Širjenje zvoka. Parametri, ki označujejo zvočno polje. Parametri, ki označujejo zvočno polje. Fizične količine, ki označujejo zvočno polje
V okolju. Koncept "Z. NS." običajno se uporablja za območja, katerih dimenzije so velikosti ali več od dolžine zvoka. valovi. Z energično. stran Z. p. je značilna gostota zvoka. energija (energija vibrirajočega procesa na enoto prostornine); v tistih primerih, ko se pojavi v z. p., je značilna intenzivnost zvoka.
Slika Z. p. V splošnem primeru ni odvisna samo od akustike. moči in usmerjenosti značilnosti oddajnika - vira zvoka, pa tudi od položaja in sv-v meja medija in vmesnikov razč. elastični mediji, če so takšne površine na voljo. V neomejenem homogenem okolju je Z. p. iz enega vira yavl. polje potujočega vala. Za merjenje višine plače se uporabljajo mikrofoni, hidrofoni itd.; zaželeno je, da so njihove dimenzije majhne v primerjavi z valovno dolžino in z značilnimi dimenzijami nehomogenosti polja. V študiji Z. n. Uporabljajo se tudi razč. metode vizualizacije zvočnih polj. Študija Z. p. Razč. oddajniki se proizvajajo v dušenih komorah.
Fizični enciklopedični slovar. - M .: Sovjetska enciklopedija. . 1983 .
ZVOČNO POLJE
Nabor prostorsko-časovnih porazdelitev veličin, ki označujejo obravnavano zvočno motnjo. Najpomembnejši med njimi: zvočni tlak p, vibracijski delec v, vibracijski premik delcev x , relativna sprememba gostote (tako imenovana akustična) s = dr / r (kjer je r medij), adiabatsko. sprememba temperature d T, spremlja stiskanje in redčenje medija. Pri uvajanju koncepta 3. n. Okolje se šteje za neprekinjeno in se molekularna struktura snovi ne upošteva. 3.p. Preučuje se bodisi z metodami geometrijska akustika, ali na podlagi teorije valov. tlak izpolnjuje valovno enačbo
In z znanimi R lahko določite preostale značilnosti 3.p. s f-lamom: 
kje z - hitrost zvoka, g = c str/c V- razmerje toplotne kapacitete pri konstanti. tlak do toplotne kapacitete konstantno. prostornina in - koeficient. toplotno raztezanje sreda. Za harmonično. 3.p.valna ur-cija se spremeni v Helmholtzovo ur-cijo: D R+k 2 R= 0, kjer k = w / c - valovno število za frekvenco w in izrazi za v in x ima obliko:
Poleg tega mora 3. p. izpolnjevati mejne pogoje, torej zahteve, ki so naložene vrednostim, ki označujejo 3. p., fizično. lastnosti meja - površine, ki omejujejo okolje, površine, ki omejujejo ovire, postavljene v okolje, in vmesniki dekomp. sreda Na primer, na popolnoma togi meji komponente vibrirajo. hitrost v n mora izginiti; zvočni tlak naj izgine na prosti površini; na meji je značilna akustična impedanca, p / v n mora biti enak specifični akustični. mejna impedanca; na vmesniku med dvema medijema, količine R in v n na obeh straneh površine morata biti enaka v parih. V resničnih tekočinah in plinih je dodatek. mejni pogoj: izginotje tangentnega vibriranja. hitrost na togi meji ali enakost tangentnih komponent na vmesniku med dvema medijema. p = p (x6 ct), teče vzdolž osi NS v pozitivni (znak "-") in negativni (znak "+") smeri. V ravnem valu p/v= br z kjer je r z - valovna impedanca sreda. Postavite ga na mesta. smer zvočnega tlaka niha. hitrost v potujočem valu sovpada s smerjo širjenja valov, ponekod je negirana. tlak - nasprotno tej smeri in na mestih, kjer se tlak obrne na nič, nihajo. tudi hitrost izgine. Harmonično. stanovanje ima obliko: str=str 0 cos (w t-kx + j) ,
kje R 0 in j 0 - amplituda vala in njegov začetek. na točki x = 0. V medijih z disperzijo hitrosti zvoka je hitrost harmonična. valovi z= w / k odvisno od frekvence 2) Nihanje v omejitvi območja okolja v odsotnosti zn. vpliva npr. 3. str., ki nastane v zaprtem volumnu ob danem začetku. pogoji. Takšne 3. p. je mogoče predstaviti v obliki superpozicije stoječih valov, značilnih za dano prostornino medija 3) 3. p., ki se pojavljajo v neomejenem. okolje na danem začetku. pogoji - vrednosti R in v na določenem začetku. trenutek v času (na primer, 3. p., ki nastane po eksploziji) 4) 3. p. sevanje, ki ga povzročajo nihajoča telesa, curki tekočine ali plina, kolapsirajoči mehurčki in druge narave. ali umetnosti. akustični oddajniki (gl. Emisija zvoka). Najenostavnejše sevanje v obliki polja je naslednje. Monopol - sferično simetričen divergentni val; za harmonično. sevanje, ima obliko: p = -i rwQexp ( ikr) / 4 str r, kjer je Q -
produktivnost vira (na primer hitrost spremembe prostornine pulzirajočega telesa, majhna v primerjavi z valovno dolžino), postavljenega v središče vala, in r- oddaljenost od centra. Amplituda zvočnega tlaka za monopolno sevanje se z razdaljo spreminja kot 1/ r, a 
v nevalovnem območju ( kr<<1) v se spreminja z razdaljo kot 1 / r 2 in v valu ( kr>> 1) - kot 1 / r... Fazni premik j med R in v monotono pada od 90 ° v središču vala na nič v neskončnosti; tg j = 1 / kr... Dipolno sevanje - sferično. divergentni val z značilnostjo "osem" usmerjenosti oblike:
kje F - sila, ki deluje na medij v središču vala, q je kot med smerjo sile in smerjo na opazovalno točko. Enako sevanje ustvari krogla polmera a<
Merjenje parametrov 3. str Izdelava razč. sprejemniki zvoka: mikrofoni - za zrak, hidrofoni - za vodo. Pri študiju fine strukture 3.p .
