Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Импульсно-модулированные колебания широко используются в звуковой локации, а также в разнообразных устройствах получения, передачи и накопления инфорМации, напр. в акустоглгктрокикг. Ли з.: Г о д ь д м а и С., Гарлюиичесзий акззиз, модуляция и шумы, дер с англ., М., 1951; Г о р ез и и Г. С,, Козгбавия и волны, 2 изд., М., 1959. МОДЫ КОЛЕБАНИИ вЂ” то зке. что норкальиллг колебания.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ АКУСТИКА— раадел физической акустики, в к-ром свойства вещества и кииетика молекулнрных процессов исследуются акустич. методами. Основными методами М. а. являются измерение скорости звука н коглои(гнил гаука в заниснмости от разнмх физич. параметров: частотм звуковой волны, темп-ры, давления н др. Методами М. а, можно исследовать гааы, жидкости, полимеры, твердые тела, плазму (см. такам Сягктрогкоиил), Развитие М. а. как самостоятельного раздела началось в ЗО-е гг. 20 в., когда было установлено, что при распространении звуковых волн во многих веществах имеет место дигкгргил гкгрогти звука, а нагло<ценно Звука не всегда подчиняется классич. закону, по к-рому коэфф.
поглощения пропорционален квадрату частоты, Эти аномалии были объяснены на основании изучения релаксационных процессов (см. Релаксация), что позволило связать нек-рые свойства вещества на молекулярном уровне, а также ряд кинетич. характеристик молекулярных процессов с такими макроскопнч.
величинами, как скорость и поглощение звука. По скорости звука можно определить сжимаемость, отношение тепло- емкостей, модули упругости твердого тела и др., а по поглощению звука— козфф. сдвиговой и объемной вязкости, время релаксации и др. В гааах, иамеряя скорость звука и ее зависимость от темп-ры, определяют параметры, характериаудпцие взаимодействие молекул газа при столкновениях. В жидкости, вычисляя скорость МОЛЕКУЛЯРНАЯ АКУСТИКА звука на основании той или иной модели жидкости и сравнивая результаты расчбта с опытными данными, в ряде случаев можно оценить правдоподобность используемой моделе и определить энергию взаимодействии молекул. На скорость звука влияют особенности молекулярной структуры, силы ме>кмолекулярного взаимодействия и плотность упаковки молекул. Так, напр., увеличение плотности упаковки молекул, появление водоРодных связей, полимеризацня приводят к увеличению скорости звука, а введение в молекулу тяжблых атомов— к ее уменьшению. При наличии релаксационных процессов знергия поступательного дви>кения молекул в звуковой волне перераспределяется на внутренние степени свободы.
При этом появляется дисперсия скорости ввука, а зависимость коэфф. поглощения на длину волны от частоты имеет в этом случае максимум на нек-рой частоте, наз. частотой релаксации. Величина дисперсии скорости звука и величина максимального коэфф. поглощения зависят от того, какие именно степени свободы возбуждаются под действием звуковой волны, а частота релаксации, равная обратному значению времени релаксации, свявана со скоростью обмена энергией между различными степенями свободы. Т. о., измеряя скорость звука и поглощение в зависимости от частоты можно судить о характере молекулярных процессов и о том, какой нз этих процессов вносит основной вклад в релаксацию. Этими методами можно исследовать возбуждение колебательных и вращательных степеней свободы молекул в газах и жидкостнх, процессы столкновения молекул в смеснх различных газов, установление равновесия прп химпч.
Реакциях, перестройку молекулярной структуры в жидкостях, процессы сдвиговой релаксации в очень вязких жидкостях и полимерах, различные процессы вааимодействия звука с элеыентарными возбуждениями в твердых телах и др. Анализ акустич. данных для жидкостей обычно проводить труднее, чем длн газов, поскольку ебласть релаксации здесь, как правило, расположена в диапазоне более высоких частот, где измерении сложнее. В сильно вязких жидкостнх, полимерах и нек-рых др.
веществах в поглощение и дисперсию может давать вклад целый набор релаксационных процессов с широким спектром времен релаксации. Поскольку время релаксации зависит от темп-ры и давления, меняя зтн параметры, можно сдвигать область релаксации по частоте. Так, напр., в газе повышение давления эквивалентно уменьпгению частоты. Это явление бывает удобно испольэовать прп измерении скорости и поглощения звука, если частота релаксации при нормальных условиях оказывается в диапазоне частот, с трудом поддающемся экспериментальному изучению.
Исследование температурных зависимостей скорости и поглощения звука позволяет разделить вклад различных релаксационных процессов. В М. а. для исследований обычно применяются акустич. волны высокой частоты: в газах УЗ вЂ” в диапазоне частот 10' — 10' Гц, а в жидкостях и в твердых телах — в диапазоне 10'— 104 Гц. Это связано как с локализацией областей релаксация в этих частотных диапазонах, так и с высоким развитием техники иалучсния и приема УЗ и с большой точностью измерений в этом диапазоне частот. На более высоких частотах поглощение звука становится очень большим и многие акустич. методы неприменимы.
