Расчетные графики и таблицы по электроакустике - Иофе В.К.
Скачать (прямая ссылка):
В качестве исходных данных для расчета излучателей приняты: характеристика направленности, требуемая от излучателя акустическая мощность, резонансная частота, подводимое к излучателю электрическое напряжение. Исходными данными для расчета приемников являются чувствительность холостого хода, направленность, резонансная частота. В ходе расчетов часто приходится задаваться также коэффициентом механической трансформации, т. е. отношением площади излучающей поверхности к действующей площади пьезоэлектрического или магнитострикционного элементов.
Весьма часто вибраторы указанных типов работают одновременно в режиме приема и излучения. В этом случае удобно производить расчет вибратора в режиме излучения с последующей проверкой чувствительности вибратора в режиме приема.
Для случая свободного поля чувствительность вибратора на оси, как приемника V [мв/бар] на частоте / [гц], связана с током через излучатель / [а] и давлением р [бар], создаваемым на оси излучателя на расстоянии d [см], соотношением взаимности:*
/ d
где р — плотность среды.
Используя это соотношение, можно непосредственно вычислить давление на оси и с помощью известного значения коэффициента концентрации — излучаемую акустическую мощность по заданной чувствительности в режиме приема и наоборот.
* В. В. Ф у р д у е в, Теоремы взаимности, ОГИЗ, 1948, стр. 60.
426
График 12 1
а\ ДВухсторониии ' симметричный
Односторонний ?) симметричный
Ж
S) Односторонний закрепленный^
л Всесторонний
V симметричный
TT
Типы пьезоэлектрических и магнитострикционных приемников и излучателей.
В принятой терминологии для подводных вибраторов первое определение указывает на способ связи вибратора со средой, в которой производится прием или излучение, второе определение указывает вид механической колебательной системы вибратора.
Например, термин «односторонний симметричный» обозначает, что вибратор соприкасается со средой только одной своей стороной и обладает механической колебательной системой, симметричной относительно среднего (нейтрального) сечения.
427
Таблица 12-2
Сравнительные характеристики пьезоэлектрических преобразователей *
Режим излучения Режим приема
Тип Тип Мощность на единицу напряженности поля ЦНОСТИ :тотах резонансе Чувствительность на нагрузке вствитель-о хода на ix к чув-на резонан-
элемента эффекта о * и ев *ие MOI их час )сти на о Ci H ев и * I lf,«k
g я § H я 1« Отношеї НОСТИ XC низких ствителі се
2 * ев о я си ниже резона на час резоні я S Я H U ев ее Я V
Кварцевый . , продольный 1 1 1 1 1 1
Турмалиновый продольный и всесторонний — — — 1,5 1 1,6
Сегнетовий . . поперечный 600 3200 5,5 5 10 4
То же .... продольный 35 650 2,5 1 7 2
Фосфат-аммониевый . . . поперечный 9 50 6 2,2 5 6
Титанат бария (керамика) . продольный 7800 2500 0,3 6 3,2 1,
* За основу приняты характеристики кварцевого преобразователя.
428
График 12-3
Зависимость длины волны \ [см] продольных колебаний в стержне 1 2тс
(линии Л), величины-— [см~}] (линии В) и волнового числа k = [ смГх\ А А
(линии С) от частоты f [кгц] для ряда употребляющихся в конструкции подводных вибраторов материалов: 1 — кварца, 2 — стали, 3 — никеля, 4 — титаната бария, 5 — меди, 6 — фосфат-аммония *, 7 — сегнетовой соли.**
2%t
Пример. Найти волновой размер —— никелевой накладки толщиной г,
А
равной 0,48 см, при частоте 80 кгц.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей 80 кгц, до наклонной прямой Cc отметкой 3, отсчитываем на оси ординат справа величину 1,05, умножая которую на высоту накладки, получим 1.05x0,48 =0,55, что приблизительно и является искомой величиной.
* Для 45° выреза по оси С.
**Для /.-выреза и 45° выреза по оси а при 200 C
429
График
12-
4
Зависимость отношения-— или •——линейного размера прямоуголь-
A А
ного (сплошная кривая) или круглого (пунктирная кривая) вибратора / или d к длине волны X в среде — от угловой величины -^- [°] (половины главного максимума характеристики направленности вибратора). Зависимость определяется формулой:
. ао _ I
для прямоугольного вибратора sin ~ ~ » для круглого вибратора sin ~~= *'^~у~ '
Первая зависимость справедлива для линейного излучателя и может быть применена к цилиндрическим вибраторам, если рассматривается направленность в плоскости, проходящей через образующую цилиндра.
Пример. Найти высоту цилиндрического вибратора с угловой величиной главного максимума 60° на частоте 25 ООО гц.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей
60°
половине главного максимума —^- = 30 , до пересечения со сплошной наклонной кривой, отсчитываем на оси ординат отношение высоты вибратора к длине волны, равное 2,0.
Обращаясь к графику 4-8, находим, что длина волны в воде для частоты 25 ООО гц равна 6 см. Искомая высота вибратора равна 2 X 6 = 12 см.
430
График 12-5
O? O? O? OJO 409
JL r
O