uporabite sprejemnike, katerih dimenzije so majhne v primerjavi z valovno dolžino zvoka. Vizualizacija zvočnih polj mogoče z opazovanjem difrakcija svetlobe z ultrazvokom, Toeplerjeva metoda ( senčna metoda), z elektronsko-optično metodo. preobrazbe itd. Osvetljeno .: Bergman L .. Ultrazvok in njegova uporaba v znanosti in tehnologiji, trans. iz it., 2. izd., M .. 1957; R e in to in S. N. N., Tečaj predavanj o teoriji zvoka, M., 1960; Isakovič M.A., General, M., 1973. M. A. Isakovič.
Fizična enciklopedija. V 5 zvezkih. - M .: Sovjetska enciklopedija. Glavni urednik A. M. Prokhorov. 1988 .
Poglejte, kaj je "ZVOČNO FIELD" v drugih slovarjih:
Območje prostora, v katerem se širijo zvočni valovi. Koncept z.p. se običajno uporablja za območja, ki se nahajajo daleč od vira zvoka, katerih dimenzije so bistveno večje od valovne dolžine (λ) zvoka. Enačba, ki opisuje ... ... Enciklopedija tehnologije Fizikos terminų žodynas
zvočno polje Enciklopedija "Letalstvo"
zvočno polje- zvočno polje - območje prostora, v katerem se širijo zvočni valovi. Koncept Z. p. se običajno uporablja za območja, ki se nahajajo daleč od vira zvoka, katerih dimenzije so bistveno večje od valovne dolžine λ zvoka. Enačba, …… Enciklopedija "Letalstvo"
Območje prostora, v katerem se širijo zvočni valovi, torej se pojavijo akustične vibracije delcev elastičnega medija (trdega, tekočega ali plinastega), ki zapolnjujejo to območje. Z. p. V celoti je določeno, če za vsako od tega ... ... Velika sovjetska enciklopedija
Območje prostora, v katerega se širi zvok. valovi ... Naravoslovje. enciklopedijski slovar
zvočno polje odbitih valov (z akustično beleženje)- - Teme naftna in plinska industrija EN sekundarno zvočno polje ... Priročnik za tehnični prevajalec
Zvočno * polje razumemo kot tisto omejeno območje prostora, v katerem se širi hidroakustično sporočilo. Zvočno polje lahko obstaja v katerem koli elastičnem mediju in je vibracije njegovih delcev, ki nastanejo kot posledica vpliva zunanjih motečih dejavnikov. Posebnost tega procesa od katerega koli drugega urejenega gibanja delcev medija je, da pri majhnih motnjah širjenje valov ni povezano s prenosom same snovi. Z drugimi besedami, vsak delec niha glede na položaj, ki ga je zasedel pred motnjo.
Idealen elastični medij, v katerem se širi zvočno polje, lahko predstavimo kot niz njegovih absolutno togih elementov, ki so med seboj povezani z elastičnimi vezmi (slika 1.1). Za trenutno stanje nihajnega delca tega medija je značilna njegova premik U glede na ravnotežni položaj, oscilatorna hitrost v in frekvenco obotavljanje. Vibracijska hitrost je določena s prvim časovnim izvodom premika delcev in je pomembna značilnost obravnavanega procesa. Običajno sta oba parametra harmonični funkciji časa.
delec 1
(slika 1.1), premaknjeno za vrednost U iz svojega ravnotežnega položaja preko elastičnih vezi vpliva na delce okoli sebe in jih prisili, da se tudi premikajo. Posledično se motnja, vnesena od zunaj, začne širiti v obravnavanem okolju. Če je zakon variacije premika delcev 1
je opredeljena z enakostjo 
kje U m Je amplituda vibracije delca in w- frekvenca vibracij, nato zakon gibanja drugih jaz- th delce lahko predstavimo v obliki:
kje U mi- amplituda vibracij jaz- o delci, y i- fazni premik teh nihanj. Z oddaljenostjo od vira vzbujanja medija (delci 1 ) vrednosti amplitud vibracij U mi zaradi disipacije se bo energija zmanjšala in fazni premiki y i zaradi omejene hitrosti širjenja vznemirjenja - povečati. Tako pod zvočno polje razumete lahko tudi celoto vibrirajočih delcev medija.
Če v zvočnem polju izberemo delce, ki imajo enako fazo tresljajev, dobimo krivuljo ali površino, ki se imenuje sprednji del vala... Sprednji del vala se nenehno odmika od vira motnje z določeno hitrostjo, ki se imenuje hitrost širjenja valovne fronte, hitrost širjenja valov ali preprosto hitrost zvoka v danem okolju. Vektor prikazane hitrosti je pravokoten na površino valovne fronte v obravnavani točki in določa smer zvočni žarek po kateri se širi val. Ta hitrost je močno odvisna od lastnosti okolja in njegovega trenutnega stanja. V primeru zvočnega vala, ki se širi v morju, je hitrost zvoka odvisna od temperature vode, njene gostote, slanosti in številnih drugih dejavnikov. Torej, s povečanjem temperature za 1 ° C se hitrost zvoka poveča za približno 3,6 m / s, s povečanjem globine za 10 m pa se poveča za približno 0,2 m / s. V povprečju se lahko v morskih razmerah hitrost zvoka razlikuje v območju od 1440 do 1585 m / s. Če v sredo anizotropno, tj. ki imajo različne lastnosti v različnih smereh od središča motnje, bo tudi hitrost širjenja zvočnega vala različna, odvisno od teh lastnosti.
