Поле звуковое плоской волны

Звуковая плоская волна не может оставаться прежней, когда в пространство, где она распространяется, внесено тело, свойства которого отличны от свойств среды. На поверхности тела возникают отражение и преломление плоской волны. В объеме тела появляется колебательное или волновое движение, а во внешнем пространстве — дополнительное поле за счет отраженных волн. В результате волновое плоское поле изменится. (Степень искажения волнового поля инородными предметами играет большую роль в технике измерений, так как прибор, который выполняет ту или иную функцию измерений, сам искажает первичное поле.) Волновое поле в присутствии инородного тела должно удовлетворять волновому уравнению, граничным условиям и условиям излучения. Действительно, плоская волна, хотя и подчиняется волновому уравнению, не может быть единственной в пространстве, как это было до внесения инородного тела, поскольку не выполняются граничные условия. Функция, удовлетворяющая волновому уравнению и граничным условиям, в этом случае состоит из функции, выражаюш,ей плоскую волну, и некоторой функции, определяющей рассеянную волну. [c.285]

Найдем связь между звуковым давлением (обозначим его р) и скоростью с частиц среды в данной точке звукового поля для случая плоской волны. Пусть смещения частиц среды в звуковой волне изменяются по закону [c.226]

В плоской звуковой волне свободного звукового поля звуковое давление и интенсивность численно совпадают. [c.13]

Па рис. 7.1 показана типичная схема теневого дефектоскопа с визуальным, изображением поля прошедшего излучения. Источник 1 УЗ-волн обычно достаточно большой, чтобы интерференционными явлениями в ближней зоне можно было пренебречь и считать с достаточной точностью поле излучения плоской однородной волной. С этой же целью его, наоборот, можно сделать малым, чтобы работать в дальней зоне, но в этом случае амплитуда поля суш,ественно снизится. УЗ-волны проходят через объект контроля 2. При наличии в объекте контроля дефекта однородность поля нарушается и позади дефекта образуется звуковая тень. Для повышения контрастности и четкости изображения прошедшие лучи обычно фокусируют ультразвуковой линзой 3. В фокальной плоскости линзы возникает акустический рельеф, т. е. определенное распределение интенсивности или амплитуды в плоскости поперечного сечения звукового пучка, соответствуюш,ее наблюдаемому дефекту. Чтобы сделать звуковой рельеф видимым, применяют различные устройства, называемые акустико-оптическими преоб-разователя.ми 4. [c.392]

Поскольку в некоторых задачах нелинейного распространения упругих волн необходимы абсолютные измерения и сравнение с теорией, геометрия звукового поля имеет существенное значение. Большинство измерений обычно проводится в ближнем поле излучателя, где волну еще можно считать плоской. Поскольку ближнее поле чрезвычайно неоднородно, такие измерения возможны только тогда, когда размеры приемника существенно больше неоднородностей поля и, следовательно, приемник усредняет эти неоднородности. С приемниками, размеры которых меньше или порядка длины волны, измерения обычно проводятся в дальнем поле [24], где уже начинает сказываться расходимость, что обычно учитывается при сравнении теории с экспериментом. [c.154]

До сих пор рассматривались радиационные силы в поле плоской волны. Для произвольного звукового поля радиационные силы при условии Аа<С1 могут быть определены через потенциал F = —S/U, где потенциал имеет вид [И] [c.193]

Пусть две среды с плотностями и сжимаемостями р , и рз, Pas имеют плоскую границу раздела. Рассмотрим распространение плоской волны из первой среды во вторую под углом 6 к нормали. Плоская волна будет частично проходить через границу во вторую среду, частично отражаться, в результате чего в первой среде образуется звуковое поле, состоящее из первичной ф1 и отраженной ф волн. [c.183]

На рис. 1.7.5 показаны графики распределения интенсивности звука вокруг сферы, на которую падает плоская волна. Направления распространения волны и полярный угол 0 изображены справа вверху рисунка. Различные кривые даны для различных значений волнового фактора jn. Как видно, чем выше частота, тем больше проявляется неравномерность звукового поля на поверхности сферы. При очень высоких частотах часть шара, расположенная в области геометрической тени, не охвачена волновым процессом. [c.220]

