Акустические волноводы. Нормальные волны

Приповерхностный волновод. Пусть в полупространстве z О скорость звука является произвольной функцией с = с (х, z), но такой, что (d /dz)j=5 0. Тогда вблизи границы z = О для волн достаточно высоких частот будет существовать волновод. Изменение с (х, z) в направлении х считается медленным по сравнению с изменением по z. Высокочастотная асимптотика нормальных волн для такого рода задачи была рассмотрена на примере волн Лява в упругой среде Бабичем и Молотковым [3]. В дальнейшем аналогичную задачу для волн Рэлея рассмотрели И. В. Мухина и И. А. Молотков [69]. Ниже мы будем излагать задачу об акустическом приповерхностном волноводе с граничным условием z = О, ) = О. [c.312]

Представить акустическое поле в прямоугольном волноводе с жесткими стенками как суперпозицию нормальных волн. [c.70]

Нормальные волны в трубах. Трубы являются волноводами для акустических волн, распространяющихся в содержащихся в трубах средах - жидкостях и газах, благодаря чему волны могут распространяться без геометрического расхождения, часто на большие расстояния, определяемые поглощением звуковых волн. При этом распространяются только нормальные волны, характерные для данного волновода (трубы), причем могут распространяться несколько нормальных волн одновременно. Разные нормальные волны различаются [c.57]

В стержнях II пластинках, размеры к-рых в направлении распространения И. в. ограничены, в результате отражений от концов возникают стоячие И. в. Если размеры пластинки ограничены по фронту И. в., то в пластинке возможна целая совокупность И. в., отличающихся друг от друга фазовыми скоростями и распределением амплитуд вдоль фронта. Такие И. в. являются одним из видов нормальных вола, в упругих волноводах (см. Волновод акустический). И. в. возможны не только в плоских, но и в искривлённых пластинках (т. н. оболочках), В этом случае возможность существования и характеристики волн определяются геометрией оболочки и граничными условиями на её краях. Так, в замкнутой сферич. оболочке И. в. невозможны, в то время как в замкнутой цилиндрич. оболочке со свободными концами цилиндра И. в. возможны они распространяются как в направлении, перпендикулярном образующей, так и вдоль неё. [c.101]

Если объект исследования находится в нормальных условиях, преобразователь может быть соединен с ним непосредственно, что обычно обеспечивает наиболее высокую чувствительность аппаратуры. При высокотемпературных и радиационных исследованиях установка преобразователя непосредственно на объект часто невозможна из-за его высокой температуры, радиоактивности, воздействия ионизирующих излучений. Наиболее целесообразным способом передачи акустических колебаний на преобразователь в этом случае следует признать применение звукопроводов в виде тонких длинных стержней или пластин (полос). Использование волноводного режима, когда поперечный размер звукопровода меньше длины волны, обеспечивает простоту конструкции волновода, возможность почти произвольного его изгиба и эффективный отвод тепла. [c.119]

В разделе 2 рассматриваются задачи третьей и четвертой груин. Вопросам расиространения упругих воли по инженерным конструкциям посвящена обширная литература [216, 239, 283, 300, 325, 352], поэтому авторы ограпичились сравнительно простыми конструкциями, но постарались применить наиболее общие методы расчета и обсудить ряд теоретических вопросов, с которыми приходится сталкиваться при расчете распространения волн практически каждой машинной конструкции. Главными из них являются диснерсия волн, определяющая характер распространения акустической энергии, и спектральные свойства конструкций. Исследуются также полнота и ортогональность нормальных волн в твердых волноводах. Значительное место отведено анализу щи1ближенных теорий колебаний топких стержней. По методам борьбы с вибрациями и шумами машин имеется особенно много публикаций [45, 71, 81, 136, 185, 281, 331, 353, 375, 376, 384]. Однако почти все они носят ярко выраженный прикладной характер, поэтому в книге излагаются теоретические основы методов ослабления акустической активности машин. [c.12]