Na splošno je hitrost širjenja zvočnega vala v tekočini ali plinu določena z naslednjim izrazom:
(1.2)
kje TO Ali je prostorninski modul medija, r 0- gostota nemotenega medija, njegova statična gostota. Obseg modula je številčno enak napetosti, ki nastane v mediju med njegovo enotno relativno deformacijo.
Imenuje se elastični val vzdolžniče se vibracije obravnavanih delcev pojavijo v smeri širjenja valov. Val se imenuje prečno,če delci vibrirajo v ravninah, pravokotnih na smer širjenja valov.
Prečni valovi lahko nastanejo le v mediju, ki ima oblikovno elastičnost, t.j. sposoben upreti strižnim deformacijam. To lastnost imajo samo trdna telesa. Vzdolžni valovi so povezani z volumetrično deformacijo medija, zato se lahko širijo tako v trdne snovi ter v tekočih in plinastih medijih. Izjeme od tega pravila so površno valovi, ki nastanejo na prosti površini tekočine ali na mejah nemešljivih medijev z različnimi fizikalnimi lastnostmi. V tem primeru tekoči delci hkrati izvajajo vzdolžne in prečne vibracije, ki opisujejo eliptične ali bolj zapletene poti. Posebne lastnosti površinskih valov pojasnjujejo z dejstvom, da imajo sile gravitacije in površinske napetosti odločilno vlogo pri njihovem nastanku in širjenju.
V procesu nihanja v motenem mediju nastanejo cone povečanega in zmanjšanega tlaka in gostote glede na ravnotežno stanje. Pritisk 
kjer je njegova trenutna vrednost v zvočnem polju in statični tlak medija v odsotnosti vzbujanja, se imenuje zvok in je številčno enaka sili, s katero val deluje na enoto površine, nastavljeno pravokotno na smer njegovega širjenja. Zvočni tlak je ena najpomembnejših značilnosti stanja okolja.
Za oceno spremembe gostote medija se uporablja relativna vrednost, ki se imenuje tesnilo c, ki je določena z naslednjo enakostjo:
(1.3)
kje r 1 - trenutna vrednost gostote medija na točki, ki nas zanima, in r 0 - njegova statična gostota.
Vse zgornje parametre je mogoče določiti, če je neka skalarna funkcija znana, imenovana potencial j vibracijske hitrosti. V skladu s Helmholtzovim izrekom ta potencial v celoti označuje akustične valove v tekočih in plinastih medijih in je povezan z vibracijsko hitrostjo v z naslednjo enakostjo:
. (1.4)
Imenuje se vzdolžni zvočni val stanovanječe je njen potencial j in druge povezane količine, ki označujejo zvočno polje, so odvisne samo od časa in ene od njihovih kartezičnih koordinat, npr. NS(Slika 1.2). Če so omenjene količine odvisne le od časa in razdalje r od neke točke O prostor imenovan središče vala, vzdolžni zvočni val se imenuje sferična... V prvem primeru bo valovna fronta črta ali ravnina, v drugem - lok ali odsek sferične površine.
V elastičnih medijih je pri obravnavanju procesov v zvočnih poljih mogoče uporabiti načelo superpozicije. Torej, če se v mediju širi sistem valov, ki ga določajo potenciali j 1 ... j n, potem bo potencial nastalega vala enak vsoti navedenih potencialov:
(1.5)
Pri obravnavanju procesov v močnih zvočnih poljih pa je treba upoštevati možnost manifestacije nelinearnih učinkov, zaradi katerih je uporaba načela superpozicije nedopustna. Poleg tega se lahko pri visokih ravneh motenj medija radikalno porušijo elastične lastnosti medija. Torej, v tekočem mediju se lahko pojavijo razpoke, napolnjene z zrakom, lahko se spremeni njegova kemična struktura itd. V prej predstavljenem modelu (slika 1.1.) bo to enakovredno pretrganju elastičnih vezi med delci medija. V tem primeru se energija, porabljena za ustvarjanje vibracij, praktično ne bo prenesla na druge plasti, kar bo onemogočilo rešitev določenega praktičnega problema. Opisani pojav se imenuje kavitacija.
Z energijskega vidika lahko zvočno polje označimo z tok zvočne energije oz moč zvoka P, ki jih določa količina zvočne energije W prehod skozi dano površino na enoto časa:
(1.6)
Zvočna moč, povezana z območjem s obravnavana površina določa intenzivnost zvočni val:
(1.7) V zadnjem izrazu se predpostavlja, da je energija enakomerno porazdeljena po mestu s.
Pogosto se ta koncept uporablja za karakterizacijo zvočnega okolja gostota zvočne energije, ki je opredeljena kot količina zvočne energije na enoto prostornine elastičnega medija.
Preučimo razmerje med posameznimi parametri zvočnega polja.
1.3 Enačba kontinuitete medija
Enačba kontinuitete medija povezuje potencial hitrosti in njegovo zbijanje. V odsotnosti diskontinuitet v mediju velja zakon ohranjanja mase, ki ga lahko zapišemo v naslednji obliki:
kje W 1 in r 1 Je prostornina in gostota tekočine v zvočnem polju in W 0 in r 0- enaki parametri v odsotnosti motenj. Ta zakon pravi, da v neprekinjenem linearnem mediju sprememba prostornine povzroči tako spremembo gostote medija, da njihov produkt, ki ustreza masi obravnavane prostornine, vedno ostane konstanten.
