Волноводное распространение звука

Вторая часть книги посвящена теории излучения сферическими, цилиндрическими и плоскими источниками, теории рассеяния. Изложены вопросы волноводного распространения звука, основы акустики помещений. [c.2]

VI.1. ВОЛНОВОДНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА [c.319]

Волноводное распространение звука наблюдается как в природных условиях, так и в различных технических устройствах. [c.319]

Мастеров Е. П. К вопросу о волноводном распространении звука в слоисто-неоднородных средах.— Акуст. [c.333]

Волноводное распространение звука [c.230]

ТО вниз, не удаляясь значительно от этого уровня. Это — лучевая картина волноводного распространения звука, рассмотренного подробно с волновой точки зрения в гл. Vni. На рис. 91.4, б в качестве примера представлена лучевая картина распространения звука от точечного монополя в море для распределения скорости звука по глубине, схематически показанного [c.301]

В некоторых случаях можпо исключить дифракционные эффекты, используя волноводное распространение звука в образцах цилиндрической формы. Однако необходимо учитывать появление других типов волн па цилиндрической поверхности образца [140—1431 для монокристаллов важное значение имеет вопрос о направлении максимального потока энергии (см. 7). [c.372]

Д. 3., обусловленная волноводным характером распространения, имеет место при распространении звука в стержнях, пластинах, волноводах и т. д. Так, при жш — распространении звука в волноводе с абсолютно жёстки- 04/ [c.647]

Общая характеристика волноводов. Волноводный характер распространения звука, упругих волн, радиоволн и т. п, в неоднородных средах без диссипации энергии имеет общую математическую природу, которую, следуя Р. М. Гарипову [10], можно описать так. [c.313]

Благодаря волноводным свойствам подводного звукового канала в море возможно сверхдальнее распространение звука. Взрыв небольшой бомбы весом всего в несколько килограммов, произведённый внутри этого канала, удавалось обнаружить глубоко погружённым приёмником на расстоянии в 5000 км Это колоссальное расстояние звук проходит в воде в течение часа На ленте записывающего прибора при этом получалась запись сигнала, растянутая во времени более чем на 30 сек. [c.325]

Благодаря волноводным свойствам подводного звукового канала в море возможно сверхдальнее распространение звука. Взрыв небольшой бомбы весом всего в несколько килограммов, произведенный внутри этого канала, удава- [c.336]

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]

В узких трубах, т. е. в трубах, поперечные размеры которых малы по сравнению с длиной волны звука, могут распространяться только плоские волны, бегущие вдоль оси трубы. В широких трубах распространение звука может иметь совершенно другой характер. Важнейшая особенность распространения звука в широких трубах — изменение формы волны при распространении вдоль оси трубы. Такие широкие трубы называют волноводами термин выбран по аналогии со словами водопровод , воздуховод и т. п. Распространение волн, характерное для таких широких труб, называют волноводным распространением. [c.230]

Замечательно, что волноводное распространение возможно и в слоях, не ограниченных какими-либо стенками. Простейший пример — плоский слой какой-либо среды, заключенный между двумя полупространствами, заполненными другой средой, скорость звука в которой больше, чем в слое. Волны, бегущие в та- [c.230]

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]

Изучение волноводного распространения начнем с простейшего случая — с плоской задачи. Пусть волновод образован однородной средой, заполняющей слой между двумя параллельными стенками или трубу прямоугольного сечения. Координатную плоскость ху выберем на одной из стенок и ограничимся пока движениями, происходящими параллельно плоскости хг и не зависящими от координаты у. Стенки волновода будем считать непроницаемыми для звука. Значит, в направлении оси г волна должна быть стоячей. [c.232]

В предыдущем параграфе мы ограничились плоской задачей распространения звука в море, имея целью простейшим способом выяснить влияние границы, которую нельзя охарактеризовать Нормальной проводимостью, на волноводное распространение. Теперь рассмотрим задачу, более реально отвечающую естественным волноводам в виде слоев (морю или атмосфере), — задачу [c.266]

