Гидрофоны градиента давления

Гидрофоны градиента давления или колебательной скорости могут градуироваться и обычно градуируются в единицах давления, а не скорости (градиент давления никогда не используется в качестве образцовой величины). Поскольку зависимость [c.85]

В случае когда необходимо знать чувствительность, отнесенную к фактической колебательной скорости частиц, проще всего отградуировать гидрофон градиента давления или колебательной скорости в единицах звукового давления р, измеренного в свободном поле, и вычислить колебательную скорость по давлению согласно уравнениям (2.62) (2.64). [c.87]

Непосредственное использование формулы Гельмгольца предусматривает измерение амплитуды и фазы как для давления, так и для градиента давления по всей поверхности 5. Однако измерить градиент давления с хорошим пространственным разрешением трудно, поскольку гидрофоны градиента давления имеют размеры порядка 5—13 см (см. разд. 5.12) и в действительности измеряют градиент давления, усредненный по объему 130—2050 см . При отсутствии гидрофона градиента давления с очень незначительными размерами (чтобы его можно было использовать в качестве зонда) измерить точную величину градиента давления в точке звукового толя невозможно. Чтобы не прибегать к таким измерениям, в методе ВКЬ допускается, что в точку Q приходят почти плоские волны и [c.218]

К специальным типам преобразователей относятся преобразователи, предназначенные для каких-либо специальных целей. В некоторых измерениях целесообразно использовать, например, характеристики направленности гидрофонов градиента давления или дипольных излучателей (см. разд. 2.12). Когда необходимо иметь очень высокую чувствительность, ее можно получить за счет уменьшения ширины полосы частот, используя резонансные преобразователи. Аналогично этому за счет ухудшения линейно-сти можно добиться высокой чувствительности у излучателя. Очень важным классом специальных преобразователей являются преобразователи, удовлетворяющие электроакустической теореме взаимности (см. разд. 2.3). [c.254]

Отличительной и наиболее важной особенностью диполя является его диаграмма направленности. Если размеры обоих преобразователей и расстояние между ними значительно меньше длины волны в воде, то диполь имеет косинусную диаграмму направленности, или восьмерку [26]. Это означает, что давление при угле 0 пропорционально os 6 (рис. 5.39). Диаграмма направленности, по существу, не зависит от частоты в диапазоне, где справедливы- отмеченные предположения о размерах преобразователей и расстоянии между ними. Некоторые теоретические рассуждения относятся к гидрофонам градиента давления порядка п, когда характеристика направленности задается функцией os 0. Таким образом, гидрофон градиента давления [c.307]

Использование дипольного преобразователя — это практически единственный метод получения хотя бы умеренной направленности на низких и средних звуковых частотах, если не обращаться к крупногабаритным преобразователям. Обычно понятия гидрофон градиента давления и гидрофон колебательной скорости считаются равнозначными, однако между этими двумя типами гидрофонов существует различие.. Это различие относится к предсказываемой частотной характеристике, о чем полезно помнить тому, кто применяет или градуирует такие гидрофоны. [c.308]

Большинство гидрофонов градиента давления и колебательной скорости состоят из какого-либо чувствительного элемента,, который совершает колебательное движение под влиянием градиента давления или колеблется вместе с частицами воды. [c.308]

Из этих соотношений видно, что при фиксированном давлении /7, зависящем от частоты со, колебательная скорость частицы и будет также постоянной, однако градиент давления йр1 йх будет пропорционален частоте. Из уравнения (5.16) можно также заметить, что градиент давления и колебательная скорость сдвинуты друг относительно друга по фазе на 90°. Таким образом, если мы определяем гидрофон колебательной скорости как такой гидрофон, у которого выходное напряжение пропорционально и, то его чувствительность по напряжению-в свободном поле будет постоянной, или, другими словами, его-частотная характеристика будет плоской. С другой стороны, если гидрофон градиента давления определить как гидрофон, у которого выходное напряжение пропорционально градиенту давления, то его чувствительность по напряжению в свободном поле будет пропорциональна частоте, т. е. частотная характеристика будет иметь наклон 6 дБ/октава. [c.308]

Поскольку наклон характеристики чувствительности гидрофона зависит как от принципа преобразования, так и от механического импеданса колеблющегося элемента,, то обычно один и тот же гидрофон является гидрофоном градиента давления в диапазоне ниже резонансной частоты и гидрофоном колебательной скорости на частотах выше резонанса. Следовательно,, существующие термины имеют вполне определенный смысл. [c.309]

Гидрофоны градиента давления [c.313]

Теоретическая модель дипольного преобразователя, показанная на рис. 5.39, в виде двух близко расположенных идентичных точечных преобразователей, колеблющихся в противофазе, может физически соответствовать двум зондовым гидрофонам, электрически включенным в противофазе. Эта конструкция, которая схематически показана на рис. 5.48, конечно, относится к гидрофону градиента давления. Электрический сигнал на выходе пропорционален разности фаз между звуковым давлением на двух зондах. Данная конструкция требует идентичности электроакустических характеристик зондовых гидрофонов, что ка практике трудно осуществить в- широком диапазоне частот. [c.317]

Рис. 2.37. Диаграмма направленности гидрофона колебательной скорости или градиента давления. р/ро=

Колебательная скорость и градиент давления,, заставляющие чувствительный элемент совершать колебательные движения, не обязательно равны колебательной скорости частиц и градиенту давления в плоской бегущей волне. В конструкции гидрофона прежде всего стараются каким-либо путем акустически усилить-колебательную скорость волны или градиент давления, чтобы усилить их действие на гидрофон на частотах вне области резонанса. [c.309]

