Файл: Мясников, Л. Л. Новые методы измерений в подводной акустике и радиотехнике.pdf

Если общее число ячеек в акватории составляет N, то в принципе весь процесс для одной ячейки должен идти параллельно во всех ячейках. Если же нас интересует цепочка сегментов по прямому направлению, то в этом случае должна быть выбрана соответствующая пространственная последовательность; тогда запись данных будет

iотноситься только к этому ряду ячеек. Времен­ ная сегментация дает последовательность спектральных сегментов, которые служат для построения гистограмм. Однако вопрос о том, на какие отрезки надо разделять последова­

аустанавливания звука. Поскольку сегментация применяется для изучения изменяющихся

не ограничивается обычным условием, а может быть уменьшено. При этом фильтры играют несколько отличную роль, что, разумеется, влияет на результат анализа. Мы не будем останавливаться на этих

153

деталях, поскольку для сегментации обычно безразлично, каким образом получена картина сегмента.

Такое же замечание можно сделать и в отношении пространства квантования. Для сегментации может приобрести значение микро­ структура поля, и тогда расстояние между зонами может быть взято значительно меньше длины инфразвуковой волны.

В качестве примера конкретной измерительной установки рас­ смотрим пятиканальное инфразвуковое устройство (к сожалению, только пятиканальное), выполненное в Ленинградском институте киноинженеров. Это устройство рассчитано на широкий частотный диапазон. В целом перекрывается частотная шкала от 0,5 Гц до 20 кГц, охватывающая диапазон инфразвуков и слышимых звуков.

составляет 50 дБ.

На рис. 6.7 приведена частотная характеристика усилителя. Пятиканальная установка предназначена для измерения в воздухе. В качестве звукоприемника взят конденсаторный микрофон [981 с круглой мембраной толщиной 10 мк; неподвижный электрод явля­ ется сплошным. Емкость капсюля 30 мкФ, поляризующее напряже­ ние 100 В, чувствительность микрофона 2,6 мВ/Па. Частотная характеристика микрофона совершенно прямолинейна в диапазоне от 1 до 1000 Гц и имеет завал —2 дБ при 0,5 Гц и неравномерность ±2 дБ на участке от 1000 до 10 000 Гц.

Калибровка гидрофона производится с помощью пистонфона. В пятиканальный комплект входит пятиканальный усилитель и элек­ тропитающее устройство.

Перейдем теперь к инфразвукам, принадлежащим к частотному диапазону дробных герц. Существуют многочисленные искусствен­ ные и естественные источники таких инфразвуков.

Установлено, что дизели являются источниками инфразвука большой интенсивности, равно как и некоторые вентиляционные и отопительные системы.

На рис. 6.8 представлен типичный спектр для частотной плот­ ности квадрата звукового давления (пропорциональной интенсив­ ности, отнесенной к единице частоты) в автомобиле. Поражает высокая интенсивность инфразвука на частоте от 20 до 40 Гц [147].

159

Реактивные двигатели представляют собой мощные источники инфразвуков, причем сам источник относится к типу пульсирующей сферы. Когда источники находятся вблизи почвы, инфразвук испы­ тывает большое затухание, исключая только случаи очень длинных волн. Именно благодаря большим длинам волн инфразвуков на последние мало действуют обычные акустические поглотители и стены, облицованные поглотителями. Поэтому ослабление нежелательного излучения должно производиться в самом источнике.

При распространении инфразвука в атмосфере происходит инте­

могут достигать 50 Па. Благодаря корреляции можно выделять более слабые инфразвуковые сигналы при их распространении на большие расстояния.

Землетрясения и извержения вулканов создают также Инфразвуковые возмущения. Колебания дна порождают инфразвуки в океане. Они распространяются со скоростью, превышающей скорость ката­ строфических цунами, а потому прием инфразвука может явиться важным предупреждением.

Поглощение инфразвука в атмосфере, обусловленное внутренним трением и теплопроводностью значительно меньше, чем поглощение слышимого звука. Можно оценить ослабление в атмосфере следую­ щим образом. Введем коэффициент ослабления а, так что интен­ сивность инфразвука на расстоянии г определится зависимостью

J = J 0e~ar.

Коэффициент а может быть выражен так:

сюда следует, что для частоты 0,1 Гц (Т = 10 с) ослабление соста­ вляет 2 -10~3 дБ/км. Как известно, при извержении вулкана Кра­ катау инфразвуковые волны много раз обошли земной шар.

Были обнаружены также волны, вызванные микросейсмическими колебаниями. Любопытно то, что в Швейцарии в 50-х годах были обнаружены инфразвуки, вызванные волнением в Атлантике. Они оказались скоррелированными с волнением во время шторма в океане, а также с микросейсмическими явлениями, которые происходили на расстоянии 200 км от места наблюдения.

Полеты ракет и реактивных самолетов вызывают интенсивные инфразвуковые колебания в атмосфере. Инфразвуковые давления возникают, по-видимому, из-за нестабильности струи.

Инфразвуковые волны наблюдаются во время периодов большой геомагнитной активности; период инфразвука составляет 40—80 с, амплитуды — около 0,1 Па. Происхождение этих инфразвуков, относящихся к диапазону дробных герц, возможно, связано с обра­ зованием ударных волн.

J6 0

Инфразвуки могут передаваться из одной среды в другую. Было замечено образование сейсмических волн, обусловленное инфразвуковым излучением высоко летящих реактивных самолетов, при числах Маха, превышающих 1,2.

В настоящее время проведены исследования большого количества моделей инфразвуковых микрофонов, из которых наибольший инте­ рес представляют устройства, рассчитанные на прием в диапазоне дробных герц. Здесь употребительны как конденсаторные микрофоны, так и термомикрофоны и термисторы. Для приема очень низких ин­ фразвуков с частотой 0,003—0,0008 Гц применялся микрофон диа­ метром 10 см. Он был откалиброван посредством периодического поднятия и опускания электрода с постоянным размахом и путем регистрации изменения, при этом давления. Использовалась также камера типа барабана, наполненного маслом и снабженного малень­ ким зеркальцем для регистрации колебаний, причем зайчик напра­ влялся на фотоячейку,

§ 6.4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФРАЗВУКОВЫХ СТРУКТУР

Во многих случаях распространяющаяся инфразвуковая волна имеет характер импульса (отголосок дальнего взрыва), поэтому пред­ ставляет интерес измерение отдельных фаз этого волнового импульса.

Распространение инфразвука достаточно полно изображается цепочкой сегментов, идущей по прямой только в случае плоской

Здесь нет ветвления, а лишь построение лучей, ортогональных

В[1]-* В [11] В [12] — В [111] В [112] В [121] В [122]-*

—В [11111В [1112] В [11131В [1121] В [1122] В [1211]—. . .(6.13)

Цифры в квадратных скобках указывают на происхождение ветки, начиная со ствола; они заменяют индексы, например: В [111] = ВХ11.