Давление звука. Радиометр

Давление звука. Радиометр. Знаменитый русский физик П. Н,. Лебедев, экспериментально доказавший существование [c.75]

Применение нелинейных акустических эффектов. Первые применения нелинейных эффектов были связаны с разработкой методов измерения характеристик акустич. поля на основе регистрации усреднённых эффектов измерение интенсивности звука по давлению звукового излучения с помощью радиометров или по вспучиванию свободной поверхности жидкости под действием звука, измерение колебат. скорости методом Рэлея диска. Для зондирования атмосферы, океана, для целей медицинской акустики применяют параметрические излучатели и приёмники благодаря их широкополосности, острой направленности излучения и отсутствию боковых лепестков в диаграмме направленности. [c.292]

РАДИОМЕТР АКУСТИЧЕСКИЙ — прибор для измерения давления звукового излучения и, следовательно, плотности энергии звуковой волны, интенсивности звука и др. параметров волны. Посредством Р. а. измер -ют обусловленную давлением звукового излучения радиац. силу Рр, действующую на помещённое в звуковое попе препятствие (приёмный элемент). [c.222]

В ОСНОВНОМ, ПО методам индикации давления. Радиометр, применяемый в вертикальном звуковом пучке, обычно представляет собой очень чувствительные весы [26. 27]. одна из чашек которых заменена приемным элементом радиометра. Радиометр, применяемый в горизонтальном звуко-вом пучке, имеет вид легкого маятника, возвращающей силой которого может быть либо сила тяжести [22], либо упругость закрученной нити [28, 25]. [c.201]

В технике измерения радиационного давления часто используют нулевой метод ), т. е. тем или иным способом определяют силу, необходимую для возвращения приемного элемента радиометра в то положение, которое он занимал до включения звука. Наиболее просто это делается в весах, которые после включения звука снова уравновешиваются снятием груза со свободной чашки. В работе [30] в качестве уравновешивающих сил применялись силы взаимодействия тока с магнитным полем. Для этого на подвижном коромысле радиометра была укреплена легкая катушка провода, находящаяся в поле постоянного магнита. По величине постоянного тока, пропускаемого через катушку в соответствующем направлении и необходимого для возвращения радиометра в нулевое положение, определялась радиационная сила. Этот прибор позволял [c.201]

Измерение радиационного давления затрудняется рядом явлений. В звуковом поле на показания радиометра могут влиять конвективные потоки от источника звука (особенно в вертикальном звуковом поле), силы поверхностного натяжения жидкости, пузырьки, осаждающиеся на приемном элементе радиометра, и ряд других причин. Но особенно сильное влияние на показания радиометра оказывает акустическое течение (см. гл. 6) ). Для уменьшения этого влияния использовалось несколько методов, эффективность которых, по-видимому, все-таки недостаточна. [c.202]

Во-первых, перед радиометрами помещают преграды (обычно на ультразвуковых частотах — это тонкие полимерные пленки), которые бы пропускали звук полностью (или почти полностью), а поток задерживали. Этот метод не устраняет полностью влияния потока, поскольку течение возникает (правда, при некоторых условиях значительно более слабое) сразу же за преградой. Другой метод разделения давления потока и радиационного давления — это работа в баллистическом режиме [33]. Здесь используется то не совсем изученное свойство акустического течения, что время установления течения, по-видимому, существенно больше, чем время установления звукового поля, и, следовательно, радиационное давление начинает действовать практически сразу же после включения поля, [c.202]

Скорость акустического течения принципиально можно определить также по динамическому давлению потока. Приемниками динамического давления могут быть различные устройства либо это легкое коромысло (типа радиометра), одиа часть которого помещается в звуковое поле, либо трубки типа трубок Пито. Такого рода измерения существенно осложняются тем, что помимо динамического давления потока на приемники действует радиационное давление, величина которого может иметь такой же порядок, что и величина динамического давления потока. Б 139] было предложено использовать для определения динамического давления потока приемную головку радиометра, затянутую пленкой, прозрачной для звука и непроницаемой для потока. [c.236]

