Файл: Абрамов Г.В. Акустические прожекторные системы.pdf

ловлеиы, в первую очередь,

отсутствием

идеального сочетания

между первичным излучателем

и рефрактором (рефлектором) .

В § 4.1. было показано, что

для

устранения

неоднородностей К У П

ленную д и а г р а м м у направленности, отнюдь

не

совпадающую с

диаграммой направленности

практически реализуемых

излучате­

лей. Дополнительные и весьма существенные

неоднородности вы­

званы наличием

вторичных

волн в раскрыве

рефрактора . В главе

II было показано, что интенсивность вторичного поля, обусловлен­

ного

поперечными волнами

в материале рефрактора, незначитель­

на и

не может

вызвать сколь-нибудь заметную

дополнительную

неоднородность

суммарного

поля. Интенсивность

ж е

вторичного

ность в раскрыве

А П С вызывается т а к ж е

краевыми эффектами и

наличием боковых

лепестков в д и а г р а м м е

направленности первич­

меньше диаметра

рефрактора (рефлектора) . Поскольку

неоднород­

ность увеличивается

к .краям рефрактора (рефлектора),

то в зави­

симости

от допустимой величины

неоднородностей при

заданном

размере

рефрактора

(рефлектора)

изменяется диаметр

используе­

мой части раскрыва . Д л я

расчетов

удобно ввести известный из ан­

тенной

техники

линейный

коэффициент использования

раскрыва

у, определяемый

как

отношение диаметра используемого

раскрыва

следования

показывают, что у п ~ 0 , 5

при

неоднородности

амплиту­

ды поля по

давлению порядка

3 дб.

Заметим,

что здесь

речь идет

о сравнительно короткофокусных А П С

с диаметром

рефрактора

0,5-=-1,0 м.

Д л я

длиннофокусных А П С с

качественным

первичным

излучателем можно получить более высокие значения

уп. З а д а в а ­

ясь значением

коэффициента

использования

раскрыва

уп и з н а я

характеристический размер

поля L ,

находим диаметр

коллиматора

1

Остановимся

теперь на

определении

фокусного

расстояния и

чин зависит

от требований

к А П С . Рассмотрим

два возможных

варианта .

1. Пусть

проектируется

рефракторная А П С ,

предназначенная

ричного

поля в раскрыве

. Д л я

диапазонной А П С применимы толь­

ко пластмассовые

линзы.

Из графиков

на рис. 2.5 б

при данном

значении

диаметра

рефрактора

( 2 Х О С )

выбирается

материал и

фокусное расстояние (при

необходимости

по

формулам § 2 . 4

рас­

считываются

дополнительные графики) .

I I . Ч а щ е

встречается случай, когда заданы

интенсивность и

уро­

вень допустимых искажений суммарного поля

в раскрыве

рефрак ­

тора. Н а наш

взгляд, в этом случае целесообразен

следующий

под­

ход. З а в ы ш а я

диаметр рефрактора по сравнению с

характеристиче­

ским размером поля путем задания коэффициента

использования

раскрыва, мы

тем самым

абстрагируемся

от

искажений,

обуслов­

сти 1\

поля

в раскрыве А П С

поток энергии

от

излучателя

опреде­

ляется

выражением

Р и = к 1 ^ / 1 ,

(5.1)

где /Сі = 1,5-4-2,0

•— коэффициент

запаса,

учитывающий

затухание

и рассеяние

волн.

Из условия отсутствия большого затухания ультразвука

вблизи

первичного

излучателя [7,8]

з а д а е м с я

допустимой

величиной ин­

тенсивности

/ 0 доп на

его

поверхности

( / о д о п = 1 - т - 5

вт/см2),

тогда

излучающая

площадь

поверхности

слабовыпуклого

сферического

излучателя

определяется

по

формуле

к

у 0 д о п

4

к у 0 д о п

где к2 — коэффициент

использования

первичного

излучателя

(к2 =

0,5).

И з л у ч а ю щ а я

поверхность слабовыпуклого

сферического

излу­

чателя с радиусом кривизны R и высотой сегмента

/г рассчитывает­

ся по формуле SU=2JIRII.

З а д а в а я с ь

рядом

значений

R

и /г при

найденном

значении

SU,

производим

расчет д и а г р а м м

направлен ­

ности первичных излучателей по формулам, приведенным

в

§ 4. 2.

По расчетным д и а г р а м м а м направленности

выбирается

излучатель,

обеспечивающий

минимальную неравномерность

в

максимальном

диапазоне углов

раскрытия . Затем, используя

д и а г р а м м у

направ ­

пределение

интенсивности

(или давления)

в раскрыве

рефрактора .

По этому

распределению

с учетом допустимого уровня

неоднород­

ности поля находится угол раскрытия рефракторной А П С ,

соответ­

ствующий

характеристическому размеру

поля. З н а я

характеристи­

ческий размер поля L и данный угол ср, находим фокусное

расстоя­

ние ( f ^ - ^ - c t g ф) и д а л е е

по фокусному

расстоянию

и

известному

диаметру рефрактора —

максимальный

угол раскрытия

рефрак ­