W heliväli avaldub võnkuvate materiaalsete kehade kineetilise energiana, helilainetena elastse struktuuriga keskkonnas (tahkekehad, vedelikud ja gaasid). Vibratsiooni levimise protsessi elastses keskkonnas nimetatakse Laine. Helilaine levimise suunda nimetatakse helivihk, ja pind, mis ühendab kõiki välja külgnevaid punkte keskkonna osakeste sama võnkefaasiga, on lainefront. Tahketes kehades võivad vibratsioonid levida nii piki- kui ka põikisuunas. Levib ainult õhus pikisuunalised lained.
vaba heliväli nimetatakse väljaks, milles domineerib otsene helilaine ja peegeldunud lained puuduvad või on tühised.
hajus heliväli- see on selline väli, mille igas punktis on helienergia tihedus sama ja mille kõikides suundades levivad ajaühiku jooksul samad energiavood.
Helilaineid iseloomustavad järgmised põhiparameetrid.
Lainepikkus- võrdub heli kiiruse (340 m / s - õhus) ja heli vibratsiooni sageduse suhtega. Seega võib lainepikkus õhus varieeruda 1,7 cm-st (ehk f= 20000 Hz) kuni 21 m (for f= 16 Hz).
Helirõhk- on määratletud kui helivälja hetkerõhu erinevus antud punktis ja staatilise (atmosfääri) rõhu vahel. Helirõhku mõõdetakse Pascalites (Pa), Pa = N/m 2 . Füüsikalised analoogid - elektripinge, vool.
Heli intensiivsus– keskmine helienergia hulk, mis läbib ajaühikus laine levimise suunaga risti ühikulist pinda. Intensiivsust mõõdetakse ühikutes W / m 2 ja see on helivibratsiooni võimsuse aktiivne komponent. Füüsiline analoog on elektrienergia.
Akustikas kuvatakse mõõtmistulemused tavaliselt suhteliste logaritmiliste ühikute kujul. Kuulmisaistingu hindamiseks kasutatakse üksust nimega Bel (B). Kuna Bel on üsna suur ühik, võeti kasutusele väiksem väärtus - detsibell (dB), mis võrdub 0,1 B.
Helirõhku, heli intensiivsust väljendatakse suhtelistes akustilistes tasemetes:
,
Akustiliste tasemete nullväärtused vastavad üldtunnustatud väärtustele 
ja W / m 2 harmoonilise helivibratsiooniga sagedusega 1000 Hz. Antud väärtused vastavad ligikaudu minimaalsetele väärtustele, mis põhjustavad kuulmisaistingut (absoluutne kuulmislävi).
Mikrofonide omaduste mõõtmise tingimused. Akustilistel mõõtmistel on mitmeid spetsiifilisi omadusi. Seega tuleb elektroakustiliste seadmete mõningate omaduste mõõtmine läbi viia vabas väljas, s.o. kui peegeldunud laineid pole.
Tavalistes ruumides ei ole see tingimus teostatav ning vabas õhus on mõõtmisi raske ja mitte alati võimalik teha. Esiteks on välistingimustes raske vältida peegeldust sellistelt pindadelt nagu maapind. Teiseks sõltuvad mõõtmised sel juhul atmosfääritingimustest (tuul jne) ja võivad kaasa tuua suuri vigu, rääkimata mitmetest muudest ebameeldivustest. Kolmandaks on vabas õhus raske vältida kõrvalise (tööstusliku vms) müra mõju.
Seetõttu kasutatakse vabas väljas mõõtmiseks spetsiaalseid helisummutatud kambreid, milles peegeldunud lained praktiliselt puuduvad.
Mikrofoni omaduste mõõtmine kajavabas kambris. Mikrofoni tundlikkuse mõõtmiseks vabas väljas tuleks esmalt mõõta helirõhku punktis, kuhu testitav mikrofon asetatakse, ja seejärel asetada see sellesse kohta. Kuid kuna kambris häireid praktiliselt pole ja mikrofoni kaugus valjuhääldist on 1–1,5 m (või rohkem) radiaatori läbimõõduga kuni 25 cm, võib mõõtemikrofoni asetada lähedale. testitavale mikrofonile. Mõõtmise seadistuse skeem on näidatud joonisel 4. Tundlikkus määratakse kogu nimisagedusvahemikus. Seades helirõhumõõturile (mürataseme mõõtjale) vajaliku rõhu, mõõdetakse testitava mikrofoni poolt arendatav pinge ja määratakse selle aksiaalne tundlikkus.
E OC = U M /P( mV/Pa)
Tundlikkuse määrab kas avatud vooluahela pinge või pinge nimikoormusel. Reeglina võetakse nimikoormuseks mikrofoni sisetakistusmoodul sagedusel 1000 Hz.
Joonis 4. Funktsionaalne skeem mikrofoni tundlikkuse mõõtmiseks:
1 - tooni või valge müra generaator; 2 - oktaavifilter (üks kolmandik oktav); 3 - võimendi; 4 - vaigistatud kamber; 5 - akustiline emitter; 6 - testitud mikrofon; 7 - mõõtemikrofon; 8 - millivoltmeeter; 9 - millivoltmeeter, gradueeritud paskalites või detsibellides (helimõõtur).
Tundlikkuse tase on määratletud kui detsibellides väljendatud tundlikkus väärtuse 1 suhtes.
Standardne tundlikkus (detsibellides) on 1 Pa helirõhu juures nimikoormuse impedantsi ja pinge suhe, mis vastab võimsusele = 1 mW ja arvutatakse järgmise valemiga:
kus on mikrofoni poolt tekitatud pinge (V) nimikoormuse takistusel (Ohm) helirõhul 1 Pa.
sageduskarakteristik mikrofoni nimetatakse mikrofoni tundlikkuse sõltuvuseks sagedusest helirõhu ja mikrofoni toitevoolu konstantsetel väärtustel. Sageduskarakteristik võetakse generaatori sageduse sujuval muutmisel. Vastavalt saadud sageduskarakteristikule määratakse selle ebatasasused nimi- ja töösagedusvahemikus.
Suunatus mikrofon eemaldatakse sama skeemi järgi (joonis 4) ja olenevalt ülesandest kas mitmel sagedusel, kasutades toongeneraatorit või mürasignaali jaoks kolmandiku oktaaviribades või etteantud sagedusriba puhul, kasutades sobivat ribapääsfiltrit ühe kolmandiku oktaavi filtrite asemel.
Suunatavuskarakteristikute mõõtmiseks paigaldatakse testitav mikrofon sihverplaadiga pöörlevale kettale. Plaati pööratakse käsitsi või automaatselt, sünkroonselt salvestuslauaga. Karakteristikut võetakse ühel tasapinnal, mis läbib mikrofoni töötelge, kui see on ümber oma telje pöörlev keha. Muude mikrofoni kujundite puhul võetakse karakteristikud etteantud töötelge läbivate tasandite jaoks. Pöörlemisnurka mõõdetakse töötelje ja heliallika suuna vahel. Suunatavus on normaliseeritud aksiaalse tundlikkuse suhtes.
Helivälja * all mõistetakse seda piiratud ruumi piirkonda, milles hüdroakustiline sõnum levib. Heliväli võib eksisteerida mis tahes elastses keskkonnas ja kujutab endast selle osakeste vibratsiooni, mis tuleneb väliste häirivate tegurite mõjust. Selle protsessi eristavaks tunnuseks keskkonna osakeste mis tahes muust korrastatud liikumisest on see, et väikeste häirete korral ei seostata lainete levikut aine enda ülekandega. Teisisõnu, iga osake võngub selle positsiooni suhtes, mille ta hõivas enne häire mõju.
