Отражение звуковых волн от препятствий

Отражение звуковых волн от препятствий [c.504]

Помимо регулярных изменений температуры воздуха и скорости ветра с высотой в свободной атмосфере часто встречаются нерегулярные неоднородности — резкие изменения температуры или скорости в отдельных местах. Эти неоднородности, влияя на ход звуковых лучей, могут привести к резким нерегулярным изменениям слышимости от точки к точке и во времени. Наконец, при распространении звука в атмосфере существенную роль могут играть отражения звуковых волн от различных препятствий — от гор (эхо), от поверхности земли или воды (при наклонном распространении звуковой волны) и т. д, Все эти обстоятельства очень усложняют картину распро- [c.730]

Расчетные формулы для определения наличия эха. Определение наличия эха проводится только для зональных систем, так как в распределенных системах эхо сглаживается из-за действия многих источников звука, а в сосредоточенных системах оно может быть только вследствие отражения звуковых волн от различных препятствий. Но этот случай сводится к зональной системе, поскольку при отражении звуковых волн от различного рода препятствий появляется мнимый источник звука от препятствия (если оно имеет размеры, значительно превышающие длины отражаемых звуковых волн). В таком случае (для расчета эха) сосредоточенную систему можно рассматривать как зональную с расстоянием между источниками звука, равным удвоенному расстоянию от действительного источника до препятствия. [c.304]

Как видно из приведенных уравнений, коэффициенты отражения и прохождения звука через границу двух сред не зависят от частоты колебаний звука. Однако отражение звуковых волн от различных препятствий может быть различно звуковая вол на будет сильно отражаться, если размер препятствия велик по сравнению с длиной волны. В этом случае за препятствием образуется звуковая тень. [c.84]

Явление дифракции заключается в огибании волнами малых препятствий, размеры которых соизмеримы с длиной звуковой волны или меньше ее. Отражение ультразвуковых лучей наблюдается в том случае, если размеры препятствий больше длины волны. Большинство несплошностей основного металла и сварных соединений, влияющих на безопасность и долговечность объектов Котлонадзора, вызывает отражение распространяющихся в металле ультразвуковых волн. Исследуя характер отражения этих волн от дефектов, можно судить о размере и расположении дефектов flO, 22]. [c.118]

Если размер препятствия составляет небольшую долю от длины ВОЛНЫ, заметного отражения звуковой волны не будет звуковая волна обойдет препятствие, как если бы его и не было. [c.84]

Наконец, как отраженная, так и прошедшая волны должны уносить звуковую энергию от препятствия. Как увидим в 42, это требование не всегда удовлетворяется тривиальным образом. При выполнении всех указанных требований отраженная и прошедшая волны оказываются определенными однозначно. [c.123]

Рассмотрим сферический источник звука с уровнем звуковой мощности 100 дБ. Согласно закону обратных квадратов, в открытом пространстве уровень интенсивности звука на расстоянии 3 м от такого источника составит 79 дБ. Внесем этот источник в большое помещение размерами, скажем, ЮХ ХЗ м. Допустим, что коэффициент поглощения стен, потолка и пола в этом помещении равен 0,05 (так будет, если помещение построено, например, из оштукатуренного кирпича или бетона). Что мы услышим теперь Во-первых, по-прежнему прямой звук будет приходить непосредственно от источника к уху, и, если мощность источника не изменилась и между ним и ухом не поставили какого-либо препятствия, уровень интенсивности этого звука по-прежнему составит 79 дБ. Однако, после того как мы услышали прямой звук, волна пробежит далее и упадет на стены, пол и потолок. Эти поверхности поглотят 5% звуковой энергии, а 95% отразят обратно к нам. Звуковые волны снова пробегут мимо нас, и этот процесс будет повторяться снова и снова. Чтобы звук потерял 20% своей энергии, то есть чтобы его уровень упал на 1 дБ, он должен испытать более четырех отражений. В результате добавления всех последовательных отражений, следующих друг за другом, пока они совершенно не затухнут, интенсивность первой отраженной волны окажется увеличенной в 18 раз. Можно показать, что в результате от сложения всех отражений интенсивность звука увеличивается в [c.181]