В. А. Зверев. О возможности абсолютной калибровки излучателей и приемников звука по давлению радиации без использования радиометра. Акуст. ж., [c.378]

Сейчас радиометры] применяются в лабораторных исследованиях как измерительные приборы. Основная часть радиометра — крылышко, поворачивающееся под действием радиационного давления на некоторый угол, зависящий от величины этого давления, а следовательно, и от интенсивности звука. [c.19]

Метод радиометра наиболее пригоден для высокочастотных звуков, имеющих сравнительно большую интенсивность, какие встречаются при изучении кавитации, в медицинской и промышленной ультразвуковой технике. Обычно считают, что в ближней зоне сфокусированного пучка, который создается поршневым источником, имеющим диаметр в несколько длин волн, распространяются плоские волны. Эти волны в действительности не являются плоскими, так как давление в ближней зоне [c.81]

Будучи эффектом 2-го порядка малости, Д. 3. и. мало по сравнению с переменным звуковым давлением. Напр., в воде при интенсивности звука порядка 10 Вт/см амплитуда звукового давления р = 5 10 дин/см , а Д. 3. и. Р = 10 дин/см . В воздухе при интенсивности звука 1 Вт/см , т. е. при уровне интенсивности 160 дБ, достигаемом в промышленных установках для коагуляции аэрозолей, р 3 10 дин/см , а Р 10 дин/см . Д. 3. и. используется при определении абсолютного значения интенсивности звука с помош ью радиометра или по вспучиванию границы раздела сред. В условиях невесомости может применяться в экспериментах по стабилизации предметов в пространстве, перекачке жидкости и т. п. [c.100]

РАДИОМЕТР — прибор для определения давления звукового излучения и, следовательно, плотности звуковой энергии, интенсивности звука и других параметров волны. В звуковом поле возникает постоянное радиационное напряжение, пропорциональное плотности энергии звуковой волны. Поэтому на препятствие действует давление звукового излучения, вызывающее (в зависимости от формы, размеров и ориентации препятствия относительно направления распространения звука) постоянную радиационную силу [c.290]

Несколько иной метод определения коэффициента поглощения звука был предложен в работе [57]. Схема установки приведена на рис. 21. Ультразвуковое поле (1 Мгц), создаваемое источником полностью заполняло трубку с исследуемой жидкостью 2 трубка имела обводной капиллярный канал 3 для обратного потока. Согласно соотношению (31), при радиусе звукового пучка, равном радиусу трубы, скорость акустического течения обращается в нуль. В экспериментальных условиях, конечно, из-за неоднородности звукового поля по сечению трубки и влияния пограничного слоя вблизи стенок, а в описываемой установке еще из-за тока жидкости через капиллярный канал 3 перенос жидкости имеется, однако скорость его существенно меньше скорости течения в свободном звуковом поле. Влияние динамического давления потока на механический приемник радиационного давления 4 было при этих условиях относительно мало. Отраженный от приемника 4 звук поглощался поглотителем 5. Авторы работы [58] отказались от абсолютного измерения звукового поля радиометром, потому что приемный элемент радиометра, отражая звук, не позволял создать полностью бегущую волну (в этой работе плотность звуковой энергии определялась из импедансов излучателя в воздухе и в жидкости). Согласно закону Гагена — Пуазейля, скорость движения [c.123]

Оценки показывают, что ошибки за счет измерения V, Р и 1 1 о не превышают 1,5—2%. Самая серьезная ошибка вносится неоднородным излучением звука [272]. Неоднородное звуковое поле затрудняет определение /дфф. При неоднородном излучении /эфф не равно геометрическому сечению пучка. Кроме того, неоднородно излучающий кварц посылает косые пучки на приемник радиометра, и они оказывают давление на него. Между тем косые пучки звука либо вовсе не дадут своего вклада в интенсивность дифракционного максимума, либо дадут весьма малый вклад, поскольку они не удовлетворяют условию Брегга. Поэтому необходимо практически полное устранение косых пучков и надежный способ определения /дф . [c.206]

