Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 31
Текст из файла (страница 31)
На дальность обнаружения наряду с помехами оказывает влияние рефракция (см. Пролома«пи« эвука), имеющая место в сло»нных гндрологнч, условиях. Современные гидролокаторы способны обнаруживать большие отражающие объекты в среднем на расстоянии нескольких км. ,Пити С т а ш и в з и и А. П., Аиуатиаа моРЯ, Л., 1966; ТюРин А. М., Сташи е а и ч А. П., Таранов Э. С., Основы гидроаиуотвии, Л., 1966; П е я т а и и и Р., Анализ Радио- и гидролопапиоявых оигпапоз, пвр. с англ., М., 1969.
В.Ф. Кирьлнов. ГИДРОФОН вЂ” подводный элвктроакустический ирвоброэоватвль для пряема акустнч. сигналов и шумов. Раньше в технической литературе Г. иногда наз, также гпдроакустнч. шумане пенгатор, в состав к-рого входит многоэлементная приемная гидроакувтическап аптвнпа И система электронных трактов, осуществляющих обработку акустнч. информация.
В пос леднев время понятие «Г.» используется только для обозначения отдельного гндроакустнч. приемника,к-рый, в частности, моя«ет быть конструктивно н функционально объединен с простейшими электронными устройствами — предварительными усилителямн, модуляторами н т. д. Наиболее часто Г. наэ. акустнч. прнемннки, используемые в гидроакустнч. изме. реннях. В зависимости от назначения н условий работы Г.
имеют раанообразные конструкции. Чувствнтельнывг элементом Г, обычно служит пьвэоэлектрический првобраэоватвль илн мавпитовтрикциочнмй првобраэвватвль. Его раамер выбирают исходя нз требования, чтобы основная частота резонанса механнч. системы была вышедиапазона рабочих частот; это позволяет уменьшить неравномерность частотной характеристики и искажения днаграмм направленности в этом диапазоне. Чувствительные элементы могут иметь форму стерн«ней, цилиндров, пластин, иногда сфер, выполненных НЗ пьеэоэлвктричввких мат«риалов, в частности из пьвэоквромики, н ре»ке — нз маэпитовтрикциоипых материалов. Прпннмаются специальные меры по обеспечению герметичности и прочности, особенно прн работе Г.
в условпях, когда действуют большие гндростатич. давления. Чувствптельпый элемент с электронными блоками помещается в металлнч. оболочку, применяются жидкостные компенсаторы гндростатпч. давления, специальные резины,покрытия и смолы для защиты чувствительных элементов,непосредственно контактирующих с водой, и кабельных вводов.
Г., как и всякий приемник звука, характеризуется: чувствительностью холостого хода у„„ = з„„!р (ВП)а), где е„„ — эдс холостого хода чувствительного элемента, а р — действующее на него звуковое давление; удельной чУвствнтельностью Уу,д — — У„х!Г (2зп) (В1Па Ом П), определяющей пороговое, т. е. минимальное, звуковое давление, к-рое Г. может зарегистрировать при заданном превышении уровня, сигнала над уровнем собственных электвнч. шумов прн оптк- Гиперзнь'к мальном согласовании со входом усилителя или индикатора (Ззк — собатвенный электрич.
импеданс чувствительного элемента Г.); неравномерностью частотной характеристики, измеряемой обычно в децибелах; характеристикой наороэлелности, К-рая в случае работы Г. в составе многоэлементной антенны влияет на направленность антенны в целом. К измерительным Г. предъявляются специальные требования, чтобы гарантировать точность гидроакустич. иамереннй.
Напр., для Г„ используемых в качестве эталонных измерительных приборов, необходима большая чувствительность у„„ (100 мкВ1Па), стабильность у„„ прй изменении температуры и гйдростатич. давления (( ~ 1 дВ) и малая зависимость чувствительности от частоты и направлении прихода внука, а танисе постоянство параметров во времени. Поэтому чувствительные элементы таких Г, обычно изготовляют в виде полых сфер 1 (Рис.) из эффективных и достаточно стабильных пьеаокерамич. материалов. При малых размерах чувствительного элемен- Схема измерительного гидробаза: 1 — чуестэнтельвый цьеэоелектрияеокий элекект; 3 — внутренний электрод, е — танкос резиновое кокрытве для коалиции внещнего электроде э от водной ареды; я — резиновый еиброиэолврующий элекент; Š— оолый металлический стержень, внутри которого проходит провод у от внутреннега этектроде; В— корпус усилителя.
та (диаметром в несколько мм) и соответственно высоких частотах мехапнч. резонанса Г. подобного типа может использоваться в диапазоне частот от десятков Гц до сотен кГц и беа существенных искажений преобразовывать в элентрич. сигналы достаточно сложныо акустич. процессы. Иногда, чтобы повысить чувствительность в области низких частот, пользуются элементами относительно больших размеров (сферич. или цилиндрич. пьезоэлементы диаметром до 100 мм). В этом случае при измерениях используется набор (ерцдэ) Г. с различными по размерам пьезоэлементами, каждый на к-рых предиазна- чен для намерений внутри определенного участка частотного диапазона.