Явление эхо, или отражение звука от препятствия на пути распространения звуковых волн, позволяет сравнительно простым способом измерять скорость звука. Для такого измерения нужно иметь часы с секундной стрелкой или, лучше, секундомер. Замечая момент посылки звука (крик, хлопанье в ладоши, стук) и момент приёма эхо, можно определить скорость звука с, если известно расстояние L до отражающей поверхности (леса или берега). Скорость звука с определится из формулы [c.57]

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]

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]

Рассматривать гармонические волны (в комплексном представлении) в задаче об отражении очень удобно, так как отражение всегда получается правильное. Но сама постановка задачи об отражении гармонических волн отличается от случая падения волны произвольной формы, например ограниченного импульса. В самом деле, пока ограниченный импульс не достиг препятствия, он бежит так, как если бы препятствия не было. Когда импульс достигнет препятствия, вблизи границы возникнет некоторое сложное звуковое поле, зависящее от граничных условий это — процесс отражения. Через некоторое время падающая волна исчезнет и перед препятствием останется только одна бегущая от препятствия отраженная волна. Таким образом, до отражения имеется только падающая волна, а после отражения — только отраженная. Падающую волну можно считать причиной., а отраженную — следствием в таком же смысле, как камень, падающий в воду, можно считать причиной всплеска. [c.129]

Случай > О (обычно имеющий место на практике) соответствует частичному переходу энергии падающей звуковой волны из среды в препятствие. Это может быть как поглощение звуковой энергии препятствием (превращение ее в тепло, как, например, в звукопоглощающих материалах, которыми облицовывают стены залов для уменьшения гулкости ), так и пропускание акустической энергии в среду позади препятствия, не связанное с поглощением. Более редкий случай <>0 приводит к росту энергии звука в среде при отражении это — случай активного препятствия таково, например, препятствие в виде фронта пламени, скорость горения которого зависит от давления. [c.145]

Встречая на своем пути препятствие, звуковые волны отражаются от него по строго определенному правилу — угол отражения равен углу падения. Если акустические сопротивления двух сред значительно отличаются друг от друга, большая часть энергии падающей волны переходит в энергию отраженной волны, а меньшая часть энергии проникает через поверхность раздела. Чем больше разница акустических сопротивлений двух сред, тем больше разница энергий отраженной и преломленной волн. Так, например, акустическое сопротивление воды почти в пять тысяч раз больше акустического сопротивления воздуха, поэтому звук практически из воды в воздух, и наоборот, не проникает, а только отражается в виде эха. Кому приходилось нырять в воду, тот хорошо знает, что под водой почти не слышно разноголосого шума, царящего на пляже, но зато хорошо прослушиваются звуки от источников, находящихся в воде. [c.34]

Как уже указывалось, эпюра давления, характеризующая звуковой удар, имеет сложную форму, зависящую от множества факторов, среди которых прежде всего следует отметить тип самолета, состояние атмосферы, высоту полета, характер отражения от препятствия. На рис. 5.4,0 показана наиболее характерная эпюра давления, близкая к К-об-разной. Давление в начальный момент быстро возрастает до максимального значения (пика давления), причем время нарастания т весьма мало, но конечно. Идеальной 1 -образной эпюры со временем нарастания т=0 не наблюдается. Затем давление уменьшается почти по линейному закону, при. этом минимальное значение примерно равно по абсолютной величине пику давления. Продолжительность звукового удара Т называется периодом (рис. 5.4,а). Пик давления и период Т в полной мере характеризуют идеализированную К-волну. [c.94]

Если на каком-либо препятствии плотность вещества и скорость звука изменяются не скачкообразно, а непрерывно, то отражения волн не происходит. Такое препятствие действует на звуковую волну как зумпф, например как губчатая структура в отливках. В этом случае можно обнаружить место дефекта только по затенению отражения от задней стенки. [c.128]

Одной из основных помех радиоприему в диапазоне МВ в городах является интерференционная помеха, обусловленная отражением волн от различных препятствий в пределах города. Соотношение амплитуд и фаз интерферирующих волн изменяется в зависимости от конфигурации, материала и взаимного расположения отражающих препятствий. Действие интерференционной помехи приводит к появлению нелинейных искажений в тракте звуковой частоты приемника. Для обеспечения высокого качества МВ-ЧМ приема (для ослабления интерференционных помех и повышения уровня сигнала) необходимо применять выносные направленные антенны. [c.329]