Da bi upoštevali zbijanje medija, od leve in desne strani enakosti (1.8) odštejemo produkt W 0 r 1... Kot rezultat bomo imeli:
(1.9)
Tukaj je sprejeto, da 
Ta predpostavka je mogoča zaradi dejstva, da so v ultrazvočnem frekvenčnem območju variacije prostornine in gostote tekočine nepomembne glede na njihovo absolutno vrednost in nadomestitev v imenovalcu enakosti (1.9) količine r 1 na r 0 praktično ne vpliva na rezultat analize.
Naj bo ρ 1= 1,02 g/cm3, in ρ 0
= 1,0 g/cm 3. Potem
a 
... Relativna napaka sprejetih predpostavk je 
.
Relativno volumetrično deformacijo medija, ki jo predstavlja leva stran enačbe (1.9), izrazimo z delnimi premiki tekočih delcev in upoštevajmo, da desna stran te enačbe določa zbijanje tekočine. srednje. Potem bomo imeli:
(1.10)
kje U x, U y in U z- premik delcev medija vzdolž ustreznih osi ortogonalnega koordinatnega sistema.
Zadnjo enakost razlikujemo v času:
Tukaj v x, v y in v z- komponente vibracijske hitrosti vzdolž istih osi. Glede na to
(1.12)
(1.13) kjer je Ñ Hamiltonov operater, ki definira prostorsko diferenciacijo:
(1.14)
| Pomembno! |
Enačba nihajnega gibanja
Enačba nihajnega gibanja povezuje potencial hitrosti in zvočni tlak. Za izpeljavo te enačbe izberemo v zvočnem polju osnovno glasnost, ki niha vzdolž osi Oh(slika 1.3.) V skladu z Newtonovim zakonom lahko zapišete:
(1.15)
kje F - sila, ki deluje na dodeljeni volumen v smeri osi Oh,
m- masa določene prostornine, j- pospeševanje gibanja volumna vzdolž iste osi . Če označimo tlake, ki delujejo na obraz izbranega volumna, skozi p 1 in p 2, in sprejmite to>, nato pa silo F lahko definiramo z naslednjo enakostjo:
(1.16)
kje 
Zamenjava izraza (1.16) z enakostjo (1.15) in upoštevanje tega 
in pospeševanje 
in tudi s prehodom do meje do neskončno majhnih količin, najdemo:
(1.17)
Ob upoštevanju tega 
in 
končno dobimo:
. (1.18)
Zadnja enačba ne vsebuje koordinat in zato velja za val katere koli oblike.
Enačba stanja okolja
Enačba stanja medija glede na ultrazvočno polje, v katerem vsi procesi potekajo praktično brez spreminjanja temperature, izraža razmerje med tlakom in gostoto medija. V idealni tekočini, v kateri ni sil viskoznega trenja, je zvočni tlak R sorazmerno s trdoto medija TO in njegovo zbijanje c: 
Če pa je medij resničen, potem so v njem viskozne sile trenja, katerih velikost je sorazmerna z viskoznostjo medija in hitrostjo spremembe stanja medija, zlasti s hitrostjo spremembe njegove zbijanje. Zato bo izraz, ki določa tlak v viskoznem mediju, pridobil komponento, ki je odvisna od teh dejavnikov:
(1.19)
kjer je L koeficient sorazmernosti. Kot rezultat poskusov je bila najdena ocena tega koeficienta, ki je omogočila, da se končni izraz, ki določa stanje okolja, zapiše v obliki:
(1.20) kjer je h koeficient dinamične (newtonske) viskoznosti medija. Dobljena enačba velja za katero koli valovno obliko.
Valovna enačba
Valovna enačba določa zakon spremembe potenciala hitrosti. Za izpeljavo te enačbe nadomestimo izraz (1.20) za stanje medija v enakost (1.18). Kot rezultat dobimo:
(1.21)
Da bi predstavili zbijanje medija skozi potencial hitrosti, razlikujemo izraz (1.21) v času:
(1.22)
Ob upoštevanju odvisnosti (1.13), pridobljene iz pogoja kontinuitete medija in enakosti (1.2), zapišemo želeno valovno enačbo v končni obliki:
(1.23)
Če je val raven in se širi na primer vzdolž osi Oh, potem bo potencial hitrosti odvisen samo od koordinate NS in čas. V tem primeru ima valovna enačba enostavnejšo obliko:
(1.24) Z reševanjem dobljenih enačb lahko najdemo zakon variacije potenciala hitrosti in posledično kateri koli parameter, ki označuje zvočno polje.
Analiza glavnih parametrov zvočnega polja
Najprej določimo parametre, ki označujejo ravni harmonično valovanje. Za to poiščemo rešitev enačbe (1.24), ki je linearna diferencialna enačba drugega reda in ima torej dva korena. Označeni koreni predstavljajo dva procesa j 1 (x, t) in j 2 (x, t) določanje valov, ki potujejo v nasprotnih smereh. V izotropnem mediju so parametri zvočnega polja na točkah, enako oddaljenih od vira sevanja, enaki, kar nam omogoča, da se omejimo na iskanje samo ene rešitve, na primer za val j 1 ki se širijo v pozitivni smeri osi Oh.
