Ххх. Учебное пособие Капранов Б. И., Коротков М. М., Короткова И. А. Издательство Томского политехничекого университета 2004
 Скачать 4.67 Mb.
|
3.3. Акустическое поле преобразователяАкустическое поле излучения преобразователя определяется давлением (или действующей компонентой тензора напряжения), которое действует на элементарный приемник, расположенный в произвольной точке пространства. Акустическое поле приема определяется сигналом приемного преобразователя при действии элементарного излучателя, расположенного в произвольной точке пространства. Акустическое поле излучения – приема определяется сигналом приемного преобразователя, возникающим при отражении сигнала возбуждающего преобразователя от элементарного рассеивателя, расположенного произвольной точке пространства. Обычно поле приема преобразователя повторяет его же поле излучения. Поэтому поле из0лучения – приема одного и того же преобразователя пропорционально квадрату поля излучения. Для наглядности мы рассмотрим формирование полей излучения с точки зрения геометрической акустики, путем построения моделей прохождения лучей продольных, сдвиговых и поверхностных волн в некоторых телах, ограниченных плоскими и кривыми поверхностями. Будем считать твердые тела однородными, изотропными, а ограничивающие их поверхности – гладкими. Рассмотрим геометрию волнового опля дискового излучателя, расположенного на плоской поверхности твердого упругого полупространства с неограниченными размерами по осям Х, У, Z. Считаем, что излучатель создает напряжение  , нормальное к поверхности. Если пренебречь влиянием промежуточных слоев между излучателем и средой, то волновое поле будет иметь вид, представленный на рис. 6. Рис. 6 Такое поле имеет две зоны: ближняя зона (зона Френеля) толщиной  , в пределах которой отсутствует расхождение лучей и пучок лучей в сечении повторяет сечение пластины. При этом Для ближней зоны максимум наблюдается при  (рис. 2.15) Рис. 7 дальняя зона (зона Фраунгофера)– это зона при  , в пределах которой наблюдается расхождение лучей. Она характеризуется тем, что интенсивность акустической волны при удалении от преобразователя уменьшается обратно пропорционально расстоянию r. Угол расхождения  , за пределами которого интенсивность волны меньше 0,1 равен где  - длина волны.Для дальней зоны диаграмма направленности имеет вид, показанный на рис. 8.    где  - функция Бесселя первого рода Рис. 8 На рис. 9 показано изменение формы пучка при увеличении диаметра преобразователя.  Рис. 9 Такая картина является идеальной. Практически мы всегда имеем дело с ограниченными телами. Кроме того, нормально приложенная к поверхности среды сила, вызовет в ней не только нормальную компоненту напряжения. На границах преобразователя возникнут напряжения, перпендикулярные направлению действующей силы, т.е. параллельно поверхности. В результате на границе излучателя возникнут сдвиговые и поверхностные волны, затухающие с глубиной. Взаимодействие всех этих волн приводит к искажению идеальной картины. Кроме того, реальные тела имеют ограниченные размеры, т.е. существуют границы. Отраженные от границ волны взаимодействуют с первичными, создавая сложные акустические поля. |