Лктл Б о б б е р Р. Д ж., Гидроекустические нэнерения, кер. с энга., М., 1971; А к э н ь е з э А. А., Керэинческие ориенникн эзукэ, М., 1969; К л ю к н н И. И., К о л е он и к о з А. Е., Акустические измерения з судостроении, Л., 1966. Р. Е. Поекккээ. ГИПВРЗВУК вЂ” упругие волны с частотой от 10' до 10"э — 10'э Гц; высокочастотная часть спектра упругих волн. По физич. природе Г.ничем не отличается от ультроээуке, частоты к-рого простираются от 2 104 до 10' Гц.
Однако благодаря более высоким частотам и, следовательно, меньшим, чем в области УЗ, длинам волн значительно более существенными становятся вааимодействия Г. со средой, с еб квазичастицами — электронами, фотонами, фоионами, магнонаэги и др. Область частот Г. соответствует частотам электромагнитных волн дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапааонов (т. н. сверхвысоким частотам — СВЧ). Частоте 10' Гц в воздухе при нормальном атмосфериоы давлении и комнатной температуре соответствует данна волны Г. 3,4 10 э см, т.
е. одного порядка с длиной свободного пробега молекул в воздухе при этих условиях. Упругие волны могут распространяться в среде только при условии, что их длины заметно больше длины свободного пробега в газах или больше межатомных расстояний в жидкостях и твердых телах. Поэтому в газах (и, в частности, в воздухе) при нормальном атмосферном давлении ги- . перзвуковые волны не распространяются. В ягидкостях аатухание Г. очень велико и дальность распространения мала. Сравнительно хорошими проводниками 1'. являются твердые тела в виде мононристаллов, но гл.
обр. при низких темп-рах. Так, напр., даже в монокристалле кварца, отличающемся малым затуханием упругих волн, продольная гиперзвуковая волна с частотой 1,5 10' Гц, распространяющанся вдоль оси Х кристалла при комнатной темп-ре, ослабляется 1ю амплитуДе в 2 рава на расстоянии всего в 1 см. В монокристаллах сапфира, ниобата лития, железо-иттриевого граната затухание Г. аначнтельно меньше, чем в кварце. Наряду с искусственно вовбуждаемым Г. существует Г. теплового про- Риперэнун 87 исхождения. Тепловое движение твердого кристаллич.
тела можно представить как непрерывные и беспорядочные колебания атомов или ионов, составляющих кристаллич, решйтку, около своего положения равновесия. Такие колебания, согласно Дебаю, можно рассматривать как совокупность продольных и поперечных плоских упругих волн самых различных частот — от самых низких собственных частот упругих колебаний данного тела до частот 10'з — 10эз Гц (далее спектр упругих волн обрывается), распространяющихся по всевозмонсным направлениям (см.
Колебания кристаллической решетки). Эти волны наз. также дебаевспими в о л н а м н, илн тепловыми фоно- нами. Тепловые фононы имеют широкий спектр частот, тогда как искусственно получаемый Г. может иметь к.-н. одну определенную частоту. Поэтому искусственно генерируемый Г. монсно представлять как поток когерентных фононов. В жндкостнх тепловое движение имеет характер, близкий н характеру теплового движении в твердых телах, поэтому в жидкостях, как и в твердых телах, тепловое движение непрерывно генерирует гиперзвуковые волны.
До того как стало возможным получать Г. искусственным путем, изучение гпперзвуковых волн и их распространение в лшдкостях и твердых телах проводилось гл. обр. оптич. методом, основанным на исследовании рассеяния света на Г. теплового происхождения. При атом было обнаружено, что рассеяние в оптически прозрачной среде происходит с образовавием нескольких спектральных линий, смещенных относительно частоты падающего света на частоту Г. (т.
н, Мандельштама — Бриллюэпо рассеяние). Исследования Г. в ряде жидкостей привели к открытию в иих зависимости скорости распространения Г. от частоты (см. Дисперсия скорости звука) И аномального пэзлощеноя звука на этих частотах. Изучение Г. теплового происхождения рентгеновскими методами показало, что тепловые колебания атомов в кристалле приводят к диффуаному рассеянию рентгеновских лучей, размазыванию пятен, обусловленных взаимодействием рентгеновских лучей с атомами, и К появлению фона. По диффузному рассея- нию оказывается возможным сделать ряд важных заключений о спектре гиперзвуковых волн и определить модули упругости твердых тел. Современные методы излучения и приема Г., так же как и УЗ, гл. обр. основываются на испольаованни явлений пъезвзвектричество И мазпитострикзии. При возбуждении Г.
с помощью резонансных элекглроакустиъееких преобразователей, применяемых в УЗ-вом диапазоне часта., размеры этих преобразователей должны быть очень малы, ввиду малости длины волны Г. Их получают, напр., путем вакуумного напыления пленок иэ пьезоэлектрических материалов (гл. обр. из пьеаополупроводников Сйб, Хпй, ЗпО и др.) на торец авукопровода в виде монокристаллич. стержня из сапфира, рубина, кварца, алюмо-иттриевого граната и др. Это — т. н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