Литл Михайлов И. Г., Солоэьев В. А., Сырвкксв Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Физическая акустика, пел ред. У. Мэгеиа, пер. с англ., т. 2, ч, А и Б, М., 1968 — 69; т. 4, ч. А и Б, М., 1969 †; т. 7, 1974. гл. 2; Б е р г ы а и Л., Ультра>эти и его приискание а науке и технике, пер. с ием., 2 каа., М., 1957. А. Л. Пьляаава. МОНОХРОМАТИЧВСКАЯ ВОЛНА — то >ке, что гармоническая галка, МОЩНОСТЬ ЗВУКА — энергия, передаваемая звуковой волной через рассматриваемую поверхность в единицу времени. Различают мгновенное значение М.
з. и среднее за период или за длительное время. Наибольший интерес представляет среднее значение М. з., отнесенное к единице площади, т. н. средняя удельная мощНость звуха, ИЛИ иитеигигкагть Звука. Для гармонической бегущей звуково11> волны средняя удельная М. в ю равна: рьиг = —. Р,' 2 2рг гдс ра И иа — амппитуды гаукогаго даглекия н колебательной скорости каст>гц, р — плотность среды, с — ско- нАПРАВленность рость звука в ией, Величина и является важной характеристикой акустич, иалучателей (см.
Излучение звука). М. з. измеряетсл в системе СИ в Вт, в системе СГС в эрг>с (1 Вт=- НАПРАВЛЕННОСТЬ и з л у ч ателей и приемников— свойство, заключа>ощееся в наличии нек-рой пространственной избирательности, т. е, способность излучать (принимать) звуковые волны в одвкх направлениях в большей степени, чем в других. В режиме ивлучения Н.
определяется интерференцией когероитных звуковых колебаний, приходящих в данкук> точку среды от отдельных малых по сравнению с длиной волны в среде участков излучателя илн от отдельных элементов сложного излучателя, состоящего из многих элементов (т. и. излучающей зидрвпкуетичееквй антеннм). В режиме приема Н. вызывается интерференцией давлений на поверхности приеиника, а в случае приемной антенны— также и интерференцией электрич.
напряжений, развиваемых на выходных клемыах отдельных, составляющих антенну, приемников. <!>ивич. квлсиня, обусловливающие Н. излучателей и приемников звуковых и электромагнитных волн, одинаковы, что приводит к ряду аналогий в их свойствах Н., однако имеются и различия, вызванные отличием природы акустич. п электромагнитных воли и особенностями их распространения в различных средах. В зависимости от математич. модели, к-рой можно описать данный излучатель (см.
Излучение звука), для расчета его Н. пользуются различными теоретич.методами. В случае наиболее простой модели, представляющей собой дискретную плн непрерывную совокупность малых по сравнению с длиной волны А излучающих элементов, поле излучателя определяется суммированием (интегрированием) сферпч. волн, создаваемых отдельными эле- =1 Дж>с=-10> эрг>с). Удельная М.
з. измеряется соответственно в Втйм' и в эрг>с.сл>е) на практике при оценке свойств излучателей ультразвука Пользуются едкницей Вт/см'. ментами. Для плоских излучателей, заключенных в бесконечные плоские экраны, применяется принцип Гюйгенса. Поле сложных цилиидрич. или сферич. излучателей, а также плоских излучателей без экранов мои>но определять с помощью метода собственных ф-ций. Наиболее общие теоретич. методы основываются на использовании ф-ций Грина.
Даже простейп>ие излучатели создают весьма сложное поле в среде вблизи излучающей поверхности, и только начиная с нек-рого расстояния от нее й 2аз>Де где г) — наибольший размер излучающей поверхности, ф-цию, описывающую звуковое давление, удается представить в виде двух сомножителей, один из к-рых зависит только от направления в пространстве и не зависит от расстояния г. Повтому Н. излучателей обычно рассматривается при г ге В, т. о. в дальней зоне излучения (зоне б>раунгофера). Н. излучателей н приемников описывл>от чаще всего двуми параметрамп: характеристикой направленности и ковфф. концентрации (наз.
также коэфф. направленного действия). Характеристикой Н. 2>(гг) наз, отношение давлений, развиваемых антенной в дальнел> поле на одном и том же расстоянии г от центра антенны в направлении, определяемом единичным радиусом-вектором и н в нек-ром фиксироваиноы напРавлеиии ив, т. е. 0(и) =Р(и) Р(ив) Обычно направление ив выбирав>т так, чтобы оио совпадало с направлением максимального излучения. Наибольший практич. интерес представляет модуль )0(и)) = И(и), наз.
также амплитудной характеристикой Н. Характеристику Н, в сечении нек-рой плоскостью, проходил>ей через направло- 222 НАПРАВЛЕННОСТЬ ние максимума излучения, представляют в полярной (рис. 1,а) или в декартовой (рис. 1,6) системах координат. В этом случае аргументах характеристики Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