Внимательное исследование этих соотношений позволяет сделать следующие выводы о свойствах дальнего поля поршневого плоского излучателя в экране амплитуды колебательной скорости и звукового давления убывают с расстоянием по такому же закону, который имеется для сферической волны, возбуждаемой пульсирующим шаром. Отличие от закона шаровой волны заключается в том, что амплитуда волны поршневого излучателя зависит от направления. По осевому направлению амплитуда имеет наибольшее значение она вдвое больше, чем амплитуда волны, создаваемой пульсирующим шаром той же производительности, но без экрана. Это значит, что фаза волн, отраженных от экрана в направлении оси, совпадает с фазой бегущих волн, так что в результате интерференции амплитуда волны удваивается. В других направлениях такого совпадения фаз не существует, поэтому интерференция волн приводит к определенной зависимости амплитуды от направления, выражаемой характеристикой направленности Ф(0). [c.257]

Эту поверхностную волну можно рассматривать как бегущую дифракционную решетку с синусоидальными бороздками. Предположим, что звуковое поле, создаваемое этой решеткой в полупространстве г Оу имеет форму плоской волны, распро- [c.129]

Приведенные выражения для силы, действующей на открытую воздействию звукового давления с обеих сторон диафрагму, действительны при нахождении ее в поле плоской волны. При нахождении же ее в поле сферической волны, т. е. вблизи источника, последнее выражение для силы приобретает вид [c.67]

При распространении ультразвуковой волны каждая частица среды совершает колебательное движение около положения равновесия со скоростью и, что сопровождается периодическим измене- шем плотности и давления в окрестности частицы. При этом, как мы видели, в плоской волне давление и скорость совпадают по фазе это значит, что силы давления совершают положительную работу. В отсутствие поглощения эта работа не может перейти в тепло, а должна оставаться в форме энергии колебательного движения частиц упругой среды, т. е. звуковой энергии. Таким образом, в процессе излучения ультразвука колеблющимся источником его энергия передается прилегающей среде в форме звуковой энергии, которая распространяется в среде со скоростью звука, заполняя все большее пространство, называемое ультразвуковым полем. Энергия каждого элемента объема в этом поле представляет собой сумму кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии упругой деформации. Кинетическая энергия частицы с объемом 1 0 и плотностью Ро равна [c.50]

Если представить идеальный материал, то звуковое давление испытывает ослабление, которое обусловливается расширением волн. Вместе с тем плоская волна (ближнее поле) не испытывает ослабления звукового давления, в то время как для сферической волны (дальнее поле) звуковое давление уменьшается обратно расстоянию от испытательной головки. [c.185]

Если рассматривать поле вблизи пьезоэлемента искательной головки как поле плоской волны, то звуковое поле в изделии можно приближенно представить как поле мнимого источника, изображенного на фиг. 60 пунктиром. Мнимый источник располагается перпендикулярно к направлению оси ультразвукового пучка в изделии, причем расстояние равно [c.120]

Фононы представляют собой кванты поля звуковых волн в макроскопическом теле. Теоретически они вводятся совершенно так же, как фотоны при квантовании электромагнитного поля. Выше указывалось, что электромагнитное поле в полости может быть разложено в ряд Фурье по плоским волнам. При этом гамильтониан электромагнитного поля разлагается на сумму членов, каждый из которых соответствует одному гармоническому осциллятору. Квантами энергии этих гармонических осцилляторов и являются фотоны. Аналогично гамильтониан твердого тела, которое построено из атомов, образующих кристаллическую решетку, может быть аппроксимирован суммой членов, каждый из которых представляет гармонический осциллятор, соответствующий нормальному колебанию системы атомов ). В классической теории нормальное колебание есть волна деформации плоскостей решетки, т. е. звуковая волна. В квантовой теории нормальные колебания порождают кванты, называемые фо-нонами. [c.283]