Ker je določena rešitev funkcija trenutne koordinate in časa, jo bomo poiskali v naslednji obliki:
kje 
- frekvenca valovanja, m Ali je iskani koeficient, ki določa odvisnost potenciala hitrosti od prostorskih koordinat, 
- valovno število, 
... Izračun potrebnih izpeljank j 1 in jih nadomestimo v enačbo (1.24), ugotovimo:
(1.26) Reševanje zadnje enakosti glede na m in ob upoštevanju, da val, ki razpada z oddaljenostjo od vira motnje, ustreza njegovi negativni vrednosti, bomo imeli:
(1.27)
V ultrazvočnem polju je drugi člen v oklepaju izraza (1.27) veliko manjši od enote, kar nam omogoča, da ta izraz razširimo v niz moči in se omejimo na dva izraza:
(1.28)
Zamenjava najdene vrednosti m v enakost (1.25) in uvedbo zapisa
(1.29)
poišči končni izraz za potencial hitrosti j 1:
Zasebna rešitev za potencial j 2 najdemo podobno kot obravnavani primer:
S pridobljenimi izrazi določimo glavne parametre zvočnega polja.
Zvočni tlak v območju širjenja pozitivno usmerjenega vala je določen z naslednjo enakostjo:
(1.32)
kje 
.
Če se obrnemo na enakost (1.4) in upoštevamo, da v ultrazvočnem polju >> a, potem lahko izraz za vibracijsko hitrost zapišemo v naslednji obliki:
kje 
Dobljeni izrazi kažejo, da se spremembe trenutnih vrednosti zvočnega tlaka in vibracijske hitrosti pojavljajo fazno, zaradi česar na mestih stiskanja medija vektor vibracijske hitrosti sovpada v smeri s hitrostjo. širjenja valovne fronte, na mestih praznjenja pa je nasprotna njej.
Najdimo razmerje zvočnega tlaka in vibracijske hitrosti, ki se imenuje specifična zvočna odpornost:
(1.34)
Specifična akustična odpornost je pomembna lastnost medija, ki vpliva na številne parametre procesov, ki se v njem odvijajo.
Širjenje zvočnega valovanja
Pri izdelavi hidroakustičnih naprav je ena najpomembnejših nalog pravilna izbira parametrov sevanja: nosilne frekvence oddajnega signala, načina modulacije signala in njegovih energijskih značilnosti. Obseg širjenja valovanja, značilnosti njegovega odboja in prehoda skozi različne vmesnike medijev z različnimi fizične lastnosti, možnost ločevanja signala od spremljajočih motenj.
Kot je navedeno zgoraj, je ena glavnih energijskih značilnosti hidroakustičnega signala njegova intenzivnost. Izraz, ki definira ta parameter, je mogoče najti iz naslednjih premislekov. Poglejmo določen elementarni odsek valovne fronte s površino, ki se med nihanjem sčasoma premakne glede na začetni položaj za določeno količino 
Temu premikanju bodo nasprotovale sile 
notranja interakcija. Za premagovanje teh sil bo porabljeno delo. Moč, potrebna za zagotovitev obravnavanih nihanj, je opredeljena kot porabljeno delo na enoto časa:
(1.35)
kje T Je obdobje vala. Intenzivnost pa je določena z močjo, porabljeno za gibanje samski površina valovne fronte in bo zato enaka:
(1.36)
Če v dobljeni izraz nadomestimo enakosti (1.32) in (1.33), ugotovimo:
Glede na to, da 0,5 
- jakost signala v neposredni bližini oddajnika, potem bo zakon spremembe intenzitete z oddaljenostjo od vira določen z naslednjo enakostjo:
(1.38)
Zadnjo formulo je pridobil angleški fizik in matematik Stokes in nosi njegovo ime. Kaže, da se z oddaljenostjo od vira sevanja intenzivnost zvočnega vala eksponentno zmanjšuje. Poleg tega, kot izhaja iz izraza (1.29), indeks dušenja a sorazmerno s kvadratom frekvence nihanja oddanega vala. To nalaga določene omejitve pri izbiri nosilnih frekvenc izbruhov, zlasti za zaznavanje na dolge razdalje.
Vendar z uporabo Stokesove formule ni vedno mogoče dobiti pravilne ocene procesa dušenja zvočnega vala. Tako poskusi kažejo, da zvočni valovi v morskem okolju razpadajo veliko hitreje, kot izhaja iz zgornjega izraza. Ta pojav je posledica razlike v lastnostih realnega okolja od idealiziranega, ki se običajno upošteva pri teoretičnem reševanju problemov, pa tudi dejstva, da je morsko okolje nehomogena tekočina, vključno z živimi organizmi, zračnimi mehurčki in drugimi. nečistoče.
V praksi se običajno uporabljajo različne empirične formule za določitev zakona spremembe jakosti zvočnega vala. Torej, na primer pri njegovih frekvencah, ki ležijo v območju 7,5 - 60 kHz, je vrednost koeficienta a v decibelih na kilometer (dB/km) je mogoče oceniti z naslednjim razmerjem:
, (1.39)
in zakon spremembe intenzivnosti na razdaljah od vibratorja, ki ne presegajo 200 km, z napako do 10 %, je določen z enakostjo:
(1.40)
V primeru sferičnega vala intenzivnost
. (1.41)
Iz zadnjega izraza sledi, da je val v veliki meri oslabljen zaradi širjenja njegove fronte z naraščajočo razdaljo r.
Ultrazvočni val se med svojim gibanjem v homogenem izotropnem mediju širi v ravni črti. Če pa je medij nehomogen, je pot zvočnega žarka ukrivljena in pod določenimi pogoji se signal lahko odbije od vmesnih plasti vodnega medija. Pojav upogibanja zvočnih žarkov zaradi nehomogenosti morskega okolja se imenuje lom zvoka... Lom zvoka lahko pomembno vpliva na natančnost hidroakustičnih meritev, zato je treba v večini primerov oceniti stopnjo njegovega vpliva.
