Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Ю. Я. Борисов. ГАРМОНИх1ЕСКИЕ ВОЛНЫ— волны, в к-рых все изменения состояния среды происходят по синусоидальному закону. Напр., в звуновой волне по закону синуса меняется звуковое давление, колебатгльнал скорость часннн» и т. п. (гм. Вол»ли, Гар.конических колебакил). ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ вЂ” колебания, прн к-рых физическая величина изменяется с течением времени по синусокдальному закону: х = А соз (ыг + гу), где х — значение колеблющейся величины в данный момент времени 2 (для механич.
Г. к., напр., х — колебательное смен»гни» частиц нли ьо- лзбателькал скорость час»лиц), А— амплитуда колебание (рис.), ш — круговая частота колебаний, (шг +- гр)— фаза колебаний, чз — начальная фаза колебаний, ГАРТМАНА ГЕНЕРАТОР Г. к. занимают среди всех разнообразных форм колебаний важное место, т.
к., во-первых, на практике очень часто встречаются колебательные процессы, по форме близкие к Г. к., во-вторых, при вовдействии Г. к. ка линейные колебательные системы с настоянными параметрами в ннх возникавуг лыжеждеиные колебания, имеющие ту же форму (когда форма внешнего воздействия отличается от Г. к„ форма выну»кденного колебания си" стемы отличается от формы внешнего воадействия). Иначе говоря, в большинстве случаев Г.
к.— единственный тип колебаний, форма к-рых не искажаетсн при воспровзведении. Особое значение Г. к. определяется тем, что любое негармонич. колебание»южно представить в виде спектра Г. к. г1итл Горенке Г. С., Н а»бенка н канны, 2 нед., М., 1959; Х а В в н н С. Э., Фиэкческне оекоэы механики, 2 нэд., М., 1911.
ГАРТМАНА ГЕНЕРАТОР— газа- струйный излучатель высокого давлении звуковых и ЗхЗ-вых волн, работа к-рого основана на использовании автоколебаний, возникающих в сверх- Рне. 1. Генератор Гартмана. а — схема: 1 — совдо, г — резонатор, г — скоба длн крепления резонатора, г — отеоедкненныэ скачок унпотнення, Р. — давление на срезе сопла; б — распределение статического давления вдоль оон в свободной струе (беэ резонаторе). звуковой струе прв еб торможении резонатором. Г. г. состоит из конич.
сопла 1 (рис, 1,а) и расположенного перед ним соосно цилиндрич. резонатора 2. При сверхкритич. перепаде давлений между давлением в сопле Ре и в окружающей атмосфере Ре струя вне сопла становится сверхзву" козой и приобретает ячеистую струк- туру. Длина первой ячейки Ле (в к-рой обычно и ведется работа), определяющая диапазон частот генерации, зависит от диаметра сопла де и избыточного давления Рв = — Ре Рз' Ле = 1,12дс ~/Рн — 0,93 (Рн — в кгс(смх). При торможении струн резонатором перед ним возникает отсоединенный скачои уплотнения 4, а ккнетич. энергия струи в резонаторе переходит в потенциальную энергию сжатого газа. Если резонатор находитсн в области, где давление в свободной струе повышается (т. н.
вона неустойчивости), то процесс опорожнения резонатора становится периодичесинм. Область неустойчивости начинается на расстоянии ая от сопла: ая = де[1 + 0 041 (Рк — 0 93)») и конец еб определяется длиной Ло (точка 51 на рис. 1,б). Взаимодействие струй основной и вытекающей из резонатора приводит и тому, что участок струи между скачком уплотнения 4 и дном резонатора становнтсн источником мощных акустич. колебаний. Однако детально механизм образования в струе периодич. ударных волн, излучаемых в окружающее пространство, не выяснен. Для настройки Г. г. дно резонатора делают подвижным (с целью изменения глубины резонатора Ь), а сам резонатор — перемещающимся по отношению к соплу, Для еклассического» Г. г.
характерны следующие соотношения между основными конструктивными размерами: др)дс =- 1 (Йр — диаметр резонатора), Ь == дс н Ле > 1 > 0,66(Л» — ая). При таких соотношениях частота генерации определнется лишь размерами резонатора и скоростью с звука в гааз, продувае- МОМ ЧЕРЕЗ СОПЛО) 1(л -~ о,за,) Г . Для воздуха при частотах свыше 60— 60 кГц размеры резонатора становятся очень малыми, а иалучаемая мощность не превышает единиц Вт. Поэтому для получения более высоких частот следует использовать газы с высокой скоростью звука (с водородом получены частоты до 180 кГц).