Один из типов гидрофона колебательной скорости подобен электродинамическому преобразователю, за исключением того,, что звуковое давление воздействует на противоположные стороны или концы катушки, причем давление, заставляющее-катушку перемещаться, равно разности мгновенных значений давлений Api. Эта разность давлений равна градиенту давления в звуковом поле, умноженному на разность акустического-пути Ах между двумя сторонами или концами катушки, на которую воздействует звуковое поле, и на os 0 (рис. 5.39). Следовательно, [c.309]

Гидрофоны Градиента давления и колебательной скорости, также бинаправленные, или дипольные, излучатели относятся к дипольным преобразователям . Преобразователь этого типа действует как два небольших преобразователя, работающих в лротивофазе и расположенных на близком расстоянии друг от друга. На практике этими двумя преобразователями обычно являются противоположные концы одного и того же элемента. [c.307]

Градуировка гидрофонов градиента давления и колебательной скорости производится в единицах звукового давления плоской волны, т. е, так. же, как гидрофонов давления. Когда в некоторых особых случаях необходимо использовать в качестве единицы колебательную скорость плоской волны, частотную характеристику получают за счет добавления 20 Igp , или 103,5 дБ.. [c.309]

Гидрофон градиента давления, разработанный Симсом из Лаборатории гидроакустических измерений ВМС (USRL), показан на рис. 5.46. Тонкий диск из титаната-цирконата свинца приклеен к диафрагме, изготовленной из бериллиевой меди и установленной в вольфрамовой втулке. Разность давлений на двух сторонах диафрагмы приводит к тому, что диафрагма и диск начинают изгибаться. Диафрагма и пьезокерамический диск имеют одинаковую толщину и образуют друг с другом двухслойный элемент. Отсюда следует, что диаметр пьезокерамического диска увеличивается в течение одного полупериода колебаний- и укорачивается в течение второго. Вольфрамовая втулка служит [c.314]

Р и с. 5.45. Частотная характеристика чувствительности в свободном поле гидрофонов градиента давления DTMB й [c.315]

Одновременное воздействие на образцовый и градуируемый гидрофоны одним и тем же полем чаще всего производится при возбуждении звука в малой замкнутой камере. Если наибольший размер замкнутой камеры намного меньше длины звуковой волны в воде, то звуковое давление во всех точках внутри камеры практически одинаково. Камера должна быть замкнутой в том смысле, что водная среда полностью заключена внутри высокоимпедансных или жестких стенок камеры. Любая податливость граница раздела вода—воздух, воздушный пузырек,-гибкая стенка или другая низкоимпедансная граница — приводит к большим градиентам давления. В качестве иллюстрации рассмотрим два маленьких участка системы со стоячей волной [c.34]

В разновидности этого метода, разработанной в СССР [21], для измерения гибкости к камере присоединяют узкую трубку и определяют резонансы Гельмгольца в системе малой камеры,, соответствующие двум различным уровням (массам) воды в трубке. Трудность градуировки, гидрофонов методом взаим-но сти в малой камере заключается в необходимости полного удаления воздушных пузырьков. Поскольку акустический импеданс параллельной комбинации среда—стенки камеры—преобразователи должен быть очень большим, наличие даже маленького пузырька приводит к увеличению гибкости, уменьшению давления и увеличению градиента давления. На электрической эквивалентной схеме (рис. 2ЛЗ) можно видеть, что пузырек закоротит схему. Иногда проблема пузырьков становится столь серьезной, что измерения при атмосферном давлении оказываются невозможными. Чтобы пузырьки исчезли за счет растворения воздуха в воде, бывает необходимо небольшое гидростатическое давление — порядка 3,5 10 Па. [c.55]

С ПОМОЩЬЮ пьезокерамического диска, помещенного между внешней оболочкой и внутренней массой. В результате этого чувствительность гидрофона ОТМВ по напряжению в свободном ноле скорее пропорциональна градиенту давления, чем колебательной скорости. [c.314]

Таким образом, напряжение пропорционально градиенту давления в пределах расстояния Ал . Чувствительность по напряжению в свободном поле для гидрофона USRL показана на рис. 5.45, а типичная диаграмма направленности [c.315]

Чтобы гидрофон совершал только поступательные колебания, лодвески должны быть изготовлены очень тщательно. Колебания в двух других взаимно ортогональных направлениях и любое вращательное движение приводят к возникновению ошибок. Гибкость подвески магнита или корпуса в гидрофонах BTL, DTMB, NOL исключает наклон этих гидрофонов, а также ве позволяет использовать их для других целей, не связанных с измерением горизонтальных скоростей и градиентов давления. Гидрофоны BS и USRL могут быть ориентированы в любом направлении. Гидрофон BTL можно, было бы сконструировать без гибкой подвески магнита, назначение которой — изолировать магнит от механических колебаний креплений. [c.316]

ПРИЕМНИКИ ЗВУКА — акустич. приборы д,1я восприятия звуковых сигналов и преобразования ах с целью измерения, передачи, воспроизведения, еа-писи или анализа. Наиболее распространены П. з., преобразующие акустич. сигналы в электрические (см. Электроакустические, преобразователи). К ним относятся применяемые в воздухе микрофоны, в воде — гидрофоны, в грунте — геофоны. Важнейшие характеристики таких П. 3. чувствительность, представляющая отношение электрич. сигнала (напряжения, тока) к акустическому (напр., звуковому давлению) частотная характеристика собственное электрнч. сопротивление. По условиям приема звука различают точечные П. з., приемники градиента, П. з. больших размеров и зонды акустические. [c.198]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...