При измерении давления излучения отсчитывают угол, на который нужно повернуть нить подвеса, чтобы диск радиометра принял первоначальное направление, перпендикулярное по отношению к направлению распространения звука. Для правильных измерений необходимо, [c.138]

Давление звука. Радиометр. П. Н. Лебедев, экспериментально доказавший существование давления света, интересовался также вопросом — давят ли звуковые волны на препятствия, расположенные на пути их распространения. Его ученик А. Б. Альтберг сконструировал прибор для измерения давления звуковой радиации (излучения), который называется радиометром. Этот прибор представляет собой весьма чувствительные крутильные весы (рис. 42). На рычажке, способном вращаться вокруг оси, подвешен легкий поршень и укреплено маленькое зеркальце рычажок уравновешен небольшим грузом. Между поршнем и стенками отверстия в корпусе прибора имеется зазор в доли [c.76]

В [27] для разделения радиационного давления звука и динамического давления потока использовалось то обстоятельство, что время установления стационарного звукового поля существенно меньше, чем время установления стационарного акустического течения. Включение звука приводит сразу же к отклонению радиометра за счет радиационного давления (правда, только в том случае, когда инерционность радиометра мала) и затем к постепенному увеличению отклонения за счет динамического давления потока. Этот метод вызвал ряд возражений [38]. Имея в виду различную зависимость динамического и радиационного давлений от параметров жид1 ости и звукового поля, можно все-таки думать, что в некоторых случаях этот метод может быть успешно применен для измерения радиационного давления, а следовательно, и скорости потока с достаточной точностью. [c.236]

В первой работе, где был применен этот метод [27] (см. также [48]), разделение основывалось на том, что скорость течения мала по сравнению со скоростью звука. Поэтому при включении источника звука радиометр быстро отклоняется под действием радиационного давления, затем происходит постепенное увеличение отклонения радиометра под действием потока до какого-то предельного, соответствующего сумме динамического и радпа-ционного давлений, Этот метод встретил ряд возражений, сущность которых сводится к тому, что акустическое течение устанавливается во всем пространстве, занятом звуком, за время меньшее, чем время отклонения радио- [c.243]

Французский ученый Ланжевен рассмотрел более важный в практическом отношении случай звукового давления на препятствие, находяш,ееся в открытом пространстве (случай радиометра). Из его рассмотрения следовало, что давление на препятствие, полностью поглощаюш,ее звук, точно равно энергии, приходящейся на единицу объема в падающем пучке звуковых лучей (так же как и в случае светового давления). Кажущееся несоответствие выводов Рэлея и Ланжевена было разъяснено французским физиком Бриллюэном, который указал, что рэлеевское давление состоит из двух отдельных частей. Первая часть соответствует ланжевеновскому давлению — это давление испытывает препятствие, иа которое падают звуковые волны — эта часть, таким образом, имеет направленный (векторный) характер. Другая часть — это возникающее гидростатическое давление во всех направлениях именно только это давление и испытывают боковые стенки трубы и оно представляет собой менее существенную часть давления звука. В открытом пространстве изменение давления компенсируется изменением объема, и мы имеем дело только с так называемым ланжевеновским давлением на стенку. Это направленное давление имеет, таким образом, одну и ту же величину в открытой и закрытой системе, чем объясняется правильность результатов измерений с радиометром. [c.79]

Давление света представляет собой, вообще говоря, весьма малую величину. Измерить это давление удалось только П. Н. Лебедеву после безуспешных попыток целого ряда ученых в течение почти 200 лет. Заметим, что полное давление, которое оказывает свет от Солнца на нашу Землю, составляет около 100 ООО тонн (оно, конечно, ничтожно по сравнению с силами гравитации). Тем не менее, как известно, большое ко.тичество астрономических явлений вызывается давлением света (например, своеобразный вид кометных хвостов и др.). Давление же звука измерить при помощи радиометра значительно проще. С давлением звука приходится часто сталкиваться в ультразвуковой технике, но об этом мы будем говорить дальше. [c.79]