Ko se žarek širi proti dnu, na svoji poti praviloma preide tri cone: izotermično (s konstantno temperaturo) površinsko območje, območje temperaturnega skoka, za katerega je značilen oster negativni temperaturni gradient, in spodnjo izotermno cono ( Slika 1.4). Debelina skakalnega območja je lahko nekaj deset metrov. Ko zvočni val prehaja skozi udarno plast, opazimo močan lom in znatno zmanjšanje jakosti zvoka. Zmanjšanje intenzivnosti je posledica razhajanja žarkov zaradi ostrega loma na zgornji meji preskočne plasti, pa tudi njihovega odboja od te plasti. Ekstremni žarki razdeljenega žarka tvorijo območje zvočne sence.
| Slika 1.4. |
nastati stoji val. Posebnost stoječega vala je, da vse njegove točke vibrirajo z isto fazo, ki tvorijo vrzeli, ki so enake četrtini valovne dolžine tresljajev, protivozlišča, v katerih je amplituda tresljajev največja, in vozlišča, v katerih vibracij sploh ni. . Stoječi val praktično ne prenaša energije.
Odboj in lom zvočnih valov
Ko val zadene vmesnik med dvema medijema, se delci medija, ki pripadajo temu vmesniku, vzbudi. Po drugi strani pa nihanja mejnih delcev povzročijo valovne procese, tako v mediju vpadnega vala kot v sosednjem mediju. Prvi val se imenuje odseva in drugi je lomljeni... Koti 
in (slika 1.5) med normalo na vmesnik in smerjo žarkov se imenujejo koti padec, 
refleksije in lomov, oz. Po Descartesovih zakonih veljajo naslednje enakosti:
(1.42)
Če je na poti širjenja žarka več vmesnikov med mediji, potem bo enakost resnična:
(1.43)
Količina se imenuje Snellova konstanta... Njegova vrednost se ne spreminja vzdolž zvočnega snopa.
Energetska razmerja v vpadnih, odbitih in lomljenih žarkih se določijo s pomočjo koeficientov A in V odboj in lom. Navedeni koeficienti so določeni z naslednjimi enačbami:
(1.44)
Lahko se pokaže, da se v okoljih z enakimi akustičnimi impedancami zvočna energija v celoti prenaša iz enega okolja v drugo. V prisotnosti velike razlike v akustičnih impedancah medija se praktično vsa vpadna energija odbije od vmesnika med medijem.
Upoštevane pravilnosti se pojavijo, če dimenzije odbojne površine presegajo valovno dolžino vpadnega sevanja. Če je njegova valovna dolžina večja od dimenzij odbojne površine, se val praviloma delno odbije od ovire (razpršen) in se delno upogne okoli nje. Pojav valovanja, ki se upogne okoli ovire, se imenuje difrakcija zvoka... Difrakcija se pojavi tudi pri predmetih, katerih dimenzije presegajo valovno dolžino tresljajev, vendar se v tem primeru pojavi le na robovih odbojne površine. Za oviro se oblikuje akustična senčna cona, v kateri ni zvočnih tresljajev. Hkrati je pred oviro slika zvočnega polja zapletena zaradi interakcije vpadnih, odbitih in uklonskih valov. Zvočni val se lahko odbije od številnih predmetov, ki so razpršeni morska voda kot so zračni mehurčki, plankton, plavajoče trdne snovi itd. V tem primeru se odbit signal imenuje signal prostorski reverb... Sprejemnik sevanja ga zazna kot nihajoč odmev na koncu prenosa signala. Na začetku ima lahko ta odmev precej velik nivo, nato pa hitro izgine.
Reverb se lahko pojavi zaradi razprševanja zvoka po ravnih površinah, ki imajo majhne nepravilnosti v primerjavi z valovno dolžino. Najpogosteje so takšne površine dno ali gladina morja. Ta odmev se imenuje dno oz površno, oz.
... Osnovna načela hidroakustičnega sondiranja
Skoraj vse hidroakustične navigacijske naprave, ki se uporabljajo v transportni floti, delujejo v načinu aktivnega sondiranja vodnega prostora. Razvoj naprav, ki izvajajo ta način, zahteva:
§ določitev zahtev za sondiranje sevanja glede na vsebino problema, ki se rešuje;
§ določitev zahtev za sprejemne in oddajne antene;
§ analiza pogojev širjenja sondirnega signala in ocena narave prejetega signala;
§ razvoj zahtev za vhodne enote sistema, ki izvajajo primarno transformacijo prejetega signala;
§ določitev sestave sprejemne poti, ki pretvori primarno informacijo v obliko, potrebno za njen prikaz ali nadaljnjo uporabo s strani drugih naprav ali sistemov;
§ določitev sestave naprav za prikaz in zapisovanje informacij;
§ oblikovanje zahtev za izhodni signal hidroakustične naprave s strani drugih naprav, ki z njo delujejo.
Kot je navedeno zgoraj, je lahko sevanje sonde neprekinjeno ali impulzno. Neprekinjeno sevanje pri enakih amplitudah signala ima največjo povprečno moč, kar se lahko izkaže za odločilno prednost pri sondiranju območij, ki so dovolj oddaljena od vira sevanja. Višja povprečna moč oddanega signala omogoča ne le povečanje nivoja prejetega odbitega signala, temveč tudi pogosto izogibanje pojavu kavitacije. Najpogosteje se ta vrsta sevanja uporablja v Dopplerjevih sistemih za merjenje hitrosti ladje.
Če je treba izmeriti razdalje do odsevnih predmetov, je treba stalno sevanje na poseben način predmodulirati. Pravilna izbira modulacije in obdelave prejetega signala vam omogoča ustvarjanje najbolj natančnih merilnih sistemov. Vendar je treba upoštevati, da v obravnavanem primeru sprejeti signal običajno spremlja precej močan šum, ki je posledica volumetričnega odmeva.