Рассматривая в предыдущих главах вопросы распространения звуковых волн в атмосфере и море, мы видели, что в ряде случаев в этих средах возникают своеобразные волноводные каналы, по которым звук распространяется на значительные расстояния. Подобное же положение вещей, несомненно, должно иметь место и при распространении упругих волн в земной коре, для которой характерно наличие слоёв различной жёсткости и различной толщины. Не исключено при этом, что даже в слое одной и той же породы скорость распространения упругих волн может меняться с глубиной таким образом, что возможно появление звукового канала, на оси которого скорость минимальна. [c.439]

Газарян Ю, Л, К вопросу о волноводном распространении звука в неоднородных средах,— Акустич, ж., 19,56, т, 2, выл, 2, [c.279]

Рассмотрим работу ПИ в условиях волноводного распространения звука, когда происходит возбуждение дискретного набора нормальных волн, следуя статье [Зайцев и др., 1987]. Одну из стенок волновода (г - 0) будем считать мягкой, другую (г = Н) - жесткой. Ось х направлена вдоль волновода. Случай волновода с двумя акустически мягкими стенками, соответствующий модели Пекериса (см. [Толстой, Клей, 1969]), рассматривается аналогичным образом. Под углом 3 к оси волновода, совпадающей с осью X, излучается высоконаправленный бигармонический пучок накачки с частотами со, и о)2. При достаточно малом затухании пучок накачки испытывает многократные отражения от границ волновода. Генерация поля р на разностной частоте описывается уравнением [c.176]

Если в слоистой среде при 2 -> +< скорость эвука стремится к значениям С2,з, то существуют две боковые волны, в которых горизонталь-ные компоненты волнового вектора равны соответственно о /сг и со/сз [48, 34.4). При исчезновении неоднородности в полулространстве, содержащем источник, одна из боковых волн вырождается в прямую волну ехр(г А / ). Если жидкость занимает полупространство 2 < Я, а при 2 = Я расположена абсолютно мягкая, абсолютно жесткая или имледансная граница, то остается только боковая волна с = со/сг. В условиях волноводного распространения звука на больших расстояниях от источника амплитуда боковой волны р, , как правило, пропорциональна [48, 27.4 и 34.4). Волна р, приобретает специфические черты, когда в интегральном представлении поля вблизи точки ветвления находится полюс подынтегрального выражения. Это происходит, когда частота звука близка к критической частоте, при переходе через которую меняется число распространяюшихся мод (см. 15 и [52, гл. 7)). В случае совладения полюса и точки ветвления (т.е. на критической частоте) согласно [c.315]

Условия применимости полученного выше равномерного асимптотического разложения поля в окрестности каустики состоят, во-первых, в требованиях плавности и малости изменения свойств среды на расстояниях порядка длины звуковой волны, что необходимо и для применимости лучевой акустики вдали от каустики, и, во-вторых, в отсутствии других особенностей лучевой структуры в окрестности каустики, где kV t I. Так, формула (17.19) не работает в типичном для дальнего волноводного распространения звука случае сближения каустики (см. [52, 45]). Условия применимости асимптотики (17.19) рассматривались также в работе [107]. Придать им количественную форму позволяет метод эталонных интегралов. Именно, критические точки подьштегрального выражения в (17.1 ) должны быть изолированы от и а второй член асимптотического разложенияр должен быть мал по сравнению с приведенным в (17.14) и (17.19) главным членом. Соответствуюшие неравенства нетрудно выписать, используя материал 11. Так, малость второго приближения означает вьшолнение неравенств (см. (17.11 )-(17.13)) f j Ф1( 1,2)1 1Ф( 1,2)1- [c.369]

Газарян Ю. Л. Волноводное распространение звука для одного класса слоисто-неоднородных сред.— Акуст. ж., 1957, 3, вып. 2, 127. [c.332]