Ideaalset elastset keskkonda, milles heliväli levib, võib kujutada selle absoluutselt jäikade elementide kogumina, mis on omavahel ühendatud elastsete sidemetega (joonis 1.1). Selle keskkonna võnkuva osakese hetkeseisu iseloomustab selle kompenseerida U tasakaaluasendi osas, vibratsiooni kiirus v ja sagedus kõikumised. Vibratsioonikiiruse määrab osakeste nihke esmakordne tuletis ja see on vaadeldava protsessi oluline tunnus. Reeglina on mõlemad parameetrid aja harmoonilised funktsioonid.
Osake 1
(joon. 1.1), nihutatud koguse võrra U oma tasakaaluasendist, läbi elastsete sidemete, mõjutab see ümbritsevaid osakesi, pannes need samuti liikuma. Selle tulemusena hakkab vaadeldavas keskkonnas levima väljastpoolt toodud häiritus. Kui osakeste nihke seadus muutub 1
on määratletud võrdsusega 
kus Um on osakeste võnke amplituud ja w- võnkesagedus, siis teiste liikumisseadus i– osakesi saab esitada järgmiselt:
kus U mi– võnke amplituud i- oh osakesed, y i on nende võnkumiste faasinihe. Kaugusena keskkonna ergastusallikast (osakesed 1 ) võnkeamplituudi väärtused U mi energia hajumise tõttu väheneb ja faasinihked y i ergastuse levimise piiratud kiiruse tõttu - suurendada. Seega, all heliväli võib mõista ka keskkonna võnkuvate osakeste kogu.
Kui heliväljas valime osakesed, millel on sama võnkefaas, saame kõvera ehk pinna, mida nimetatakse lainefront. Lainefront eemaldub pidevalt häireallikast teatud kiirusega, mida nimetatakse lainefrondi levimiskiirus, laine levimiskiirus või lihtsalt helikiirus selles keskkonnas. Näidatud kiirusvektor on vaadeldavas punktis lainefrondi pinnaga risti ja määrab suuna helivihk mida mööda laine levib. See kiirus sõltub sisuliselt kandja omadustest ja selle hetkeseisundist. Helilaine levimise korral meres sõltub heli kiirus vee temperatuurist, tihedusest, soolsusest ja paljudest muudest teguritest. Niisiis, kui temperatuur tõuseb 1 0 C võrra, suureneb heli kiirus umbes 3,6 m/s ja sügavuse suurenemisel 10 m võrra, suureneb see umbes 0,2 m/s. Keskmiselt võib heli kiirus meretingimustes kõikuda vahemikus 1440 - 1585 m/s. Kui kolmapäeval anisotroopne, st. millel on erinevad omadused erinevates suundades häiringu keskpunktist, siis on ka helilaine levimiskiirus erinev, olenevalt nendest omadustest.
Üldjuhul määratakse helilaine levimiskiirus vedelikus või gaasis järgmise avaldise abil:
(1.2)
kus To on keskkonna mahuelastsusmoodul, r0 on häirimatu keskkonna tihedus, selle staatiline tihedus. Mahuelastsusmoodul on arvuliselt võrdne pingega, mis tekib keskkonnas selle ühikulise suhtelise deformatsiooni ajal.
Elastseks laineks nimetatakse pikisuunaline, kui vaadeldavate osakeste võnkumised toimuvad laine levimise suunas. Laine nimetatakse risti, kui osakesed võnguvad laine levimise suunaga risti asetsevates tasandites.
Ristlained saavad esineda ainult keskkonnas, millel on vormi elastsus, s.t. suudab vastu pidada nihkedeformatsioonile. See omadus on ainult tahketel ainetel. Pikisuunalised lained on seotud keskkonna mahulise deformatsiooniga, mistõttu võivad nad levida nii tahkes kui ka vedelas ja gaasilises keskkonnas. Erandiks sellest reeglist on pinnapealne vedeliku vabal pinnal või erinevate füüsikaliste omadustega segunematute keskkondade liidestel moodustuvad lained. Sel juhul teostavad vedelikuosakesed samaaegselt piki- ja põikivibratsiooni, kirjeldades elliptilisi või keerulisemaid trajektoore. Pinnalainete erilisi omadusi seletatakse sellega, et nende tekkes ja levimises mängivad määravat rolli gravitatsioon ja pindpinevus.
Häiritud keskkonnas võnkumiste käigus tekivad tasakaaluseisundi suhtes suurenenud ja vähenenud rõhu ja tihedusega tsoonid. Surve 
kus on selle hetkeväärtus heliväljas ja keskkonna staatiline rõhk ergastuse puudumisel, nimetatakse heli ja arvuliselt võrdne jõuga, millega laine mõjutab pindalaühikut, mis on paigaldatud selle levimissuunaga risti. Helirõhk on üks olulisemaid keskkonnaseisundi tunnuseid.
Söötme tiheduse muutuse hindamiseks kasutatakse suhtelist väärtust, nn c pitsat, mis määratakse järgmise võrdsusega:
(1.3)
kus r 1 - meediumi tiheduse hetkeväärtus meile huvipakkuvas punktis ja r 0 - selle staatiline tihedus.
Kõiki ülaltoodud parameetreid saab määrata, kui on teada mõni skalaarfunktsioon, mida nimetatakse võnkekiiruse potentsiaal j. Helmholtzi teoreemi kohaselt iseloomustab see potentsiaal täielikult akustilisi laineid vedelas ja gaasilises keskkonnas ning on seotud vibratsioonikiirusega v järgmine võrdsus:
. (1.4)
Pikisuunalist helilainet nimetatakse tasane kui selle potentsiaal j ja muud seotud helivälja iseloomustavad suurused sõltuvad ainult ajast ja ühest nende ristkoordinaadist, näiteks X(joon.1.2). Kui nimetatud kogused sõltuvad ainult ajast ja vahemaast r mingist hetkest umbes ruum nn lainekeskus, nimetatakse pikisuunaliseks helilaineks sfääriline. Esimesel juhul on lainefront joon või tasapind, teisel juhul kaar või sfäärilise pinna osa.
Elastsetes meediumites võib heliväljades toimuvate protsesside käsitlemisel kasutada superpositsiooni põhimõtet. Seega, kui keskkonnas levib lainete süsteem, mille määravad potentsiaalid j 1 … j n, siis on saadud laine potentsiaal võrdne näidatud potentsiaalide summaga:
(1.5)
Võimsates heliväljades toimuvate protsesside käsitlemisel tuleks aga arvestada mittelineaarsete efektide avaldumise võimalusega, mis võib muuta superpositsiooniprintsiibi kasutamise lubamatuks. Lisaks võivad keskkonna suurel määral häirida keskkonna elastseid omadusi radikaalselt. Seega võivad vedelas keskkonnas tekkida õhuga täidetud tühimikud, muutuda selle keemiline struktuur jne. Varem esitatud mudelil (joonis 1.1.) võrdub see elastsete sidemete katkestamisega keskkonna osakeste vahel. Sel juhul võnkumiste tekitamiseks kulutatud energia praktiliselt ei kandu üle teistele kihtidele, mis muudab ühe või teise praktilise probleemi lahendamise võimatuks. Kirjeldatud nähtust nimetatakse kavitatsioon.
Energeetilisest vaatenurgast saab helivälja iseloomustada heli energiavoog või heli võimsus P, mille määrab helienergia hulk W antud pinna läbimine ajaühikus:
(1.6)
Helivõimsus piirkonna suhtes s arvestatud pind, määrab intensiivsusega helilaine:
(1.7) Viimases avaldises eeldatakse, et energia jaotub saidil ühtlaselt s.
Sageli kasutatakse helikeskkonna iseloomustamiseks mõistet heli energia tihedus, mis on defineeritud kui helienergia hulk elastse keskkonna ruumalaühiku kohta.
