Исследование акустического поля параметрического излучателя при наличии в области взаимодействия импендансных границ раздела

• Автор: Куценко, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1. АНАЛИЗ ВОПРОСОВ НЕЛИНЕЙНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ОТРАЖАЮЩИХ ГАРНИЦ
1.1. Проблемы отражения звуковых волн в гидроакустике
1.2. Отражение волн конечной амплитуды от границы раздела
1.3. Нелинейные эффекты, связанные с границами раздела
1.4. Выводы по главе
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ИМПЕДАНСНЫХ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА
2.1. Акустическое поле волны разностной частоты параметрического излучателя при наличии в области взаимодействия волн накачки границы раздела
2.2. Исследование влияния импедансных границ раздела на
поле параметрического излучателя
2.3. Исследование влияния частотной зависимости коэффициента отражения на поле звукового давления
волны разностной частоты параметрического излучателя
2.4. Исследование влияния нелинейности коэффициента отражения границы раздела, находящейся в области взаимодействия волн накачки на характеристики параметрического излучателя
2.5. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ПРИ НАЛИЧИИ В ОБЛАСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОЛН НАКАЧКИ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА
3.1. Структура лабораторной установки. Методика
проведения экспериментальных исследований
3.2. Исследование поля волны разностной частоты параметрического излучателя в свободном поле. Погрешности измерений
3.3. Результаты экспериментальных исследований влияния границ раздела на поле звукового давления волны разностной частоты
3.4. Выводы по главе
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ЗВУКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПЕДАНСА ГРАНИЦ РАЗДЕЛА
4.1. Разработка системы дистанционного измерения импеданса донных осадков
4.2. Структура лабораторного стенда для измерения коэффициента отражения образцов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В последнее время широкое распространение получили гидроакустические приборы, работа которых основана на нелинейном взаимодействии мощных волн накачки - параметрические излучатели (ПИ) и приемники звука. Наиболее эффективны такие системы при профилировании донных осадков, что обусловлено высокой направленностью при излучении низких частот и широкополосностыо. При решении подобных задач гидроакустики с помощью параметрических излучателей, в области взаимодействия мощных волн накачки зачастую оказываются всевозможные границы раздела, которые в значительной степени изменяют характеристики поля волны разностной частоты (ВРЧ), образованной в результате нелинейного взаимодействия волн накачки. В качестве таких границ раздела могут выступать как элементы конструкции антенн, так и границы раздела, находящиеся в акустическом канале: дно и поверхность при распространении в мелком море, различные подводные объекты. Свойства отражающих границ могут быть самыми разнообразными, что в большинстве случаев определяется их импедансом. Дно, представляющее собой слоистую структуру, в качестве первого слоя которой могут выступать различные составы донных наносов, типа глины, песка, ила и т.д. является импедансной границей, с характеристиками, определяемыми верхним слоем донных отложений. По составу (и соответственно по акустическому импедансу) верхнего слоя можно судить о: химическом составе воды (донные отложения аккумулируют в себе химические элементы, находящиеся в воде); активности биологических объектов в данном районе и т.д. Детально изучить отражающие свойства дна удается только при близком расположении к нему антенной системы для получения высокого разрешения по пространству [5]. При применении параметрических антенн поверхность дна оказывается внутри области нелинейного взаимодействия, что обязательно скажется на ее пространственных характеристиках.
минимума осевого распределения звукового давления ВРЧ ПИ после отражения от границы раздела. На рисунке 2.14 представлена зависимость амплитуды звукового давления ВРЧ, на расстоянии расположения минимума в осевом распределении звукового давления ПИ, от фазы коэффициента отражения. В расчетах предполагалось, что расстояние от излучателя до границы раздела равно 1-І<*. Видно, что при фазах коэффициента отражения от 0° до амплитуда звукового давления ВРЧ на оси ПИ больше амплитуды звукового давления ВРЧ при наличии в области взаимодействия волн накачки абсолютно жесткой границы раздела. При фазе коэффициента отражения равной примерно 220°=-14СР наблюдается нулевой минимум звукового давления на оси ПИ. Это дает предпосылки для предположения о том, что амплитуда звукового давления ВРЧ ПИ после многократных переотражений от импедансных границ раздела может значительно превышать амплитуду звукового давления ВРЧ в свободном пространстве или же быть очень малой.
Рисунок 2.14 - Зависимость амплитуды звукового давления в точке минимума осевого распределения звукового давления ВРЧ ПИ от фазы коэффициента отражения.