Результаты предыдущего параграфа применимы к важной за да е о волноводном распространении звука низкой частоты в море В районах постоянной глубины море можно рассматривать как волновод, ограниченный дном и свободной поверхностью воды Для низких частот можно пренебрегать неровностями дна и не ровностью свободной поверхности, вызванной морским волнением и считать границы волновода плоскими. Кроме того, можно пре небрегать и неоднородностью среды, вызываемой изменением тем пературы и гидростатического давления с глубиной. Практически если при данной частоте возможно распространение лишь несколь ких первых номеров нормальных волн, то море можно рассматри вать как однородный плоскопараллельный слой, лежащий на упругом полупространстве — морском грунте. Морской грунт, вообще, — упругое твердое тело, неоднородное по глубине. Найти нормальные волны в волноводе, ограниченном таким упругим телом, весьма сложно. Но некоторые основные черты моря как волновода можно представить себе, упрощая задачу аппроксимируя грунт жидким однородным полупространством с некоторыми эффективными значениями плотности и сжимаемости. Тогда, пользуясь данными предыдущего параграфа, можно, ограничиваясь, как и выше, плоской задачей, написать дисперсионное уравнение нормальных волн, исходя из коэффициентов отражения плоских [c.263]

Если источник звука расположен на оси П. з. к. или вблизи неё, то звуковые лучи, выходящие под небольшими углами к оси, вследствие рефракции звука будут вновь я вновь возвращаться к ней, т. е. будут захвачены П. з. к. (т. н. волноводное распространение рис., б). Чем больше разность значений скорости звука на поверхности и на оси П. з. к., тел1 в более широком интервале углов захватываются лучи, т. е. тем более эффективным будет П. з. к. При распространении в нём звуковые волны не касаются ни поверхности, ни дна океана и, следовательно, не рассеиваются и но поглощаются на его границах. Благодаря этому звук НЧ, для к-рых поглощение в морской воде весьма мало, может распространяться в П. з. к. на сотни и тысяча км ( сверхдальнее распространение). В одном из зкспери.ментов звук от небольших подводных взрывов регистрировался на расстоянии 19000 км. Способность звука распространяться по П. з, к. на большие расстояния имеет многочисленные практич. приложения. П.з, к. в океане был открыт в сер. 40-х гг. 20 в. [c.667]

Обычно различают дисперсию двух типов. Дисперсия первого типа обусловлена физическими свойствами среды и всегда связана с поглощением энергии. В плоской звуковой волне в безграничной жидкости возможна дисперсия только первого типа. Дисперсия второго тшха обусловлена волноводными свойствами среды, определяемыми геометрическими факторами, устанавливае п>1ми граничными условиями области распространения звука. Эта дисперсия не связана с поглощением звуковой энергии средой, хотя не исключает возможности оттока энергии через границы области. Рассмотрим несколько примеров дисперсий обоих типов. [c.193]

Величина к2 имеет смысл волнового числа в глубине неоднородной среды (2 = -оо), координата 2 1 задает вертикальный масштаб области, занятой неоднородностями. Мы видим, что отражение волны с любым значением удается рассмотреть благодаря произвольности (/. Свобода в выборе / и т дает возможность произвольно задавать частоту волны. Профиль характеризуется четырьмя параметрами. Дня некоторых их сочетаний на рис. 3.2 безразмерных координатах г/2 изображены зависимости (2). Форма профиля определяется значениями а, и аз. В частности, в неоднородной среде скорость звука может иметь минимум или максимум. Как мы увидим в гл. 4, при этом возникают уотовия для волноводного (в окрестности минимума с(2)) и антиволноводного (в окрестности максимума с(2)) режимов распространения звука. [c.53]