Uurime helivälja üksikute parameetrite vahelist seost.
1.3 Keskmise järjepidevuse võrrand
Keskmise pidevuse võrrand ühendab kiiruspotentsiaali ja selle tihenemise. Kui meediumis katkestusi ei esine, rakendub massisäilitusseadus, mille saab kirjutada järgmisel kujul:
kus W 1 ja r1 on heliväljas oleva vedeliku maht ja tihedus ning W0 ja r0 on häirete puudumisel samad parameetrid. See seadus ütleb, et pidevas lineaarses keskkonnas põhjustab ruumala muutus keskkonna tiheduses sellise muutuse, et nende korrutis, mis vastab vaadeldava ruumala massile, jääb alati konstantseks.
Söötme tihendamise arvessevõtmiseks lahutame võrduse (1.8) vasakust ja paremast küljest korrutise W 0 r 1. Selle tulemusena saame:
(1.9)
Siin on aktsepteeritud, et 
See eeldus on võimalik tänu sellele, et ultraheli sagedusvahemikus on vedeliku mahu ja tiheduse kõikumised nende absoluutväärtuse ja kvantiteedi võrdusnimetaja (1.9) asendamise suhtes ebaolulised. r1 peal r0 praktiliselt ei mõjuta analüüsi tulemust.
Las olla ρ 1\u003d 1,02 g / cm 3 ja ρ 0
= 1,0 g/cm3. Siis
a 
. Aktsepteeritud eelduste suhteline viga on 
.
Väljendame keskkonna suhtelist mahulist deformatsiooni, mida tähistab võrrandi (1.9) vasak pool, vedelikuosakeste osaliste nihkumiste kaudu ja arvestame sellega, et selle võrrandi parem pool määrab keskkonna tihenemise. Siis on meil:
(1.10)
kus U x , U y ja Uz- keskkonna osakeste nihkumine mööda ortogonaalkoordinaatide süsteemi vastavaid telgi.
Eristagem viimast võrdsust aja suhtes:
Siin v x , v y ja vz on võnkekiiruse komponendid piki samu telge. Arvestades seda
(1.12)
(1.13) kus Ñ on Hamiltoni operaator, mis määrab ruumilise eristamise:
(1.14)
| Tähtis! |
Võnkuva liikumise võrrand
Võnkuva liikumise võrrand seob kiiruse potentsiaali ja helirõhu. Selle võrrandi tuletamiseks eristame heliväljas piki telge võnkuva elementaarse helitugevuse oh(Joonis 1.3.) Kooskõlas Newtoni seadusega võime kirjutada:
(1.15)
kus F- jõud, mis mõjub valitud ruumalale telje suunas oh,
m on antud ruumala mass, j– mahu liikumise kiirendamine mööda sama telge . Kui tähistame valitud ruumala tahkudele mõjuvaid rõhku, läbi lk 1 ja lk 2, ja nõustu sellega >, siis jõuga F saab defineerida järgmise võrrandiga:
(1.16)
kus 
Avaldise (1.16) asendamine võrdsusega (1.15) ja sellega arvestamine 
ja kiirendus 
ja ka üle minnes lõpmatute suuruste piirini, leiame:
(1.17)
Võttes arvesse seda 
ja 
lõpuks saame:
. (1.18)
Viimane võrrand ei sisalda koordinaate ja seetõttu kehtib mis tahes kujuga laine puhul.
Keskkonnaseisundi võrrand
Ultraheliväljale rakendatud keskkonna olekuvõrrand, milles kõik protsessid kulgevad praktiliselt ilma temperatuurimuutusteta, väljendab seost keskkonna rõhu ja tiheduse vahel. Ideaalses vedelikus, milles puuduvad viskoossed hõõrdejõud, helirõhk R võrdeline kandja jäikusega To ja selle pitsat c: 
Kui aga keskkond on tõeline, siis on selles viskoossed hõõrdejõud, mille suurus on võrdeline keskkonna viskoossusega ja keskkonna oleku muutumise kiirusega, eriti selle muutumise kiirusega. tihendamine. Seetõttu omandab avaldis, mis määrab rõhu viskoosses keskkonnas, komponendi, mis sõltub järgmistest teguritest:
(1.19)
kus L on proportsionaalsuskoefitsient. Katsete tulemusena leiti selle koefitsiendi hinnang, mis võimaldas meediumi oleku määrava lõpliku avaldise kirjutada järgmiselt:
(1.20) kus h on keskkonna dünaamilise (Newtoni) viskoossuse koefitsient. Saadud võrrand sobib iga lainekuju jaoks.
laine võrrand
Lainevõrrand määrab kiiruspotentsiaali muutumise seaduse. Selle võrrandi tuletamiseks asendame meediumi oleku avaldise (1.20) võrdsusega (1.18). Selle tulemusena saame:
(1.21)
Et kujutada söötme tihenemist kiiruspotentsiaali järgi, eristame avaldist (1.21) aja suhtes:
(1.22)
Võttes arvesse keskmise pidevuse ja võrdsuse (1.2) tingimusest saadud sõltuvust (1.13), kirjutame soovitud lainevõrrandi lõplikul kujul:
(1.23)
Kui laine on tasapinnaline ja levib näiteks piki telge oh, siis kiiruspotentsiaal sõltub ainult koordinaadist X ja aeg. Sel juhul on lainevõrrand lihtsamal kujul:
(1.24) Saadud võrrandeid lahendades saab leida kiiruspotentsiaali muutumise seaduse ja sellest tulenevalt mistahes helivälja iseloomustava parameetri.
Helivälja põhiparameetrite analüüs
Kõigepealt määrame tasapinnalist harmoonilist lainet iseloomustavad parameetrid. Selleks leiame lahenduse võrrandile (1.24), mis on teist järku lineaarne diferentsiaalvõrrand ja millel on seetõttu kaks juurt. Need juured esindavad kahte protsessi j 1 (x, t) ja j 2 (x, t), määratledes vastassuundades levivad lained. Isotroopses keskkonnas on helivälja parameetrid kiirgusallikast võrdsel kaugusel asuvates punktides samad, mis võimaldab piirduda vaid ühe lahenduse leidmisega, näiteks laine jaoks. j1, levib telje positiivses suunas oh.
Kuna määratud konkreetne lahendus on praeguse koordinaadi ja aja funktsioon, siis otsime seda järgmisel kujul:
kus 
- laine sagedus, m on soovitud koefitsient, mis määrab kiiruspotentsiaali sõltuvuse ruumilistest koordinaatidest, 
- laine number, 
. Vajalike tuletiste arvutamine j1 ja asendades need võrrandiga (1.24), leiame:
(1.26) Viimase võrrandi lahendamine suhtes m ja võttes arvesse, et laine negatiivne väärtus, mis vaibub koos häireallikast kaugusega, vastab selle negatiivsele väärtusele, saame:
(1.27)
Ultraheliväljas on avaldise (1.27) sulgudes olev teine liige palju väiksem kui ühtsus, mis võimaldab meil laiendada seda avaldist astmereaks, piirdudes selle kahe terminiga:
(1.28)
Leitud väärtuse asendamine m võrdsusse (1,25) ja tähistuse sisseviimine
(1.29)
leida kiiruspotentsiaali lõplik avaldis j1:
Privaatne lahendus potentsiaalile j2 võib leida sarnaselt vaadeldud juhtumiga:
Kasutame saadud avaldisi helivälja põhiparameetrite määramiseks.
Helirõhk positiivselt suunatud laine levimistsoonis määratakse järgmise võrrandiga:
(1.32)
kus 
.