Za impulzno sevanje je značilna oblika impulza, njegovo trajanje T in(slika 1.6), frekvenco ali obdobje ponovitve impulza. Najpogosteje se uporabljajo pravokotni impulzi (slika 1.6.a), ki so energetsko najbolj nasičeni. V nedavni preteklosti je bila eksponentna oblika zelo razširjena (slika 2.6, b) zaradi dejstva, da je bila tehnično enostavnejša za izvedbo. Reševanje posameznih problemov lahko zahteva ustvarjanje impulzov s kompleksnejšo obliko njihovih ovojnic.
Trajanje impulza je zelo pomembno, saj skupaj s svojo amplitudo določa moč, ki jo vsebuje, in posledično največji doseg zaznavanja. Poleg tega je ločljivost razpona odvisna od trajanja impulza, t.j. je najmanjša razlika v dosegu, ki jo lahko izmeri sistem. Zaradi dejstva, da je impulz nosilec posamezne informacije, sistem ne bo zabeležil vseh sprememb v obsegu v okviru njegovega prostorskega obsega. Glede na to, da impulz potuje dvakrat večjo razdaljo - do reflektorja in nazaj, bo ločljivost sistema enaka polovici prostorske dolžine impulza:
(1.45)
V praksi je trajanje impulza najpogosteje v območju od 10 -5 z do 10-3 z.
Hitrost ponovitve impulza je običajno izbrana tako, da se v katerem koli območju delovanja naslednji impulz odda šele potem, ko je bil sprejet odbit. Z drugimi besedami, obdobje t str ponavljanje impulza mora izpolnjevati neenakost: 
kje 
- največje območje zaznavanja v delovnem območju, - povprečna hitrost zvoka v vodi, običajno enaka 1500 gospa... Ta pristop ustvarja pogoje za uporabo ene antene kot sprejemne in oddajne. V posameznih primerih hitrost ponovitve impulza je mogoče izbrati iz drugih razlogov.
Pri oblikovanju zahtev za sondalni signal je zelo pomembno izbrati pravilno nosilno frekvenco sevanja. Od tega so v veliki meri odvisni oslabitev signala, njegov odboj od vmesnikov med mediji in različnimi predmeti, pa tudi trajektorija valovne fronte. Zmanjšanje nosilne frekvence praviloma zahteva povečanje velikosti antenskih naprav, vendar prispeva k povečanju obsega zaznavanja.
Za oblikovanje osnovnih zahtev za antenski sistem je potrebno:
§ določi število anten in njihovo razporeditev na ladji;
§ izbrati najboljšo stopnjo usmerjenosti sevanja;
§ izbrati vrsto elementa, ki pretvarja električno energijo v mehansko in obratno, ter vrsto antene;
§ določiti, kako namestiti antene na krovu ladje.
Število uporabljenih anten in njihova postavitev je odvisna od narave problema, ki se rešuje, pa tudi od prisotnosti ali odsotnosti njihove redundance, da se poveča zanesljivost sistema. Vsako anteno je mogoče samostojno namestiti na ladjo ali pa so vse antene združene v eno antensko enoto, ki je običajno nameščena v klinketu. Tak blok lahko vsebuje do 20 ali več anten, ki jih v tem primeru bolj primerno imenujemo vibratorji.
Zahtevano stopnjo usmerjenosti sevanja narekuje tudi narava problema, ki ga rešujemo.
Kot pretvorniki električne energije v mehansko in obratno se uporabljajo feromagnetni in piezokeramični vibratorji, katerih načelo delovanja je obravnavano v nadaljevanju.
splošne značilnosti sprejemne in oddajne antene
Feromagnetni pretvorniki električne energije v mehansko uporabljajo učinek magnetostrikcije. Bistvo tega učinka je v tem, da se ob spremembi magnetnega stanja predmeta iz feromagnetnega materiala zgodi nekaj sprememb njegovih dimenzij. Vzorec je deformiran in ta deformacija se povečuje s povečanjem intenzivnosti njegove magnetizacije. Če vzamemo jedro palice kot vzorec, mu zagotovimo navitje in ga napajamo z izmeničnim tokom, se bo dolžina jedra občasno spreminjala. Električna energija, porabljena za njeno magnetizacijo, se pretvori v energijo mehanskih vibracij, ki lahko vzbudi zvočno polje v elastičnem mediju, v katerem je obravnavana palica.
Obstaja tudi nasproten učinek. Če je jedro izdelano iz feromagnetnega materiala z nekaj preostale magnetizacije, se nekoliko deformira, t.j. spremeni svojo notranjo napetost, potem se bo spremenila tudi moč z njim povezanega magnetnega polja. V tem primeru bo sprememba magnetnega polja
Z Zvočno polje se kaže v obliki kinetične energije vibrirajočih materialnih teles, zvočnih valov v medijih z elastično strukturo (trdne snovi, tekočine in plini). Proces širjenja vibracij v elastičnem mediju se imenuje val... Smer širjenja zvočnega vala se imenuje zvočni žarek, površina, ki povezuje vse sosednje točke polja z isto fazo nihanja delcev medija, pa je sprednji del vala... V trdnih snoveh se lahko vibracije širijo tako v vzdolžni kot v prečni smeri. Širi se samo v zraku vzdolžni valovi.
Brezplačno zvočno polje se imenuje polje, v katerem prevladuje neposredni zvočni val, odbitih valov pa ni ali pa je zanemarljivo.
Razpršeno zvočno polje- to je takšno polje, v vsaki točki katerega je gostota zvočne energije enaka in v vse smeri katerega se v enoti časa porazdelijo enaki energijski tokovi.