Фокусировка звука в окресшости каустического острия и других особенностей лучевых структур. Типичной особенностью каустических поверхностей являются острия, или клювы. В сечении эта особенность дает точку возврата каустики. Для точечного источника в слоистой среде точки возврата образуют окружности, лежашие в горизонтальной плоскости. При волноводном распространении клювов может быть сколь угодно много. Лучевая картина в окрестности точки возврата О каустики показана на рис. 17.2. Каустика изображена жирными линиями. Выше ветви ОА каустики через каждую точку проходит одни луч (например, 55 ), касаюшийся ветви ОВ. Аналогично, ниже ОВ через каждую точку проходит луч, касаюшийся ОА. Между ветвями ОА и ОВ через каждую точку проходят три луча. Два нз них касаются ближней ветви каустики, третий - дальней ветви. В точке О три луча сливаются в одни, который служит обшей касательной для ветвей ОА и ОВ каустики. [c.375]

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]

Распространение звуковых волн в среде характеризуется их скоростью (см. Скорость звука). В газообразных и жидких средах распространяются только продольные волны, скорость к-рых определяется сжимаемостью среды и её плотностью. В твёрдых телах иомимо продольных могут распространяться поперечные волны и поверхностные акустические полны скорость волн в твёрдых телах определяется комбинацией их констант упругости и плотностью в кристаллах имеет место анизотропия скорости 3., т. с. зависимость её от направления распространения волны относительно кристаллографич. осей. В ряде случаев наблюдается дисперсия звука, обусловленная как физ. процессами в веществе, так и волноводным характером распространения в ограниченных объёмах. [c.70]

Если принять огибающую импульса трапецеидальной формы с продолжительностью Тф фронта, где Тф = 72 7 (Т — период несущей частоты), то условие достаточно узкой полосы, обеспечивающей незначительное искажение формы импульса в процессе его распространения, может быть реализовано при д- = 4. Так, при/=2 10 0if, t=2-10 сек, Р1—2,ЪЛ0 гц. Чтобы уменьшить длину волновода, его можно выполнить из материала, обладающего небольшой скоростью звука, например из меди (с -= 3,71-10 см1сек), тогда 1в,тт -= 150 см. Таким образом, для обеспечения постоянства режима обработки объекта с переменной длиной, необходимо выбрать длину волноводной системы, равную приблизительно 3 — 8Я, где 18,5 см (длина волны в медном волноводе). Применение волновода такой длины является особенностью импульсного метода. Можно, однако, выбрать 1п<С 8 если в начале обработки, пока 1ц мало, работать в непрерывном режиме с небольшой подстройкой рабочей частоты или волноводной системы (см. далее), а затем, когда в + н > в, тш, перейти на импульсный режим. [c.221]

В швах, выполненных двусторонней сваркой, как правило, ложные сигналы от задней кромки выпуклости приносят меньше неприятностей, чем в швах, полученных односторонней сваркой. Они меньше по амплитуде благодаря более плавным очертаниям выпуклости и к тому же они дальше по развертке. В этих швах наиболее характерным дефектом являются непровары в корне. Часто эти непровары имеют настолько малое раскрытие (стянутые), что эхосигнал от них очень слабый, так как большая часть энергии звука просачивается через такой непровар. Двусторонние швы с гладкими и пологими вьшзжлостями можно контролировать при многократном отражении УЗ луча, что в некоторой степени упрощает методику контроля. В этом сл) ае распространение УЗ луча в листе носит уже волноводный характер, что способствует вьмвлению непроваров. [c.321]

Противоположным волноводному является так называемое антиволновод-ное распространение, когда лучи уже никогда более не возвращаются на горизонт источника. Пример антиволноводного распространения, реализующийся в подводной акустике, изображен на рис. 54.1. Здесь слева изображен профиль скорости звука, справа лучевая картина. Заштрихована область геометрической тени, куда не проникает ни один из лучей. Аналогичный слут чай имеет место при распространении радиоволн над поверхностью земли в условиях нормальной рефракции. Разница только в том, что в последнем случае граница является не плоскостью, а сферой. Для теории эта разница не яв- [c.321]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...