Kui pöörduda võrdsuse poole (1,4) ja arvestada, et ultraheliväljas >> a, siis saab vibratsioonikiiruse avaldise kirjutada järgmisel kujul:
kus 
Saadud avaldised näitavad, et helirõhu ja võnkekiiruse hetkeväärtuste muutused toimuvad faasis, mille tulemusena langeb keskkonda tihendatavates kohtades vibratsioonikiiruse vektor suunaliselt kokku heli levimiskiirusega. lainefront ja harvaesinevates kohtades on see sellele vastupidine.
Leiame helirõhu ja võnkekiiruse suhte, mida nimetatakse spetsiifiline akustiline takistus:
(1.34)
Spetsiifiline akustiline impedants on keskkonna oluline omadus, mis mõjutab paljusid selles toimuvate protsesside parameetreid.
Helilainete levik
Hüdroakustiliste seadmete loomisel on üheks olulisemaks ülesandeks kiirgusparameetrite õige valik: purskesignaali kandesagedus, signaali modulatsiooni meetod ja selle energiaomadused. See mõjutab laine levimisulatust, selle peegelduse ja erinevate füüsikaliste omadustega kandjate vaheliste liideste läbimise iseärasusi, signaali eraldamise võimalust sellega kaasnevast mürast.
Nagu eespool märgitud, on hüdroakustilise signaali üks peamisi energiaomadusi selle intensiivsus. Seda parameetrit määratleva avaldise võib leida järgmistest kaalutlustest. Vaatleme mõnda elementaarset lainefrondi lõiku pindalaga , mis võnkumisel nihkub ajas algpositsiooni suhtes väärtuse võrra 
Seda nihkumist takistavad jõud 
sisemine interaktsioon. Nende jõudude ületamiseks kulutatakse tööd. Vaadeldavate võnkumiste tekitamiseks vajalik võimsus on määratletud kui ajaühikus kulutatud töö:
(1.35)
kus T on laine periood. Intensiivsuse omakorda määrab liikumisele kulutatud võimsus vallaline lainefrondi pindalad ja on seetõttu võrdsed:
(1.36)
Asendades saadud avaldises võrrandid (1.32) ja (1.33), leiame:
Arvestades, et 0,5 
- signaali intensiivsus emitteri vahetus läheduses, siis intensiivsuse muutumise seadus kaugusest allikast määratakse järgmise võrrandiga:
(1.38)
Viimase valemi sai inglise füüsik ja matemaatik Stokes ja see kannab tema nime. See näitab, et kui kaugus kiirgusallikast suureneb, väheneb helilaine intensiivsus eksponentsiaalselt. Veelgi enam, nagu tuleneb avaldisest (1.29), summutusindeks a on võrdeline emiteeritud laine võnkesageduse ruuduga. See seab teatud piirangud kandesageduste valikule, eriti kaugheli puhul.
Stokesi valemit kasutades ei ole aga alati võimalik saada õiget hinnangut helilainete summutusprotsessi kohta. Seega näitavad katsed, et helilained merekeskkonnas lagunevad palju kiiremini, kui ülaltoodud väljendist järeldub. See nähtus on tingitud tegeliku keskkonna omaduste erinevusest idealiseeritud keskkonnast, mida tavaliselt probleemide teoreetilises lahendamises arvesse võetakse, samuti asjaolust, et merekeskkond on heterogeenne vedelik, mis sisaldab elusorganisme, õhumulle jm. lisandid.
Praktikas kasutatakse helilaine intensiivsuse muutumise seaduse määramiseks tavaliselt erinevaid empiirilisi valemeid. Näiteks selle sagedustel, mis jäävad vahemikku 7,5–60 kHz, on koefitsiendi väärtus a detsibellides kilomeetri kohta (dB/km) saab hinnata järgmise seose abil:
, (1.39)
ja intensiivsuse muutumise seadus kaugustel vibraatorist kuni 200 km, veaga kuni 10%, määratakse võrdsusega:
(1.40)
Sfäärilise laine puhul intensiivsus
. (1.41)
Viimasest väljendist järeldub, et laine nõrgeneb suurel määral tänu selle esiosa laienemisele kauguse suurenedes r.
Ultraheli laine levib sirgjooneliselt oma liikumise ajal homogeenses isotroopses keskkonnas. Kui aga keskkond on ebahomogeenne, siis on helikiire trajektoor painutatud ning teatud tingimustel võib signaal peegelduda ka veekeskkonna vahekihtidelt. Merekeskkonna heterogeensusest tingitud helikiirte kõveruse nähtust nimetatakse heli murdumine. Heli murdumine võib oluliselt mõjutada hüdroakustiliste mõõtmiste täpsust, mistõttu tuleb enamikul juhtudel hinnata selle mõju astet.
Kui kiir levib põhja poole, läbib see oma teel reeglina kolme tsooni: isotermilise (konstantse temperatuuriga) pinnatsooni, temperatuuri hüppetsooni, mida iseloomustab terav negatiivne temperatuurigradient, ja peaaegu alumine isotermiline tsoon (joon. 1.4). Löögitsooni paksus võib olla mitukümmend meetrit. Kui helilaine läbib löökikihti, täheldatakse tugevat murdumist ja helitugevuse olulist vähenemist. Intensiivsuse vähenemine on tingitud kiirte lahknemisest löögikihi ülemise piiri terava murdumise tõttu, samuti nende peegeldumisest sellelt kihist. Jaotatud kiire äärmised kiired moodustavad helivarju tsooni.
| Joon.1.4. |
tekkida seistes Laine. Seisulaine eripäraks on see, et kõik selle punktid võnguvad sama faasiga, moodustades intervalliga, mis on võrdne veerandiga võnke lainepikkusest, antisõlmed, milles võnkeamplituud on maksimaalne, ja sõlmed, milles võnkumisi ei esine üldse. Seisulaine praktiliselt ei edasta energiat.
Helilainete peegeldumine ja murdumine
Kui kahe meediumi vahelisele liidesele langeb laine, ergastuvad sellesse liidesesse kuuluvad meediumi osakesed. Piirosakeste võnkumised põhjustavad omakorda laineprotsesse nii langeva laine keskkonnas kui ka sellega külgnevas keskkonnas. Esimest lainet nimetatakse peegeldunud, ja teine on murdunud. nurgad 
ja (joonis 1.5) liidese normaalse ja kiirte suuna vahel nimetatakse nurkadeks sügis, 
peegeldused ja murdumine, vastavalt. Descartes'i seaduste kohaselt toimuvad võrdsused:
(1.42)
Kui kiire levimise teel on mitu liidest, on võrdsus tõsi:
(1.43)
Väärtust nimetatakse Snelli konstant. Selle väärtus helikiirt mööda ei muutu.
Koefitsientide abil määratakse energiasuhted langevas, peegeldunud ja murdunud kiirtes AGA ja AT vastavalt peegeldus ja murdumine. Need koefitsiendid määratakse järgmiste võrdustega:
(1.44)
Võib näidata, et sama akustilise impedantsiga kandjatel kandub helienergia täielikult ühest kandjast teise. Kui kandja akustilistes takistustes on suur erinevus, peegeldub peaaegu kogu langev energia kandja liidesest.
Vaadeldavad mustrid leiavad aset, kui peegelduva pinna mõõtmed ületavad langeva kiirguse lainepikkust. Kui selle lainepikkus on suurem kui peegeldava pinna mõõtmed, siis reeglina peegeldub laine osaliselt takistuselt (hajutatud) ja läheb sellest osaliselt ümber. Laine paindumise nähtust ümber takistuse nimetatakse heli difraktsioon. Difraktsioon esineb ka objektidel, mille mõõtmed ületavad võnkumiste lainepikkust, kuid sel juhul avaldub nähtus vaid peegelduspinna servades. Takistuse taha moodustub akustiline varjutsoon, milles helivõnked puuduvad. Samal ajal muutub takistuse ees helivälja muster langevate, peegeldunud ja hajuvate lainete koosmõju tõttu keerulisemaks. Helilaine võib peegelduda paljudelt merevees hajutatud objektidelt, nagu õhumullid, plankton, tahkete hõljuvate ainete osakesed jne. Sel juhul nimetatakse peegeldunud signaali signaaliks. surround reverb. Kiirgusvastuvõtja tajub seda signaali saatmise hetkel võnkuva kajana. Alguses võib see kaja olla üsna kõrge ja siis kaob kiiresti.