Частным случаем звукопроводов являются еолноводы акустические. На объёмных волнах они представляют собой полоски, ленты пли проволоку, в к-рых возбуждаются оирсделенные нормальные моды. Такие волноводы служат в качестве линий задержки на большие времена или в качестве дисперсионных липни задержки, если волноводы возбуждаются на модах, обладающих заметной дисперсией. В случае ПАВ волноводы представляют собой металлич. или диалект-рич, полоски (рис. 4) определ. размеров и сечений. Волноводы служат для канализации энергии ПАВ, изменения их направления распрострапепия, увеличения времени задержки и т. д. [c.53]

В ограниченных твёрдых телах кроме цродольных и поперечных волн имеются и др. типы волн. Так, вдоль свободной поверхности твёрдого тела или вдоль границы его с др. средой распространяются поверхностное акустические волны, скорость к-рых меньше скорости об нных волн, характерных для данного материала. Для пластин, стержней и др. твёрдых акустич. волноводов характерны нормальные волны, скорость к-рых определяется не только свойствами вещества, но и геометрией тела. Так, напр., С. з, для продольной волны в стержне с , , иоперечные размеры к-рого много меньше длины волны звука, отличается от С. з. в неограниченной среде С[ (табл. 3) [c.548]

В ограниченных твёрдых телах (пластина, стержень), представляющих собой твёрдые волноводы акустические, могут распространяться только норма.гьные волны, каждая из к-рых является комбинацией неск, продольных и сдвиговых волн, распространяющихся под острыми углами к оси волновода и удовлетворяющих граничным условиям отсутствию механич. напряжений на поверхности волновода. Число п нормальных волн в пластине или стержне определяется толщиной или диаметром <1, частотой (О и модулями упругости среды. При увеличении число нормальных волн возрастает, и при iad-> п-юс. Нормальные волны характеризуются дисперсией фазовой и групповой скоростей. [c.233]

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]

Возможность управления скоростью рэлеевских волн с помощью пленки на поверхности приводит, как впервые показано Тёрстоном [52], к интересному явлению — волноводному распространению поверхностных волн. Для осуществления этого на поверхность твердого тела нано-сптся доро/кка п.пенки, которая обеспечивает уменьшение скорости рэлеевских волн по сравнению с Сд на тех участках поверхности, где пленки нет. Подбирая профиль пленки, можно получить даже некоторый наиболее подходящий закон изменения скорости. Образуется акустический волновод (аналогичный, например, волноводу в море) с нормальными волнами, связанными с распределением амплитуд смещений в поперечном сечении (по оси у на рис. 1.7). При этом энергия пучка рэлеевских волн при распространении не расходится во всей плоскости 2 = О, а концентрируется в волноводе, который можно сделать довольно произвольной формы (изогнуть, свернуть в спираль и т. д.). Это находит многочисленные технические применения в акустоэлектронных приборах и устройствах [53, 54]. [c.49]

Рэлей (см. [1]), рассматривая уравнение Гельмгольца в круге (в связи с эффектом шепчущей галереи), обратил внимание на то, что при больших частотах существуют решения этого уравнения, осциллирующие в пограничной полосе и быстро убывающие за ее пределами. Дальнейшему изучению таких решений были посвящены работы П. Е. К р а с н у ш к и ч а [I], П. Е. К р а с-нушкина иЕ. Р. Мустеля Щ. В этих работах авторы не ограничивают себя акустическим случаем, как Рэлей, а рассматривают также и электромагнитные колебания. Соответствующие решения названы были ими нормальными волнами, прилипающими к стенке волновода. [c.441]

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]

Обратимся снова к рис. 83. Разобъем всю область существования звукового поля на следующие частичные области полупространства л О и л а также бесконечное число областей, каждая из которых — объем среды в щели между брусьями. Чтобы не усложнять решение рассматриваемой задачи, ограничимся случаем нормального падения звуковой волны на решетку 0 = 0. Учитывая принятое ограничение и свойства симметрии решетки, исходную задачу можно заменить эквивалентной ей задачей о распространении звука в плоском волноводе с акустически жесткими стенками. [c.158]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...