Образцовый гидрофон помещается в звуковое поле. Он должен устанавливаться на достаточно большом расстоянии от излучателя, чтобы участок сферического фронта волны, который на него падает, был достаточно мал (или имел достаточно большой радиус кривизны) и падающую волну можно было считать плоской. Заметим, что определение чувствительности по напряжению в свободном поле, введенное в разд. 1.5, основано на давлении в плоской волне. Близко расположенные корпуса предусилителей или другие детали конструкции преобразователя должны быть включены в размер гидрофона, так как их присутствие может влиять на его чувствительность. Теория и практические требования, относящиеся к выбору расстояния между преобразователями, более подробно рассматриваются в разд. 3.4. [c.31]

Снижение отражения обычно измеряют с помощью установки, показ анной на рис. 6.2. Падающий и отраженный звуки (звуковые давления) измеряются зондовым гидрофоном, который помещается вблизи образца материала. Для разделения этих двух измеряемых сигналов применяют два способа. Используя импульсный режим, можно разделить падающий и отраженный звуковые импульсы на промежуток времени, который требуется импульсу, чтобы пройти путь от гидрофона к образцу и обратно. При использовании интерферометрического метода оба сигнала перекрываются и их уровни вычисляются по интерференционным максимумам и минимумам, которые обусловлены конструктивной и деструктивной интерференцией. Как и при измерении звукоизоляции, основные трудности связаны с отражениями и дифракцией. Дифракционные эффекты в этом случае не ограничиваются обычной дифракцией на краях препятствия. Если плоская волна падает нормально на отражающую пластинку, то отраженная волна неотличима от той, которую излучала бы сама пластинка, если бы она служила излучателем. Зонд, расположенный вблизи пластинки, находится в ближнем поле, или в зоне [c.328]

Для энергетической характеристики звукового поля плоской волны вводят понятие интенсивности звука I (средняя плотность потока звуковой энергии), которая дается формулой [c.36]

Таким образом, в отличие от плоской волны бесконечно малой амплитуды, во втором приближении линейные соотношения между давлением и плотностью становятся неверными. Из приведенных формул следует, что при условии постоянства массы (р =0, р"=0) в звуковом поле во втором приближении имеются постоянные составляющие скорости и давления [c.72]

На турбулентных атмосферных неоднородностях, обусловленных пульсациями скоростей и температуры, происходит рассеяние звука. Впервые задачу о рассеянии звука полем пульсаций скоростей рассмотрел в 1941 г. А. М. Обухов [9]. В его работе предполагалось, что распространение плоской звуковой гармонической волны описывается уравнением для потенциала ф в виде (в отличие от (2.1)) [c.182]

Звуковое поле. Непрерывная упругая поверхность, все точки которой находятся одиовременпо в одинаковой фазе колебательной скорости, называется фронтом волны. В зависимости от вида фронта различают сферические (шаровые), цилиндрические и плоские волны. Следует отметить, что все виды волн по мере удаления от источника приближаются к плоским. [c.17]

В настоящее время работы по изучению экранирующего эффекта в реверберирующем звуковом поле ведутся авторами в Московском авиационном институте. Изучаются методы борьбы с шумом в условиях ограниченных пространств — производственных помещений. В настоящее время нет возможности дать какие-либо точные рекомендации по определению границ звуковой тени за экраном в условиях реверберирующего пространства, поэтому целесообразно привести только эмпирическую формулу для определения снижения уровня шума за экраном, находящимся в свободном звуковом поле, в котором бежит плоская волна. [c.147]

Пространство, в котором распространяются УЗ волны, называют акустическим (ультразвуковым) полем. Распространени . волны в нем связано с переносом энергии. Количество энергии, переносимой волной за единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения, называют интенсивностью ультразвука, которая в плоской волне пропорциональна квадрату амплитуды звукового давления и обратно пропорциональна акустическому сопротивлению среды [c.21]

При распространении звука соотношения Г. а. могут потерять свою применимость в результате усложнения структуры звукового поля, а затем вновь восстановить её. Так, при приближении к каустической поверхности Г, а. даёт при расчёте поля ошибочные результаты (в частности, согласно лучевой картине, поле на каустике обращается в бесконечность) по удалении от каустики звуковое поле снова правильно описывается лучевой картиной. При физ. выделении лучевой трубки, напр, при диафрагировании плоской волны большим отверстием а экране, когда, согласно Г. а., проходящий пучок параллельных лучей должен был бы распространяться неограниченно, в действительности лучи постепенно вытесняются с боков дифракц. полем и на расстоянии от экрана D — линейный [c.438]