Пондеромоторное действие звуков ого поля на резонаторы еще в 1876 г. наблюдал Дворжак, а теоретическое объяснение этому явлению в 1878 г. дал Рэлей [1]. Позднее Рэлей возвращается снова к этому вопросу [2] и получает формулу для давления звука на полностью отражающую звук твердую стенку. Формула Рэлея была подтверждена количественно опытами В. Альтберга [3] и В. Д. Зернова [4], выполненными в лаборатории П. Н. Лебедева. Начиная с классических работ Рэлея, вопрос о давлении звука не сходит со страниц научных журналов и до настоящего времени [5—7]. Этот интерес обусловлен все расширяющимся использованием интенсивных звуковых полей в ультразвуковой технологии для образования эмульсий, диспергирования твердых тел в жидкостях, процессов коагуляции, дегазации жидкостей и расплавов, очистки и обезжиривания металлических деталей, сверления отверстий и образования углублений в твердых телах и т. д. [8, 9]. Определенная роль в указанных процессах может принадлежать и радиационному давлению. Кроме того, на основе измерения пондеромоторного действия с помощью диска Рэлея или радиометра определяют интенсивность звукового поля. [c.51]

Радиометры с приемным устройством, линейные размеры которого много больше длины волны, позволяют измерять среднюю по простран-< тву (например, среднюю по сечению звукового пучка) интенсивность поля. В радиометрах указанного типа приемник, как правило, перекрывает все сечение звукового пучка [12, 66, 67]. Если же приемник расположен внутри звукового поля, то в соответствии с теорией, радиационное давление не зависит от размеров приемника [97, 109]. Расчет интенсивности поля в этих случаях должен проводиться по формулам, приведенным в гл. 2 . Эти формулы наиболее просты при ланжевеновом давлении звука. Согласно формуле (59), плотность потока импульса в направлении распространения волны равна 2Е , Поэтому радиационное давление [c.80]

В качестве приемников динамического давления могут служить различные устройства легкоекоромысло (типа радиометра) с закрепленным начнем приемным элементом, помещаемым в звуковое поле, трубки типа трубок Пито. Такого рода измерения значительно осложняются тем, что, помимо динамического давления потока, на эти приемники действует звуковое радиационное давление, величина которого по порядку величины может быть равна величине динамического давления стационарного потока. В работе [37] для определения динамического давления потока предложено использовать приемную головку радиометра в виде рамки, затянутой пленкой, прозрачной для звука и непроницаемой для потока. При этих условиях радиационное давление уже не будет действовать на приемный элемент радиометра, если, конечно, поглощение звука в пленке достаточно мало, тогда как динамическое давление потока вследствие непроницаемости пленки действует полностью. Можно защитить от потоков приемную головку обычного радиометра (полностью или частично поглощающую или отражающую) или трубки Пито [20] непроницаемым для потока и прозрачным для звука экраном. В этом случае измеряется величина, пропорциональная радиационному давлению. Разница между полным давлением и радиационным позволяет определить динамическое давление постоянного потока и, следовательно, его скорость. В работе [6] для разделения радиационного давления звука и динамического давления эккартовского потока использовалось то не совсем изученное обстоятельство, что время установления стационарного звукового поля существенно меньше времени установления стационарного акустического течения. Включение звука приводит сразу же к отклонению радиометра под действием радиационного давления (правда, только в том случае, когда инерционность радиометра мала) и затем к постепенному увеличению отклонения под действием динамического давления потока. Этот метод вызвал ряд возражений [35], сущность которых сводится к тому, что, во-первых, процесс установления течения происходит во всем объеме и, следовательно, динамическое давление потока, хотя и не в полной мере, но все же начинает действовать при включении звука и, во-вторых, инерционность радиометров, как правило, столь велика, что может быть сравнима с временем установления постоянного потока. [c.111]