Предположим теперь, что автомобиль двигается навстречу отраженной волне. В этом случае их частота будет выше, чем частота волн передатчика. Наиболее ярко этот эффект проявляется в том, что при приближении поезда высота звуке от него выше, чем при удалении. Это связано с тем, что при приближении скорость звуковых волн складывается со скоростью поезда, а при его удалении - вычитается. Таким образом, принятый сигнал будет зависеть от относительной скорости автомобиля и преграды. В блоке управления эта частота анализируется с учетом скорости автомобиля. Поспе определения расстояния до препятствия и относительной скорости движения автомобиля может быть выдан сигнал на торможение автомобиля. В других случаях, наоборот, может быть выдан сигнал для открытия дроссельной заслонки, если система контроля решит, что желательно поддержание постоянной дистанции между Вашим автомобилем и препятствием. [c.265]

Благодаря отражению от препятствия вдоль звукового луча устанавливается периодическое распределение давлений, связанное с амплитудой колебаний коэффициентом отражения у. Можно положить, что вне звукового луча в среде имеет место постоянное в пространстве и во времени гидростатическое давление Ро. На практике эту зону можно считать узкой, если диаметр звукового луча велик по сравнению с длиной волны, что всегда имеет место при ультразвуковых частотах. [c.18]

Для расчета звукового поля в пространстве тени за препятствием в теоретической физике разработан следующий принцип поле за препятствием составляется из невозмущенной волны и из возмущающей волны, приходящей от задней стенки препятствия [18]. Так как возбуждение на задней стороне круглого дискового отражателя равно нулю, возмущающая волна должна быть там идентична невозмущенной волне, но иметь противоположную фазу. Таким способом возмущающую волну можно приближенно представить себе как излучение поршневого излучателя и рассчитать наложение с падающей волной в пространстве тени. Следовательно, возмущающая волна равна отраженной, но противоположна ей по фазе. [c.123]

Процент отраженной энергии при пересечении звуковым лучом резких изменений в среде зависит от импеданса препятствия и от угла его наклона. Отношение интенсивностей прямой и отраженной волн определяется в основном соотношением импедансов на границе раздела сред (фактором рассогласования). Это отношение равно 20 для сред жидкость — металл при этом отражается 80% энергии. Для случая газ — металл значение отношения достигает 10 при этом отражается практически 100% энергии. [c.102]

Метод обнаружения айсбергов был основан на использовании явления эхо, т. е. явления отражения звуковой волны от препятствий. Так как скорость распространения звука в воде хороию известна, то, зная время, в течение которого звук в воде шел до препятствия и вернулся обратно, нетрудно определить это расстояние. [c.67]

Выше было показано, что наибольшее отражение ультразвуковых волн от препятствия (дефекта) будет происходить при условии, если размер препятствия в плоскости, перпендикулярной распространению волн, равен или больше длины звуковой волны. Следовательно, зная по техническим условиям размер допустимых дефектов в том или ином изделии, мы можем вьгбрать длину ультразвуковой волны из условия где с1 — размер дефекта, который необходимо обнаруживать. Однако в зависимости от толщины материала чувствительность будет различной с увеличением толщины она сильно падет. Уменьшение чувствительности в этом случае объясняется рассеиванием ультразвуковых волн, неоднородностью материала и дифракцией ультразвуковых волн. [c.104]

Определение динамических характеристик механических систем. Задачи акустической диагностики этого класса заключаются в нахождении на основе анализа акустических сигналов динамических характеристик элементов механических систем, в частности машинных и присоединенных конструкций, или характеристик их шумового или вибрационного ноля. Одна задача этого класса рассматривается в главе 3 соотношения (3.31) и (3.36) представляют собой уравнения относительно неизвестной импульсной переходной функции или частотной характеристики линейной системы. Отметим такнсе задачи, состоящие в определении на основе спектрально-корреляционного анализа вибрационных сигналов затухания в сложных инженерных конструкциях, коэффициентов отражения волн от препятствий, характеристик звукового излучения и др. [242]. Мы не будем подробно останавливаться на задачах этого класса. Многие из них непосредственно примыкают к задачам идентификации динамических систем и получили достаточное освеш,ение в литературе [103, 242, 257, 336]. [c.19]