При Р, 3. на периодически неровных пли нериоди-чески неоднородных поверхностях рассеянное поле состоит ИЗ суперпозиции плоских волн (дпфракц. спектров разл. порядка), распространяющихся в дискретных направлениях, определяемы.х условием Брэгга. Если период неровностей (неоднородносте ) меньше половины длины звуковой волны, то амплитуды всех рассеянных волн (помимо зеркально отражённой волны) экспоненциально убывают при удалении от поверхности и рассеянное поле сосредоточено вблизи поверхности (ближнее поле). [c.270]

Величина колебат. скорости о определяется по ф-лв V— У"3х6/4рг 81а20, . где 0 — малый угол, на, к-рый поворачивается диск в к-рый наблюдают по отклонению отражённого от зеркальца светового луча, р —-плотность среды, 0 — угол между нормалью к диску до включения звука к направлением колебат. скорости, коэф. упругости кручения ннтнт = 4n Af/Г определяется по периоду Г свободных колебаний и моменту инерции Л1 Р, д., г радиус диска, к-рый должен быть много меньше длины волны звука X. Р. д. обычно устанавливают под углом 0в = 45 , т. к. при этом его чувствительность максимальна. Чувствительные Р, д. позволяют определять малые колебат. скорости о 0,1 см/с. В звуковых полях, где имеют место простые соотношении между колебат. скоростью, звуковым давлением р и интенсивностью звука I (нанр., в поле плоской волны), Р. д. пользуются для определения р и 1. [c.404]

Важные результаты при экспериментальном исследовании влияния акустического возбуждения струи на ее дальнее звуковое поле получил Мур [3.23]. Им были рассмотрены случаи как низкочастотного, так и высокочастотного возбуадения. Исследовались дозвуковые турбулентные струи с турбулентным пограничным слоем в выходном сечении сопла (Мо = = 0,2 - 1,0 Re = 3 10 ) при продольном облучении плоскими волнами. [c.116]

В связи с рассмотрением ближнего звукового поля возникает вопрос о законности весьма распространенного представления об излучении поршневой диафрагмой, при условии а, практически плоской волны. На этом представлении базируется, например, метод интерферометра Пирса. Как известно, в этом методе рефлектор, создающий стоячие волны, располагается в ближней зоне. Несмотря на то, что области максимумов и минимумов на оси явно чередуются в ближней зоне через интервалы, отличные от полуволны, реакция рефлектора на излучатель дает, как известно, максимумы и минимумы тока в цепи лампы точно через полволны. Точно так же при излучении стоячих волн от кварцевой пластинки методом Теплера максимумы и минимумы освещенности в видимой картине точно следуют через полволны, и фронты волн имеют плоскую форму. [c.325]

Вид функции Ф (а) будет определяться конкретной системой фокусирования. Так, для радиально поляризованного излучателя из пьезоэлектрической керамики Ф (а) = 1. Для всех других типов фокусируюш их систем Ф (а) не есть постоянная величина. На рис. 7 показан ход лучей через выпуклую собирающую звуковую линзу, показатель преломления которой больше единицы, для простоты рассуждений входная ее поверхность принята плоской. Справа пунктиром показан образованный этой линзой сходящийся к фокусу сферический фронт. Энергия, заключенная в любом кольце шириной Ау, попадет внутрь полого конуса толщиной Аа. Отношение интенсивностей будет, таким образом, пропорционально отношению отрезков Ау и 2—2, а отношение давлений — корню квадратному из этой величины. Не входя в детали расчета, приведенного в работе [И], из рисунка можно заключить, что при углах, близких к нулю, размеры отрезков А]/ и 2—2 почти совпадают. По мере увеличения угла а отрезок Ау остается неизменным, тогда как отрезок 2—2 уменьшается, и отношение интенсивности в сходящейся волне 1а к интенсивности в падающей плоской волне растет. Расчет дает для функции распределения, в предположении, что прозрачность линзы для всех углов равна единице, следующее выражение [12] [c.160]