Радиационное давление свойственно всем волнам вообще, независимо от их природы и волны на поверхности жидкости, и звук, и свет давят на пре- пятствия. Экспериментальное доказательство сушест-увования светового давления, полученное русским Гф изиком П. Н. Лебедевым, явилось выдающимся .- кла дом в науку и принесло славу блестящего экспериментатора нашему соотечественнику. Его ученик А. Б. Альтберг, будучи еще студентом, построил первый звуковой радиометр и доказал существование радиационного давления звука. Чтобы почувствовать, насколько непросты были его опыты, проведенные в начале этого столетия, достаточно вдуматься в их условия. Молодой ученый экспериментировал со звуковыми волнами в воздухе длиной порядка 10 см, излучателем которых служила стеклянная трубка, возбуждаемая трением. Громкость звука, обеспечивающего снятие надежных показаний радиометра, была настолько велика, что исследователь мог проводить эксперимент, только закрыв слуховые проходы ушей стеклянными шариками. Вы будете ставить аналогичные опыты с ультразвуковыми волнами в воздухе, имеющими не меньшую интенсивность, но не будете [c.109]

Интересные эксперименты в жидкости по определению векторного характера радиационного давления описаны в работе [22]. Для измерений использован радиометр в виде коромысла, вращающегося на двух иголках с подпятниками. На нижнем конце коромысла креиилнсь приемные элементы радиометра (диски, размеры которых больше поперечного размера ультразвукового пучка) отражающий в виде двух тонких листов меди (между ними — слой воздуха) и поглощающий, покрытый несколькими слоями пористой резины. Имелась возможность поворачивать приемный элемент радиометра относительно направления распространения волны, не меняя пли меняя одновременно положение игольчатого подвеса. Если положение этого подвеса не менялось, то, как нетрудно видеть, измерялась радиационная сила в направлении распространения звука. Если же подвес поворачивался заодно с приемной головкой радиометра, то отклонение радиометра было пропорциональным нормальной к поверхности диска компоненте [c.203]

РАДИОМЕТР акустический — механич. устройство для измерения давления звукового излучения и, в конечном счете, абс. измерения звукового ноля. Представляет собой легкую подвижную систему, находящуюся в. звуковом поле и имеющую упругий подвес (типа обычного или крутильного маятника или весов). Индикация отклонения Р. под действием звука не отличается от обычных методов определения малых постоянных смещений по отклонению определяется сила. Более точен компенсационный метод, в к-ром отклонение Р. компенсируется измеряемой внешной силой (напр., грузом или электромагнитной системой). Давлоние звукового излучения рассчитывается по силе, зависящей от соотношения длины волны и размеров приемного элемента Р., его формы ж коэфф. отражения. Для устранения стоячих волн приемный элемент Р. выполняют в виде призмы, конуса или диска, плоскость к-рого наклонена к плоскости излучателя. Чаще всего применяются элементы с полностью отражающей звуковые волны поверх- остью. Метод определения интенсивности ультразвука с помощью Р. — один из самых точных и простых методов. Однако Р. инерционен, подвержен влиянию акустич. течения, что снижает точность измерений. [c.297]

Примером ненакапливающегося Н. э. может служить давление звукового излучения — среднее по времени избыточное давление на препятствие, вызываемое падающими на препятствие звуковыми волнами и обусловленное передачей ему импульса от волны. Давление звукового излучения пропорционально квадрату амплитуды волны, что позволяет непосредственно по измерению его величины (напр., с помощью радиометра) определить интенсивность звука. Другим Н. э., к-рый также связан с переносом волной количества двр1-жения, являются акустические течения, или звуковой ветер,— регулярное перемещение частиц среды, вызванное звуком. Обычно акустич. течения обусловлены передачей импульса от волнового движения к регулярному вследствие поглощения звука в среде. [c.233]