При отражении звука от горы, стены и других значительных препятствий можно наблюдать, что угол падения волны равен углу отражения. В тех случаях, когда размеры препятствия сравнимы с длиной волны, законы распространения звуковой волны около препятствий становятся более сложными, имеет место и некоторое отражение, и огибание (дифракция), как около небольши с (по [c.507]

Историю развития акустики условно можно разбить на три периода. Первый период - начиная с древней истории до конца 17-го и начала 18 в. Пифагор (6 в до н.э.) открыл связь мевду высотой тона и длиной струны (или трубы), Аристотель (4 в. до н.э.) объяснил 3X0 отражением звука от препятствий и понимал, что звучащее тело создает сжатия и разрежения воздуха.Леонардо да Винчи (13 - 16 вв.) сфориулировал принцип независимости распространения звуковых волн от различных источников. Галилей (конец 17 в.) обнаружил, что звучащее тело совершает колебания, а высота звука зависит от частоты, тогда как сила звука - от амплитуды этих колебаний. анцузский ученый М. Мероенн измерил впервые скорость звука в воздухе. [c.5]

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]

Ультразвуковая дефектоскопия (УЗД) - один из наиболее эффективных методов неразрушающего контроля. Дефектоскопия основана на принципе передачи и приема ультразвуковых импульсов, отражаемых от дефекта, расположенного в металле. Высокочастотные звуковые воЛны распространяются по сечению контролируемой детали или узла направлешо и без заметного затухания, а от противоположной поверхности, контактирующей с воздухом, полностью отражаются. Для возбуждения и приема колебаний используются прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты титаната бария (кварца). Генератор электрических ультразвуковых колебаний возбуждает пьезоэлектрический излучатель (передающий щуп), который через слой жидкости связан с поверхностью детали. Механические колебания, полученные от действия переменного магнитного поля на пьезоэлектрическую пластинку излучателя, распространяются по толще металла и достигают противоположной стороны сечения. Отражаясь, возвращаются и через жидкую среду возбуждают в пьезоэлектрическом приемнике (приемном щупе) электрические колебания, которые после усиления высвечивают на индикаторе характер прохождения колебаний. Если препятствий, мешающих прохождению колебаний, не оказалось, амплитуды прямого и отраженного импульсов одинаковы. При наличии дефекта импульсных пиков будет три, причем отраженный от дефекта - меньший (рис. 4.4). Во время работы дефектоскопа колебания возбуждаются не непрерывно, а короткими импульсами. Существует несколько тапов дефектоскопов и наборов щупов. [c.157]

Отражение звука. Звуковые волны, встречая на своём пути препятствие, отражаются от него. Явление отражения звука играет большую роль в акустике, например при распространении звука в закрытых помещениях. Звуковые волны, падая на стену под углами а и с (рис. 37), отражаются от неё под теми же углами и кажутся наблюдателю выходящими из точки О, которая представляет собой зеркальное отображение источника звука. Таким геометрическим построением, как на рис. 37, можно пользоваться, конечно, только в том случае, когда отражающая поверхность имеет размеры, ббльшие, чем длина звуковой волны. Если это не так, то важную роль начинает играть дифракция, и понятие звукового луча, как мы об этом говорили в конце первой главы, теряет смысл. [c.64]