Где г — расстояние от источника до плоскости диафрагмы. При г (с/со) выражение совпадает с предыдущим. При г<С(с/со) сила Р = PoSdlr, т. е. сила становится частотнонезависимой. Это явление может дать как отрицательный, так и положительный эффект. Так, если микрофон (например, ленточный), на диафрагму которого звуковое давлецие действует с обеих сторон, помещается вблизи источника, тр, как видно из приведенных формул, на высоких частотах он может находиться еще в поле плоской волны и сила, действующая на него, будет пропорциональна частоте. На низких же частотах эта сила увеличивается по абсолютной величине и может стать даже частотно-независимой. Поэтому [c.67]

Рассчитаем теперь среднее значение тензора во втором при-бл зжении, т. е. с точностью до квадратичныл членов. Выражения для перееденного звукового давления во втором пр11ближенин был(г псл)чены нами в предыдущей ктасе. Для прямой плоской волны они имеют вид выражений (IV. 32) и (IV.34). В переменных и и Ар = р — ро, входящих в эти выражения в первой степени, также должны быть учтены квадратичные члены. Во втором приближении эти переменные имеют вид (IV. 30) и (IV. 33). Соотношения (IV. 30), (IV. 32)—(IV. 34) показывают, то для расчета среднего давления р ] а ультразвуковое поле должны быть наложены дополнительные условия. Оставаясь в рамках прежнего условия постоянства количества жидкости, т. е. полагая Ар = О, из выражений (IV. 32) И. (IV. 33) получаем [c.106]

Тротт [8, 9] Б своих перБых исследоБаниях методов градуировки в ближнем поле заметил, что звуковые давления, создаваемые большим поршневым излучателем в ближнем и дальнем полях, связаны так же, как параметры взаимности для сферической и плоской волны (см. разд. 2.3.1 и 2.3.5). Действительно, если один и тот же преобразователь является точкой в сферической волне (как предполагается при градуировке стандартным методом взаимности для сферической волны) или плоскостью в плоской волне (как предполагается при градуировке [c.225]

По результатам экспериментов Тротт определил, что 1) ширина и высота решетки должны в 2 раза превышать ширину и высоту градуируемого преобразователя, устанавливаемого в ближнем звуковом поле 2) минимальное число элементов устанавливается из требования, что на самой высокой частоте расстояние между ними должно быть 0,8Л 3) минимальная, или предельная, величина коэффициента спадания, ниже которой периферийные излучатели можно не учитывать, составляет 0,03 и 4) интенсивность излучателей, находящихся посредине между центром и краем решетки, должна быть в пределах 0,94—0,98 от максимальной. Граница области, в которой создается однородная плоская волна, меняется от места расположения указанньж излучателей до места расположения излучателей, интенсивность которых равна 0,80 это зависит от того, что вкладывается в понятия равномерность и граница . [c.238]

Если в звуковом поле плоской волны масса постоянна и р" 0, то, со ласно (3.1.32), вспоминая, что е=(7+1)/2, получим [c.120]

Здесь f и F — произвольные гладкие функции. Единичный вектор л является нормалью к плоскости, в которой остается неизменным аргумент функции f и, следовательно, звуковое полер1. Волна вида (1,17) называется плоской. Она распространяется вдоль направления л со скоростью с, не меняя своей формы и амплитуды. Волна pj обладает сферической симметрией величина давления (и других характеристик звукового поля) в каждый момент времени постоянна на сферах г = onst. Такая волна называется сферической (или, точнее, сферически-симметричной). [c.12]

В настоящем параграфе будем рассматривать волны с гармонической зависимостью от времени и горизонтальных координат p(z, , со) X X ехр[/( г - соГ)]. Аргументы функции р, а там, где это не может привести к недоразумениям, и жспоненциальный фазовый множитель будем опускать. Поглощение энергии волн в среде учитывать пока не будем. Влияние диссипации на звуковые поля будет рассмотрено в 7. Этот параграф мы начнем с обобщения понятия плоской волны. [c.25]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...