Мощность звука, излучаемая Г. г., аави- ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ АКУСТИКА 77' сит от расхода газа и для воздуха определяется ф-лои: И'„=- 2056 )г' Рн — - 0,08 Вт, где йс — в см. При больших расходах газа (на низких частотах генерации) И'» достигает сотен Вт. Максимальный кпд Г. г. составляет 5 — бггзг (при Р„=- 2 кгс!смз), уменьпхаясь с повышением давления; при Р„) ) 4 кгс!смз периодическая структу- 1200 ИОО ООО ВОО 400 Я В и 1В !.яя Рис. 2. Зазясккесть акустической мощности от параметра 1 и избыточности давления воздуха в генераторе Гзртыаиа с а,=Е ки ри аж.=1,00. ра струи нарушается, поатому работа Г, г, на воздухе воаможна в интервале давлений 0,21 < Рз7рг (0,528, Отдаваемая мощность сйльно завлсит от параметров настройки, н в частности от 1 (рис.
2), поэтому формула для Игз справедлива лишь для Г. г. с д =- й =- Ь. При увеличении йр!дс до 1,6 мощность н кпд возрастают в 2 — 3 раза, в связи с чем в современных Г. г. йр)1,6 й. Г. г. обычно работает в рефлекторе, обеспечивающем необходимую направленность излучения; с параболич.
рефлектором можно получить плоскую волну, с аллиптическим — сходящуюся, при этом интенсивность звука в фокусе достигает десятков Вт/см'. Для согласования излучателя со средой применяются также рупоры, Т. к, мощность одиночных Г, г, на высоких частотах невелика (И'» — / '), длн получения повышенной мощности применяют батареи идентичных Г. г., работающих на общий рупор н синхронизованных вторичныи (обычно тороидальным) резонатором. Для Г. г., работающих на звуковых частотах, используют рупоры экспоненциаль- ной формы, а на УЗ-вых, где согласование менее существенно и важна лишь определенная направленность излучения,— конические.
Существует много разновидностей Г. г., в том числе с дисковыми и щолевыми соплами для увеличения расхода газа и, следовательно, акустич, иощности; однако последние имеют пониженный кпд (до 1 — 2% ). Г. г. со сверхзвуковым соплом Лаваля может работать прн более высоких перепадах давления (до 6 — 7 кгс)смз).
На практике наибольшее распространение получили Г. г. с центральныи стержнем, расположенным между соплом и реЗснатором (См. Газагтруйяыв излучатели), к-рые обладают повышеннгвм кпд и высокой стабильностью. Г. г. применяются в устройствах дчя акустич. коагуляиии аэрозолей, непогашения, интенсификации процессов твклвмаггвзбмвиа в ультразвуковом лоле и др. Литл Ь в р г и а и Л., Ультразвук к его ярямеиекке з науке к технике, иер. г нем., 2 изд.,ы., 1907; Йсточяяяк хвяднога ультразвука, М., 19В7 (Физика к техника мощного ультразвука, ин.1). Ю. Я. Нвригвв.
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ АКУСТИКА — упрощенная теория распространения звука, пренебрегаюпхая дифракционными явлениями (см. Дифракиия звука). Г. а. основана на представлении о звуковых лучах, вдоль каждого из к-рых звуковая энергия распространяется независимо от соседних лучей.
В однородной среде звуковые лучи — пряные линии. Г. а. позволяет рассматривать образование звуковых теней позади препнтствий, отражение и преломление лучей на гранкце между средами или на границе между средой и препятствием (см. Отражгкив звука, Преломление звука), фокусировку звука акуотнч. лиявами н зеркалами, рефракцию лучей в неоднородных средах, Рассвяяив звука в статистически-неоднородных средах с крупномасштабными неоднородностями и т. д, Расчет звуковых полей при помощи Г. а, дает удовлетворительную точность только при улике валям звука, достаточно малой по сравнению с характерными размерами параметров задачи (как, напр., размерамн препятствия, фокусирующей линзы). Г а.
неприменима нли дает значительную погрешность в областях, где воледствие волновой природы звука существенны дифракцион- ГНДРОАкустнческие антенны ные явления (напр., в переходной области вблизи границы звуковой тени, вблизи мест фокусировки и т. и.), к-рые в Г. а. не учитываются принципиально. Сматематической точки зрения Г. а. есть предельныи случай волновой теории распространения звука при стремлении длины волны к нулю и в атом отношении аналогична геометрической оптике в теории распространения света.
Лат. Го р ел пи Г. С., Колебания и волны, 2 яэя., М., 195З. Лц Л. Исакович. ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ вЂ” устройства, обеспечивающие прием или излучение звука в водной среде и обладающие пространственной избирательностью. Г. а. различаются по конфигурации, т. е. ко пространственному распределению колеблющихся ЭлЕментов — эхектраакустичсских пресбраэоаатехсй (лииейиые, поверхностные, в т. ч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