Даже в случае длинного пламени высокого давления, выходящего из горелки с малым отверстием, когда, по всей видимости, как отверстие, так и пламя (когда оно не возмущено) вполне симметричны, есть основание считать, что характер разбиения извилистый, или несимметричный. Пожалуй, наиболее легким путем, приводящим к такому заключению, является исследование поведения пламени, предоставленного действию стоячих звуковых волн — таких, какие можно получить путем наложения на прямые волны, исходящие из источника, дающего чистый тон, волн, отраженных перпендикулярно от плоского препятствия, например от плоской стеклянной пластинки. На основании аналогии с капиллярными струями, — аналогии, которая распространялась многими писавшими по этому вопросу дальше, чем это допускалось обстоятельствами, — пламя должно было бы возбуждаться, когда отверстие находится в узле, где давление изменяется сильнее всего, и оставаться индифферентным в пучности, где давление совершенно не изменяется. Нетрудно было экспериментально 2) показать, что фактически происходит как раз обратное. Источником звука служил птичий манок ( 371), а наблюдения производились путем передвигания горелки вперед и назад перед отражателем до тех пор, пока не находилось положение, в котором пламя было наименее возмущено. Такие положения были очень хорошо определены, и измерения показали, что расстояния от отражателя пропорциональны натуральному ряду чисел 1, 2, 3 и т. д., а следовательно, соответствуют узлам. Если бы эти положения совпадали с пучностями, то расстояния должны были бы образовать ряд, пропорциональный нечетным числам—1, 3, 5 и т. д. Длина волны звука, определяе- [c.390]

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]

В связи с широким применением акустических приборов на судах возникает необходимость вычислять звуковые поля излучателей звука, а также звуковые поля, прошедшие через корпус судна или отраженные от него. При этом приходится встречаться с расчетами, связанными со звукоизлучением различных поверхностей, дифракцией звука на препятствиях, прохождением звуковой волны через упругие пластины и оболочки. Основы теории, используемой при таких расчетах, изложены в хорошо известных руководствах (см., например, С. Н. Ржевкин Курс лекций по теории звука , Ф. Морз Колебания и звук , Е. Скучик Основы акустики ). [c.3]

Отражение и поглощение звука. При рассмотрении вопросов, связанных с распространением звуковых волн, мы исходили из предположения, что звуковые волны на своем пути не встречают никаких препятствий. Практически дело обстоит иначе. Звуковые волны, встречая на своем пути препятствие, частично отражаются от него или поглощаются им. Поглощение звука препят- [c.10]

Отражение от препятствий. Когда ультразвуковая волна встречает препятствие, она может отразиться от него различным образом в зависимости от размера препятствия и от его физических свойств. Характер отражения зависит от отношения длины волны и размера препятствия если препятствие велико по сравнению с длиной волны, от него происходит сильное отражение. В этом случае препятствие или дефект в образце металла дает резкую тень. Однако, если препятствие очень мало и составляет небольшую долю длины волны, заметного отражения и тени не будет. Ультразвуковые волны обойдут препятствие и пойдут дальше, как если бы его не было. Если в среде много таких мелких включений или препятствий, регулярного отражения все же не будет, и в стороны может рассеяться большое количество энергии. Звуковая энергия будет поглощаться, входя внутрь тела, и сказать, почему это происходит, без детального исследования затруднительно. Отражение от препятствий может быть пояснено следующим образом. Сжатия и расширения чередуются через интервал в полволны. Таким образом, в алюминии для волн с частотой 1 мггц зона сжатия простирается на расстояние в полволны, или приблизительно на /г, см, в то время как д.ля волн с частотой в 5 мггц зона сжатия простирается на 7яо см. [c.27]

Человек в черных очках вышел на улицу. В руке у него небольшой предмет, напоминающий карманный фонарик. Это передатчик ультразвуковых колебаний. Слепому теперь не нужна традиционная палочка, которой он постукивал, медленно двигаясь по тротуару. Щелкнул выключатель, и в ушах, куда вставлены микронаушники, возникло приятное мелодичное жужжание. Но вдруг тон звука изменился. Это результат того, что ультразвуковые волны, излучаемые передатчиком, встретили на своем пути препятствие, отразились от него и приняты приемным устройством. Но что это стена, столб или человек Можно ли определить по звуку характер предмета Человек, впервые взявший этот прибор, не сможет им пользоваться — нужна предварительная тренировка. На занятиях, направляя прибор на различные предметы, слепой запоминает характерные особенности отраженных от них звуков и постепенно привыкает их различать. По высоте тона он судит о расстоянии до обнаруженного предмета, а по тембру звука — о характере предмета изменение тона сигнала указывает на то, что предмет движется — удаляется или приближается (доплеровский эффект). Дети обучаются значительно быстрее взрослых. Если слепой постоянно пользуется прибором, он, можно сказать, обучается видеть звуковую картину окружающего мира, то есть у него формируются определенные [c.168]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...