Reverberatsioon võib tekkida heli hajumise tõttu tasastel pindadel, millel on lainepikkusega võrreldes väikesed ebakorrapärasused. Enamasti on sellisteks pindadeks mere põhi või pind. Seda järelkaja nimetatakse põhja või pinnapealne, vastavalt.
. Hüdroakustilise sondeerimise põhiprintsiibid
Peaaegu kõik transpordipargis kasutatavad hüdroakustilised navigatsiooniseadmed töötavad veeruumi aktiivse sondeerimise režiimis. Seda režiimi rakendavate seadmete väljatöötamine näeb ette vajaduse:
§ nõuete määramine kiirguse sondeerimiseks, lähtudes lahendatava probleemi sisust;
§ vastuvõtu- ja saateantennidele esitatavate nõuete määramine;
§ sondeerimissignaali levitingimuste analüüs ja vastuvõetud signaali iseloomu hindamine;
§ nõuete väljatöötamine vastuvõetud signaali esmast teisendamist teostavatele süsteemi sisendplokkidele;
§ vastuvõtmistee koosseisu määramine, mis muundab esmase teabe selle kuvamiseks või edasiseks kasutamiseks teistes seadmetes või süsteemides;
§ teabe kuvamise ja salvestamise seadmete koosseisu määramine;
§ nõuete sõnastamine hüdroakustilise seadme väljundsignaalile teiste sellega koostööd tegevate seadmete poolelt.
Nagu eespool mainitud, võib sondkiirgus olla pidev või impulss. Pideval kiirgusel samade signaaliamplituudidega on suurim keskmine võimsus, mis võib olla otsustavaks eeliseks kiirgusallikast piisavalt kaugel asuvate piirkondade sondeerimisel. Väljastatava signaali suurem keskmine võimsus mitte ainult ei tõsta vastuvõetud peegeldunud signaali taset, vaid väldib sageli ka kavitatsiooni nähtust. Kõige sagedamini kasutatakse seda tüüpi kiirgust Doppleri süsteemides laeva kiiruse mõõtmiseks.
Kui on vaja mõõta kaugusi peegeldavate objektideni, tuleb pidev kiirgus eelnevalt spetsiaalselt moduleerida. Modulatsioonimeetodi õige valik ja vastuvõetud signaali töötlemine võimaldab luua kõige täpsemaid mõõtesüsteeme. Arvestada tuleb aga sellega, et vaadeldaval juhul kaasneb vastuvõetud signaaliga tavaliselt küllaltki märkimisväärne mahulisest järelkõlamisest tulenev müra.
Impulsskiirgust iseloomustab impulsi kuju, selle kestus T ja(joon. 1.6), sageduse või impulsi kordumise periood. Kõige sagedamini kasutatakse ristkülikukujulisi impulsse (joonis 1.6.a), mis on energiaküllastumad. Lähiminevikus oli eksponentsiaalne vorm (joon. 2.6, b) laialdaselt kasutusel, kuna seda oli tehniliselt lihtsam teostada. Üksikute probleemide lahendamine võib nõuda keerukama kujuga impulsside loomist.
Impulsi kestus on väga oluline, kuna see määrab koos amplituudiga selles sisalduva võimsuse ja sellest tulenevalt ka maksimaalse sondeerimisvahemiku. Lisaks sõltub vahemiku lahutusvõime impulsi kestusest, st. minimaalne vahemiku erinevus, mida süsteem saab mõõta. Tõepoolest, kuna impulss on üksiku teabe kandja, ei registreeri süsteem kõiki vahemiku muutusi selle ruumilises ulatuses. Arvestades, et impulss läbib kaks korda pikema vahemaa - reflektorini ja tagasi, võrdub süsteemi eraldusvõime poolega impulsi ruumilisest pikkusest:
(1.45)
Praktikas jääb impulsi kestus kõige sagedamini vahemikku 10–5 koos kuni 10-3 koos.
Impulsi kordussagedus valitakse tavaliselt nii, et mis tahes töövahemikus väljastatakse järgmine impulss alles pärast peegeldunud impulsi vastuvõtmist. Teisisõnu, periood t lk pulsi kordus peab rahuldama ebavõrdsust: 
kus 
- maksimaalne helivahemik tööpiirkonnas, - keskmine helikiirus vees, tavaliselt 1500 Prl. Selline lähenemine loob tingimused ühe antenni kasutamiseks vastuvõtu- ja saateantennina. Mõnel juhul saab pulsi kordussageduse valida muude kaalutluste põhjal.
Sondisignaali nõuete kujundamisel on väga oluline kiirguse kandesagedus õigesti valida. See määrab suuresti signaali sumbumise, selle peegelduse meediumi ja erinevate objektide vahelisest liidesest, samuti lainefrondi trajektoori. Kandesageduse vähendamine nõuab reeglina antenniseadmete suuruse suurendamist, kuid aitab kaasa heliulatuse suurenemisele.
Antennisüsteemi põhinõuete sõnastamiseks on vaja:
§ määrab antennide arvu ja paigutuse laeval;
§ valida parim kiirguse suunatusaste;
§ valida elemendi tüüp, mis muundab elektrienergiat mehaaniliseks energiaks ja vastupidi, samuti antenni tüüp;
§ määrab kindlaks, kuidas paigaldada laeva pardale antenne.
Kasutatavate antennide arvu ja nende paigutuse skeemi määrab lahendatava probleemi olemus, samuti nende koondamise olemasolu või puudumine, et suurendada süsteemi töökindlust. Iga antenni saab paigaldada laeva pardale iseseisvalt või kombineerida kõik antennid üheks antennisõlmeks, mis tavaliselt paigaldatakse klinki. Sellises plokis võib olla kuni 20 või enam antenni, mis antud juhul oleks õigem kutsuda vibraatoreid.
Vajaliku kiirguse suunatavuse määra määrab ka lahendatava probleemi iseloom.
Elektrienergia muundurina mehaaniliseks energiaks ja vastupidi kasutatakse ferromagnetilisi ja piesokeraamilisi vibraatoreid, mille tööpõhimõtet käsitletakse allpool.
Saate- ja vastuvõtuantennide üldised omadused
Ferromagnetilised elektrienergia muundurid mehaaniliseks energiaks kasutavad magnetostriktsiooni efekti. Selle efekti olemus seisneb selles, et kui ferromagnetilisest materjalist valmistatud toote magnetiline olek muutub, toimub selle mõõtmete mõningane muutus. Proov on deformeerunud ja see deformatsioon suureneb selle magnetiseerimise intensiivsuse suurenedes. Kui võtta prooviks varrasüdamik, varustada see mähisega ja toita vahelduvvooluga, siis südamiku pikkus muutub perioodiliselt. Selle magnetiseerimisele kulutatud elektrienergia muundatakse mehaaniliste vibratsioonide energiaks, mis on võimeline tekitama helivälja elastses keskkonnas, millesse vaadeldav varras asetatakse.
