Файл: Боббер Р.Дж. Гидроакустические измерения.pdf

меняется от точки к точке; однако при использовании средних давлений результаты эквивалентны истинным плоским волнам.

Один из вариантов промышленного прибора [38], основанного на принципе радиационного давления, схематически показан на рис. 2.35. Отражающая поверхность наклонена по отношению к падающему звуку, чтобы избежать образования стоячих волн или воздействия отраженных волн на излучатель. Отражатель эквивалентен плоскому поглотителю в отношении вертикальных

сил, и сила, действующая вниз, равна

поле. с>ти параметры важны для изучения кавитации и ультразвуковых технических приложений, где нет необ­ ходимости экстраполировать результаты измерений на дальнюю зону свободного поля. Прибор, показанный на рис. 2.35, исполь­ зуется в частотном диапазоне 50 кГц — 5 МГц.

Другую разновидность метода радиометра иллюстрирует рис. 2.36 [39]. Здесь измеряется чувствительность в режиме при­ ема пьезоэлектрической пластинки. Эта же пластинка играет роль почти идеального отражателя. Поскольку здесь не оцени­ ваются параметры излучателя, то наличие стоячих волн не влияет на измерения. Что касается влияния на гидрофон, то на нем всегда происходит удвоение давления, как на почти идеаль­ ном отражателе. Вблизи пластинки выполняется условие для возникновения стоячей волны независимо от того, полностью или нет захватываются волны в промежутке излучатель—при-

1 кГц) сигналом. Радиационное давление колеблется с низкой частотой, создавая псевдозвуковое давление. Этим способом можно получить низкочастотное давление в узком пучке, кото­ рый характерен только для высокочастотного излучения. Этот интересный метод периодически предлагался в литературе. Эксперименты в Лаборатории ВМС показали, что в этом методе имеется много трудностей, большинство которых вытекает из значительной разницы (100 дБ и более) между высокочастот­ ным сигналом и низкочастотным модулирующим сигналом, соз­ дающим радиационное давление. При увеличении амплитуды несущего сигнала кавитация в высокоинтенсивном звуковом пучке начинается до того, как может быть получен измеримый низкочастотный сигнал. Чувствительность гидрофона и прием­ ного электронного тракта установки должна быть более чем на 100 дБ. выше на модулирующей частоте, чем на несущей. Поскольку радиационное давление пропорционально квадрату звукового давления, то сигнал радиационного давления и моду­ лирующий сигнал имеют огибающие разной формы. Дифракци­ онные эффекты реальной низкочастотной звуковой волны не воспроизводятся в точности модулированным радиационным давлением, за исключением случая поршня в бесконечном эк­ ране. Эти трудности мешают практическому использованию метода.

2.9. ИЗМЕРЕНИЯ В ВОЗДУХЕ

Если акустический импеданс преобразователя достаточно ве­ лик, так что его импедансом излучения можно пренебречь, и если преобразователь достаточно мал, чтобы можно было пре­ небречь дифракционными эффектами, то его чувствительности в воде и в воздухе будут одинаковыми. Этим требованиям удов­ летворяют, например, обычные пьезоэлектрические гидрофоны, содержащие электроакустические элементы с размерами до не­ скольких сантиметров. Поэтому для градуировки этих гидрофо­ нов на звуковых частотах можно использовать методы воздуш­ ной акустики. Один из таких методов — воздушный пистонфон — уже обсуждался. Для градуировки микрофонов также приме­ няется метод взаимности.

Метод электростатического актюатора представляет собой один из первичных методов воздушной акустики, который нельзя непосредственно применять в гидроакустике; однако его можно использовать для градуировки гидрофонов в воздухе, если гидрофон имеет плоскую металлическую диафрагму. Электростатический актюатор представляет собой устройство, содержащее металлическую сетку или пластинку, которая поме­