Приёмники ультразвука. Наиболее распространёнными П. у. являются электроакустические преобразователи. К ним относятся в первую очередь пьезоэлектрические преобразователи, магнитострикционные преобразователи, полупроводниковые и пьезополупроводниковые преобразователи, электростатические приёмники и электродинамические приёмники. Приёмники этого типа преобразуют акустич. сигнал в электрический крайне малая инерционность позволяет воспроизводить временную форму сигнала и, следовательно, получать сведения о его фазе, частоте и спектре. В зависимости от конструкции приёмного элемента, а также от функциональных особенностей применяемой с приёмником электронной схемы электроакустические преобразователи могут служить приёмниками звукового давления, колебательной скорости, ускорения, смещения. Термические приёмники используются в основном для измерения интенсивности звука они имеют значительную инерционность. Благодаря большой инерционности усреднённые по времени показания дают приёмники механич. типа — Рэлея диск и радиометр. Первый служит для измерения амплитуды колебательной скорости, второй — для измерения радиационного давления, т. е. плотности звуковой энергии и интенсивности звука. Звуковое давление и интенсивность звука могут измеряться также различными оптич. методами (напр., по дифракции света на ультразвуке), основанными на изменении показателя преломления среды под действием акустич. колебаний, возникновении двойного лучепреломления и других оптич. эффектов в звуковом поле. [c.269]

Факт пропорциональности радиационного давления плотности акустической энергии используется в экспериментальной практике для абсолютного измерения интенсивности поля с помош ью радиометров — приборов для измерения радиационных сил. В научной литературе описано много различных типов радиометров. Радиометры состоят из приемной части, выполняемой в виде пластинки, конуса, шарика и т. п., которая при измерениях помеш ается в исследуемую область поля, и устройства, позволяюш его фиксировать величину радиационных сил, действуюш,их на приемник. Иногда всю систему помеш ают в камеру с поглош,аю-ш,ими звук стенками, в которую направляется изучаемый звуковой пучок. Конструктивные особенности радиометров обусловлены необходимой точностью независимо от того, измеряется ли средняя по сечению интенсивность пучка или в точке, проводятся ли измерения в лабораторных условиях или практических и т.п. Мы не станем здесь описывать устройство и экспериментальные возможности различных радиометров и дисков Рэлея. Соответствуюш ее описание, достаточно подробное, можно найти в первой книге настоящей монографии (часть VII), а также в книгах Матаушека [12] и Бергмана [8]. Мы не будем проводить и детального сравнения [c.79]

При измерении интенсивности поля радиометром отрицательное действие оказывает явление акустического ветра. В случае же одномерного плоского звукового поля плотность потока импульса в направлении распространения волны постоянна [см. (97)]. Даже при наличии акустического ветра этот результат сохраняется в областях, где движение можно считать одномерным плоским. Это позволило Боргнису [32] сделать вывод, что радиационное давление на полностью поглощающее звук препятствие в этом случае не зависит от расстояния между источником [c.81]

В заключение следует еще указать на некоторые источники ошибок, которые могут привести и часто уже приводили к получению неправильных результатов измерений. Мы уже говорили выше в этом пункте о помехах, создаваемых акустическим ветром при измерениях давления излучения, а также о способах устранения этих помех. Другим источником ошибок являются отражения от задней и боковых стенок кюветы. За исключением интерферометрического метода, измерение коэффициента поглощения всегда производится в бегущей звуковой волне. Поэтому следует избегать всякого направленного отражения от приемника, от противоположной излучателю стенки сосуда или (при вертикальном расположении установки) от поверхности жидкости. Фокс и Рок [630] вводят звуковой пучок в сосуд, который, подобно черному телу в оптике, поглощает практически весь звук вследствие многократных отражений. Отражения от боковых стенок проще всего избежать, применяя достаточно широкие сосуды или трубки. Отражение от поверхности радиометра устраняют или по крайней мере ослабляют наклейкой тонких пробковых дисков или нанесением на клею тонкого слоя песка (см. Сю Цзун-янь [922]). [c.284]

Прибор для измерения активности радиоактивных источников (см. Радиометрия). 4) Прибор для измерения давления звукового излучения (см. Радиометр акустический). РАДИОМЕТР АКУСТЙЧЕСКИЙ, прибор для измерения давления звукового излучения и, следовательно, плотности звуковой энергии, интенсивности звука и др. параметров звуковой волны. Представляет собой лёгкую подвижную систему, помещённую в звуковое поле на упругом подвесе. Радиац. давление смещает приёмный элемент, размер к-рого больше длины волны, из положения равновесия до тех пор, пока действие его не будет уравновешено силами, зависящими от конструкции Р. а. [c.609]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...