Samuti on vastupidine efekt. Kui mõne jääkmagnetiseeritusega ferromagnetilise materjali tuum on veidi deformeerunud, s.o. muuta selle sisepinget, siis muutub ka sellega seotud magnetvälja intensiivsus. Sel juhul muutub magnetvälja
Helivälja all mõeldakse seda piiratud ruumi, milles hüdroakustiline sõnum levib. Heliväli võib eksisteerida mis tahes elastses keskkonnas ja kujutab endast selle osakeste vibratsiooni, mis tuleneb väliste häirivate tegurite mõjust. Selle protsessi eristavaks tunnuseks keskkonna osakeste mis tahes muust korrastatud liikumisest on see, et väikeste häirete korral ei seostata lainete levikut aine enda ülekandega. Teisisõnu, iga osake võngub selle positsiooni suhtes, mille ta hõivas enne häire mõju.
Ideaalset elastset keskkonda, milles heliväli levib, võib kujutada selle absoluutselt jäikade elementide kogumina, mis on omavahel ühendatud elastsete sidemetega (joonis 2.2). Selle keskkonna võnkuva osakese hetkeseisu iseloomustab selle nihe U tasakaaluasendi suhtes, võnkekiirus v ja võnkesagedus. Vibratsioonikiiruse määrab osakeste nihke esmakordne tuletis ja see on vaadeldava protsessi oluline tunnus. Reeglina on mõlemad parameetrid aja harmoonilised funktsioonid.
Osake 1 (joonis 1.1), nihutatud U võrra tasakaaluasendist,
Elastsete sidemete lõikamine mõjutab seda ümbritsevaid osakesi, pannes need samuti liikuma. Selle tulemusena hakkab väljastpoolt sisse toodud häiritus rassides levima.
vaadatud keskkond. Kui osakeste nihke muutuse seadus 1 on määratud võrrandiga U U sint, kus Um on osakeste võnkeamplituud ja on võnkesagedus, siis saab esitada ka teiste i-nda osakeste liikumisseaduse nagu:
Ui Umi sin(t i), (2.1)
kus Umi on i-nda osakese võnkeamplituud, i on nende võnkumiste faasinihe. Kui kaugus keskkonna (osake 1) ergastusallikast suureneb, vähenevad energia hajumise tõttu võnkumiste amplituudid Umi ja ergastuse leviku kiiruse piiratuse tõttu suurenevad faasinihked i. Seega võib helivälja all mõista ka kandja võnkuvate osakeste kogumit.
Kui heliväljas valime osakesed, millel on sama võnkefaas, saame kõvera ehk pinna, mida nimetatakse lainefrondiks. Lainefront eemaldub pidevalt häireallikast teatud kiirusega, mida nimetatakse lainefrondi levimiskiiruseks, laine levimiskiiruseks või lihtsalt heli kiiruseks antud keskkonnas. Näidatud kiirusvektor on vaadeldavas punktis lainefrondi pinnaga risti ja määrab helikiire suuna, mida mööda laine levib. See kiirus sõltub sisuliselt kandja omadustest ja selle hetkeseisundist. Helilaine levimise korral meres sõltub heli kiirus vee temperatuurist, tihedusest, soolsusest ja paljudest muudest teguritest. Niisiis, kui temperatuur tõuseb 1 0C võrra, suureneb heli kiirus umbes 3,6 m/s ja sügavuse suurenemisel 10 m võrra, suureneb see umbes 0,2 m/s. Keskmiselt võib helikiirus meretingimustes varieeruda vahemikus 1440–1585 m / s. Kui sööde on anisotroopne, st. millel on erinevad omadused erinevates suundades häiringu keskpunktist, siis on ka helilaine levimiskiirus erinev, olenevalt nendest omadustest.
Üldjuhul määratakse helilaine levimiskiirus vedelikus või gaasis järgmise avaldise abil:
c K, (2.2) 0
kus K on keskkonna mahuline elastsusmoodul, 0 on häirimata keskkonna tihedus, selle staatiline tihedus. Mahuelastsusmoodul on arvuliselt võrdne pingega, mis tekib keskkonnas selle ühikulise suhtelise deformatsiooni ajal.
Elastset lainet nimetatakse pikisuunaliseks, kui vaadeldavate osakeste võnkumised toimuvad laine levimise suunas. Lainet nimetatakse põiksuunaliseks, kui osakesed võnguvad laine levimise suunaga risti asetsevates tasandites.
Ristlained saavad esineda ainult keskkonnas, millel on vormi elastsus, s.t. suudab vastu pidada nihkedeformatsioonile. See omadus on ainult tahketel ainetel. Pikisuunalised lained on seotud keskkonna mahulise deformatsiooniga, mistõttu võivad nad levida nii tahkes kui ka vedelas ja gaasilises keskkonnas. Erandiks sellest reeglist on pinnalained, mis tekivad vedeliku vabal pinnal või erinevate füüsikaliste omadustega segunematute ainete liidestel. Sel juhul teostavad vedelikuosakesed samaaegselt piki- ja põikivõnkumisi, kirjeldades elliptilisi või keerulisemaid trajektoore. Pinnalainete erilisi omadusi seletatakse sellega, et nende tekkes ja levimises mängivad määravat rolli gravitatsioon ja pindpinevus.
Häiritud keskkonnas võnkumiste käigus tekivad tasakaaluseisundi suhtes suurenenud ja vähenenud rõhu ja tihedusega tsoonid. Rõhku p r1 r0, kus p1 on selle hetkeväärtus heliväljas ja p0 on keskkonna staatiline rõhk ergastuse puudumisel, nimetatakse helirõhuks ja see on arvuliselt võrdne jõuga, millega laine mõjub ühele alale, mis on paigaldatud selle levimissuunaga risti. Helirõhk on üks olulisemaid keskkonnaseisundi tunnuseid.
Söötme tiheduse muutuse hindamiseks kasutatakse suhtelist väärtust, mida nimetatakse tihendamiseks , mis määratakse järgmise võrrandiga:
1 0 , (2.3) 0
kus 1 on keskkonna tiheduse hetkeväärtus meile huvipakkuvas punktis ja 0 on selle staatiline tihedus.
Kõiki ülaltoodud parameetreid saab määrata, kui on teada mõni skalaarfunktsioon , mida nimetatakse vibratsioonikiiruse potentsiaaliks. Helmholtzi teoreemi kohaselt iseloomustab see potentsiaal täielikult akustilisi laineid vedelas ja gaasilises keskkonnas ning on seotud vibratsioonikiirusega v järgmise võrrandiga:
v grad . (2.4)
Pikisuunalist helilainet nimetatakse tasaseks, kui selle potentsiaal ja muud sellega seotud helivälja iseloomustavad suurused sõltuvad ainult ajast ja ühest nende ristkoordinaadist, näiteks x (joonis 2.3).
Kui nimetatud suurused sõltuvad ainult ajast ja kaugusest r mingist ruumipunktist, mida nimetatakse laine keskpunktiks, nimetatakse pikisuunalist helilainet sfääriliseks. Esimesel juhul on lainefront
z Tasapinnaline laine z Sfääriline laine
Riis. 2.3 Lainefront
joon või tasapind, teises - kaar või sfäärilise pinna lõik.
Elastsetes meediumites võib heliväljades toimuvate protsesside käsitlemisel kasutada superpositsiooni põhimõtet. Seega, kui süsteem on keskkonnas hajutatud
potentsiaalide 1…n poolt määratud lained, siis võrdub potentsiaal näidatud potentsiaalide summaga:
n i. üks
tekkiv laine
Võimsates heliväljades toimuvate protsesside käsitlemisel tuleks aga arvestada mittelineaarsete efektide avaldumise võimalusega, mis võib muuta superpositsiooniprintsiibi kasutamise lubamatuks. Pealegi kõrgel tasemel
keskkonda häirides võivad keskkonna elastsed omadused radikaalselt rikkuda. Seega võivad vedelas keskkonnas tekkida õhuga täidetud tühimikud, muutuda selle keemiline struktuur jne. Varem esitatud mudelil (joonis 2.2) on see samaväärne keskkonna osakeste vaheliste elastsete sidemete katkestamisega. Sel juhul võnkumiste tekitamiseks kulutatud energia praktiliselt ei kandu üle teistele kihtidele, mis muudab ühe või teise praktilise probleemi lahendamise võimatuks. Kirjeldatud nähtust nimetatakse kavitatsiooniks.1
Energeetilisest vaatenurgast saab helivälja iseloomustada helienergia ehk helivõimsuse P vooluga, mille määrab ajaühikus laine levimise suunaga risti läbiva helienergia hulk W:
P W . (2.6)
Heli võimsus, mis on seotud vaadeldava pinna pindalaga, määrab helilaine intensiivsuse:
I s st . (2,7)
Viimases avaldises eeldatakse, et energia jaotub ühtlaselt üle ala s.
