может быть определена из выражения, полученного Минертом [40] [c.365]

Большая величина поглощения звука в газах (по сравнению с теорией) объясняется наличием молекулярного поглощения (которое не учитывалось Стоксом) за счет перехода энергии звука в энергию внутримолекулярных движений. Это явление впервые обнаружено Н. Неклепаевым в области ультразвука [25, 26] и объяснено П. Н. Лебедевым [27]. Увеличенное поглощение звука в морской воде объясняется влиянием пузырьков газа, которые обусловливают как поглощение энергии, так и рассеяние ее в стороны. В металлах ослабление звука происходит в значительной мере за счет рассеяния на мелких кристаллических зернах чем крупней зерна кристаллов, тем больше рассеяние и тем сильней звук ослабевает при распространении. В монокристаллах поглощение звука очень мало. (Прим. ред.) [c.53]

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, сопротивление движению жидкостей (и газов) по трубал , каналам и т. д., обусловленное их вязкостью. См. Гидродинамическое сопротивление. ГИДРОАКУСТИКА (от греч. Ьу<1ог-вода и акустика), раздел акустики, в к-ром с целью подводной локации, связи и т. п. изучается распространение звук, волн в водной среде (в океанах, морях, озёрах и т. д.). Особенность подводных звуков — их слабое затухание, вследствие чего под водой звук может распространяться на значительно большие расстояния, чем, напр., в воздухе. Так, в диапазоне частот 500— 2000 Гц дальность распространения под водой звука ср. интенсивности достигает 15—20 км, а в диапазоне УЗ частот — 3—5 км. Звук мог бы распространяться и на значительно большие расстояния, однако в естеств. условиях, кроме затухания, обусловленного вязкостью воды, ослабление звука происходит за счёт рефракции звука и его рассеяния и поглощения разл. неоднородностями среды. Рефракция звука вызывается неоднородностью св-в воды, гл. обр. по вертикали, вследствие [c.117]

Величина и характер рассеянного поля зависят от свойств шероховатой поверхности. Начнем со случая свободной шероховатой поверхности. Наиболее важный пример такой задачи — рассеяние подводного звука на свободной поверхности воды. Первичная волна удовлетворяет в этом случае условию р = О на плоскости 2 = 0. Но полное давление р + р должно обращаться в нуль не на этой плоскости, а на свободной границе среды 2 = = t (х, у). На этой границе давление первичной волны с точностью до первой степени малой величины/г равно (dp >ldkz)zLokZ,, поскольку производная dp ldkz)z=o имеет вообще порядок р . Если теперь к поверхности z = 1 х, у) приложить в дополнение [c.380]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...