Keskkonnas. Kontseptsioon "Z. P." kasutatakse tavaliselt piirkondade jaoks, mille mõõtmed on heli pikkuse suurusjärgus või sellest suuremad. lained. Energilisega küljed Z. p iseloomustab heli tihedus. energia (võnkeprotsessi energia ruumalaühiku kohta); nendel juhtudel, kui esineb Z. p., iseloomustab seda heli intensiivsus.
Z. p pilt ei sõltu üldiselt mitte ainult akustilisest. võimsus ja omadused suunavuse emitter - heliallikas, vaid ka positsiooni ja St piirides meediumi ja liidesed decomp. elastsed kandjad, kui sellised pinnad on saadaval. Piiramatult homogeenses keskkonnas Z. p. ühest allikast yavl. rändlainete väli. Z mõõtmiseks kasutatakse mikrofone, hüdrofone ja muid. on soovitav, et nende mõõtmed oleksid väikesed võrreldes lainepikkuse ja välja ebahomogeensuste iseloomulike mõõtmetega. Uuringus Z. p kasutati ka decomp. helivälja visualiseerimise meetodid. Uuring Z. p. decomp. emitterid toodetakse kajavabades kambrites.
Füüsiline entsüklopeediline sõnaraamat. - M.: Nõukogude entsüklopeedia. . 1983 .
HELIVÄLJA
Vaadeldavat helihäiret iseloomustavate suuruste ruumilis-ajaliste jaotuste kogum. Neist kõige olulisem: helirõhk p, võnkeosake v, osakeste võnkuv nihe x , tiheduse suhteline muutus (nn akustiline) s=dr/r (kus r on keskkond), adiabaatiline. temperatuuri muutus d T, sellega kaasnev söötme kokkusurumine ja harvendamine. 3. p. mõiste tutvustamisel käsitletakse keskkonda pidevana ja aine molekulaarstruktuuri ei võeta arvesse. 3. esemeid uuritakse kas meetoditega geomeetriline akustika, või laineteooria põhjal. rõhk rahuldab lainevõrrandit
Ja koos tuntud R 3. lk ülejäänud omadused saate määrata f-lamide abil: 
kus koos - helikiirus, g= cp/c V- soojusmahtuvuse suhe postis. rõhk kuni soojusmahtuvuseni alalisvoolu juures. maht ja - koefitsient. keskkonna soojuspaisumine. Harmoonika jaoks. 3. p. lainevõrrand läheb Helmholtzi võrrandisse: D R+k 2 R= 0, kus k= w /c- lainearv sageduse w jaoks ja avaldised jaoks v ja x võtavad kujul:
Lisaks peab 3. p vastama piirtingimustele, st nõuetele, mis esitatakse 3. p, füüsikalisi iseloomustavatele suurustele. piiride omadused - keskkonda piiravad pinnad, keskkonda asetatud takistusi piiravad pinnad ja liidesed lagunevad. keskm. Näiteks võnkuva komponendi absoluutselt jäigal piiril. kiirust v n peab kaduma; vabal pinnal peab helirõhk kaduma; piiril iseloomustatud akustiline impedants, p/v n peaks olema võrdne konkreetse akustikaga. piirtakistus; kahe andmekandja liideses, kogused R ja v n mõlemal pool pinda peaks olema paarikaupa võrdsed. Päris vedelikes ja gaasides on lisand. piirtingimus: puutuja kadumine vibreerib. kiirus jäigal piiril või puutujakomponentide võrdsus kahe keskkonna liideses. p=p(x6 ct), kulgeb mööda telge X positiivses ("-" märk) ja negatiivses (märk "+") suunas. tasapinnalises laines p/v= br koos, kus r koos - lainetakistus keskkond. Pange kohtadesse. helirõhu suund võnkuma. kiirus liikuvas laines langeb kokku laine levimise suunaga, kohati on negatiivne. rõhk on sellele suunale vastupidine ja kohtades, kus rõhk muutub nulliks, see kõikub. kiirus läheb ka nulli. harmooniline korter näeb välja selline: lk=lk 0 cos(w t-kx+ j) ,
kus R 0 ja j 0 - vastavalt laine amplituud ja selle algus. punktis x=0. Helikiiruse hajutusega kandjatel on kiirus harmooniline. lained koos=w/ k oleneb sagedusest.2) Võnkumised piiratud. väliskeskkonna puudumisel. mõjutused, nt. 3. p., mis tekib antud initsiaali puhul suletud mahus. tingimused. Sellist 3. lk võib kujutada keskkonna antud ruumalale iseloomulike seisulainete superpositsioonina 3) 3. p. keskkond antud initsiaali jaoks. tingimused – väärtused R ja v mõnel varakult ajahetk (nt 3. p., mis tekib pärast plahvatust) 4) 3. lk. või kunstid. akustiline emitterid (vt heli emissioon). Välja kujult on kõige lihtsamad kiirgused järgmised. Monopol - sfääriliselt sümmeetriline lahknev laine; suupilli jaoks. kiirgus, sellel on vorm: p = -i rwQexp ( ikr)/4p r, kus Q -
laine keskpunkti paigutatud allika tootlikkus (nt pulseeriva keha ruumala muutumise kiirus, lainepikkusega võrreldes väike) ja r- kaugus keskusest. Helirõhu amplituud monopoolkiirguse ajal varieerub kaugusega 1/ r, a 
mittelainete tsoonis ( kr<<1) v varieerub sõltuvalt kaugusest 1/ r 2 , laines olles ( kr>>1) - kui 1/ r. Faasi nihe j vahel R ja v väheneb monotoonselt 90°-lt lainekeskmes nullini lõpmatuseni; tgj=1/ kr. Dipoolkiirgus – sfääriline. lahknev laine vormi "kaheksa" suunaomadusega:
kus F- laine keskpunktis olevale keskkonnale rakendatav jõud, q on nurk jõu suuna ja vaatluspunkti suuna vahel. Sama kiirgust tekitab raadiusega kera a<
Parameetrite mõõtmine 3. lk. heli vastuvõtjad: mikrofonid -õhu jaoks hüdrofonid - vee jaoks. Peenstruktuuri uurimisel 3. lk .
tuleks kasutada vastuvõtjaid, mille mõõtmed on heli lainepikkusega võrreldes väikesed. Heliväljade visualiseerimine võimalik läbi vaatluse. valguse difraktsioon ultraheli abil, Toepleri meetod ( varju meetod) elektronoptiline meetod. transformatsioonid jne. Lit.: Bergman L. Ultraheli ja selle rakendamine teaduses ja tehnoloogias, tlk. saksa keelest, 2. väljaanne, Moskva 1957; Rževkin ja S. N., Heliteooria loengute kursus, M., 1960; Isakovich M.A., Kindral, M., 1973. M. A. Isakovitš.
Füüsiline entsüklopeedia. 5 köites. - M.: Nõukogude entsüklopeedia. Peatoimetaja A. M. Prohhorov. 1988 .
Vaadake, mis on "HELIVÄLI" teistes sõnaraamatutes:
Ruumi piirkond, milles helilained levivad. Heliruumi mõistet kasutatakse tavaliselt heliallikast kaugel asuvate alade kohta, mille mõõtmed on palju suuremad kui heli lainepikkus (λ). Võrrand, mis kirjeldab ... ... Tehnoloogia entsüklopeedia Fizikos terminų žodynas
heliväli Entsüklopeedia "Lennundus"
heliväli- heliväli - ruumi pindala, milles helilained levivad. Heliruumi mõistet kasutatakse tavaliselt heliallikast kaugel asuvate alade kohta, mille mõõtmed on palju suuremad kui heli lainepikkus λ. Võrrand, …… Entsüklopeedia "Lennundus"
Ruumipiirkond, milles levivad helilained, st tekivad seda piirkonda täitvate elastse keskkonna (tahke, vedela või gaasilise) osakeste akustilised vibratsioonid. Z. p. on täielikult määratletud, kui iga selle jaoks ... ... Suur Nõukogude entsüklopeedia
Ruumi piirkond, milles heli levib. lained... Loodusteadus. entsüklopeediline sõnaraamat
peegeldunud lainete heliväli (akustiline logimine)- - Teemad nafta- ja gaasitööstus ET sekundaarne heliväli ... Tehnilise tõlkija käsiraamat
HELIVÄLJA- vaadeldavat helihäiret iseloomustavate suuruste ruumilis-ajaliste jaotuste kogum. Neist kõige olulisem: helirõhk p, osakeste võnkekiirus v, osakeste vibratsiooniline nihe x, suhteline tiheduse muutus (nn akustiline kokkusurumine) s=dr/r (kus r on keskkonna tihedus), adiabaatiline. temperatuuri muutus d T sellega kaasnev söötme kokkusurumine ja harvendamine. 3. p. mõiste tutvustamisel käsitletakse keskkonda pidevana ja aine molekulaarstruktuuri ei võeta arvesse. 3. esemeid uuritakse kas meetoditega geomeetriline akustika, või laineteooria alusel. 3. p iseloomustavate suuruste piisavalt sujuva sõltuvusega koordinaatidest ja ajast (st rõhuhüpete ja punktist punkti kõikuvate kiiruste puudumisel), määrates ühe neist suurustest (näiteks heli) aegruumilise sõltuvuse. surve) määrab täielikult kõigi teiste ajalis-ruumilised sõltuvused. Need sõltuvused määratakse 3. p võrranditega, mis helikiiruse hajumise puudumisel taandatakse iga suuruse lainevõrrandiks ja neid suurusi omavahel ühendavateks võrranditeks. Näiteks helirõhk rahuldab lainevõrrandi
Ja koos tuntud R 3. lk ülejäänud omadused saate määrata f-lamide abil: 
kus koos- helikiirus, g= cp/c V- soojusmahtuvuse suhe postis. rõhk kuni soojusmahtuvuseni alalisvoolu juures. maht ja - koefitsient. keskkonna soojuspaisumine. Harmoonika jaoks. 3. p. lainevõrrand läheb Helmholtzi võrrandisse: D R+k 2 R= 0, kus k= w /c on sageduse w lainearv ja selle avaldised v ja x võtavad kujul:
Lisaks peab 3. p vastama piirtingimustele, st nõuetele, mis esitatakse 3. p, füüsikalisi iseloomustavatele suurustele. piiride omadused - keskkonda piiravad pinnad, keskkonda asetatud takistusi piiravad pinnad ja liidesed lagunevad. keskm. Näiteks absoluutselt jäigal piiril normaalkomponent võngub. kiirust v n peab kaduma; vabal pinnal peab helirõhk kaduma; piiril iseloomustatud akustiline impedants, p/v n peaks olema võrdne konkreetse akustikaga. piirtakistus; kahe andmekandja liideses, kogused R ja v n mõlemal pool pinda peaks olema paarikaupa võrdsed. Päris vedelikes ja gaasides on lisand. piirtingimus: võnke puutujakomponendi kadumine. kiirus jäigal piiril või puutujakomponentide võrdsus kahe keskkonna liideses. Tahked ained, sisemised pingeid ei iseloomusta mitte rõhk, vaid pingetensor, mis peegeldab keskkonna elastsuse olemasolu mitte ainult selle mahu (nagu vedelikes ja gaasides), vaid ka kuju muutumise suhtes. Vastavalt muutuvad keerulisemaks nii 3. lk võrrandid kui ka piirtingimused. Anisotroopse keskkonna võrrandid on veelgi keerukamad. Ur-tion 3. p ja piirtingimused ei määra mingil juhul iseenesest lainete tüüpi: in decomp. olukorrad samas keskkonnas samadel piirtingimustel, saab 3. lk erineva kuju. Allpool on kirjeldatud eri tüüpi 3. p., mis tekivad lagunemisel. olukordi. 1) Vabalained - 3. p., mis võivad eksisteerida terves lõpmatuses. keskkond välise puudumisel. mõjud, nt tasapinnalised lained p=p(x 6ct) kulgeb mööda telge X positiivses ("-" märk) ja negatiivses (märk "+") suunas. tasapinnalises laines p/v= br koos, kus r koos - lainetakistus keskkond. Pange kohtadesse. helirõhu suund võnkuma. kiirus liikuvas laines langeb kokku laine levimise suunaga, kohati on negatiivne. rõhk on sellele suunale vastupidine ja kohtades, kus rõhk muutub nulliks, see kõikub. kiirus läheb ka nulli. harmooniline tasapinnal liikuval lainel on vorm: lk=lk 0 cos(w t-kx+ j), kus R 0 ja j 0 - vastavalt laine amplituud ja selle algus. faas punktis x=0. Helikiiruse hajutusega kandjatel on kiirus harmooniline. lained koos=w/ k sagedusest sõltuv. 2) Kõikumised piiratud. väliskeskkonna puudumisel. mõjutused, nt. 3. p., mis tekib antud initsiaali puhul suletud mahus. tingimused. Selliseid kolmemõõtmelisi moodustisi saab kujutada antud keskkonna mahule iseloomulike seisulainete superpositsioonina. 3) 3. p., mis tekib piiramatult. keskkond antud initsiaali jaoks. tingimused – väärtused R ja v mõnel varakult ajahetk (nt 3. p., mis tekib pärast plahvatust). 4) võnkuvate kehade, vedeliku- või gaasijugade, kokkuvarisevate mullide ja muude ainete tekitatud kiirgus. või kunstid. akustiline emitterid (vt heli emissioon) Välja kuju järgi on kõige lihtsamad kiirgused järgmised. Monopoolkiirgus on sfääriliselt sümmeetriline lahknev laine; suupilli jaoks. kiirgus, sellel on vorm: p = -i rwQexp ( ikr)/4p r, kus Q on laine keskpunkti asetatud allika jõudlus (näiteks pulseeriva keha ruumala muutumise kiirus, lainepikkusega võrreldes väike) ja r- kaugus keskusest. Helirõhu amplituud monopoolkiirguse ajal varieerub kaugusega 1/ r, a 
mittelainete tsoonis ( kr<<1) v varieerub sõltuvalt kaugusest 1/ r 2 , laines olles ( kr>>1) - kui 1/ r. Faasi nihe j vahel R ja v väheneb monotoonselt 90°-lt lainekeskmes nullini lõpmatuseni; tgj=1/ kr. Dipoolkiirgus – sfääriline. lahknev laine vormi "kaheksa" suunaomadusega:
kus F on jõud, mis mõjub keskkonnale laine keskpunktis, q on nurk jõu suuna ja vaatluspunkti suuna vahel. Sama kiirgust tekitab raadiusega kera a<
- Kokkupuutel 0
- Google Plus 0
- Okei 0
- Facebook 0