Za zvočne valove so značilni naslednji osnovni parametri.
Valovna dolžina- je enako razmerju med hitrostjo zvoka (340 m / s - v zraku) in frekvenco zvočnih vibracij. Tako se lahko valovna dolžina v zraku giblje od 1,7 cm (za f= 20.000 Hz) do 21 m (za f= 16 Hz).
Zvočni tlak- je opredeljena kot razlika med trenutnim tlakom zvočnega polja v dani točki in statističnim (atmosferskim) tlakom. Zvočni tlak se meri v Pascalih (Pa), Pa = N / m 2. Fizični analogi so električna napetost, tok.
Intenzivnost zvoka- povprečna količina zvočne energije, ki preide na enoto časa skozi enoto površine, pravokotno na smer širjenja valov. Intenzivnost se meri v enotah W/m 2 in predstavlja aktivno komponento moči zvočnih vibracij. Fizični dvojnik je električna energija.
V akustiki so rezultati meritev običajno prikazani v obliki relativnih logaritmičnih enot. Za oceno slušne izkušnje se uporablja enota, imenovana Bel (B). Ker je Bel precej velika enota, je bila uvedena manjša vrednost - decibel (dB), enak 0,1 B.
Zvočni tlak, jakost zvoka je izražena v relativnih akustičnih nivojih:
,
Nič vrednosti akustičnih nivojev ustrezajo splošno sprejetim 
in W / m 2 pri harmonični zvočni vibraciji s frekvenco 1000 Hz. Navedene vrednosti ustrezajo približno minimalnim vrednostim za ustvarjanje slušnega občutka (absolutni prag sluha).
Pogoji za merjenje lastnosti mikrofonov. Akustične meritve imajo številne posebne značilnosti... Tako je treba meritve nekaterih značilnosti elektroakustične opreme izvesti v pogojih prostega polja, t.j. ko ni odbitih valov.
V običajnih prostorih je ta pogoj neizvedljiv, meritve pa je težko in ni vedno mogoče izvajati na prostem. Prvič, na prostem se je težko izogniti odsevom s površin, kot je tla. Drugič, meritve so v tem primeru odvisne od atmosferskih razmer (veter itd.) in lahko vodijo do velikih napak, da ne omenjamo številnih drugih nevšečnosti. Tretjič, na prostem se je težko izogniti vplivu zunanjih (industrijskih itd.) hrupa.
Zato se za izvajanje meritev v prostem polju uporabljajo posebne zvočno dušene komore, v katerih odbitih valov praktično ni.
Merjenje lastnosti mikrofona v zagozdeni komori... Za merjenje občutljivosti mikrofona v prostem polju je treba najprej izmeriti zvočni tlak na mestu, kjer bo nameščen testni mikrofon, in ga nato postaviti na to točko. Ker pa v komori praktično ni motenj in je razdalja mikrofona od zvočnika enaka 1 - 1,5 m (ali več) s premerom radiatorja največ 25 cm, se lahko merilni mikrofon namesti blizu preizkušeni mikrofon. Diagram merilne nastavitve je prikazan na sliki 4. Občutljivost se določi v celotnem nazivnem frekvenčnem območju. Z nastavitvijo zahtevanega tlaka na merilniku zvočnega tlaka (merilnik nivoja zvoka) izmerite napetost, ki jo razvije testni mikrofon, in določite njegovo aksialno občutljivost.
E OC = U M / P( mV / Pa)
Občutljivost je določena bodisi z napetostjo brez obremenitve bodisi z napetostjo pri nazivni obremenitvi. Praviloma se za nazivno obremenitev vzame modul notranjega upora mikrofona pri frekvenci 1000 Hz.
Slika 4. Funkcionalni diagram merjenja občutljivosti mikrofona:
1 - generator tonskega ali belega šuma; 2 - oktavni filter (ena tretjina oktave); 3 - ojačevalnik; 4 - dušena komora; 5 - akustični oddajnik; 6 - testni mikrofon; 7 - merilni mikrofon; 8 - milivoltmeter; 9 - milivoltmeter, graduiran v pascalih ali decibelih (merilnik nivoja zvoka).
Stopnja občutljivosti je opredeljena kot občutljivost, izražena v decibelih, glede na vrednost, ki je enaka 1.
Standardna stopnja občutljivosti (v decibelih) je opredeljen kot razmerje med napetostjo, razvito pri nazivni impedanci obremenitve pri zvočnem tlaku 1 Pa, in napetostjo, ki ustreza moči = 1 mW, in se izračuna po formuli:
kjer je napetost (V), ki jo razvije mikrofon pri nazivni impedanci obremenitve (Ohm) pri zvočnem tlaku 1 Pa.
Frekvenčni odziv mikrofon se imenuje odvisnost občutljivosti mikrofona od frekvence pri konstantnih vrednostih zvočnega tlaka in napajalnega toka mikrofona. Frekvenčni odziv se vzame z gladkim spreminjanjem frekvence generatorja. Dobljeni frekvenčni odziv se uporablja za ugotavljanje njegove neenakomernosti v nazivnem in delovnem frekvenčnem območju.
Smerna značilnost Mikrofon se odstrani po isti shemi (slika 4) in, odvisno od naloge, bodisi na več frekvencah z uporabo tonskega generatorja, bodisi za šumni signal v pasovih ene tretjine oktave ali za določen frekvenčni pas, z uporabo ustreznega pasovnega filtra namesto filtrov za eno tretjino oktave.
Za beleženje značilnosti usmerjenosti je testni mikrofon nameščen na vrtljivi disk s številčnico. Disk se vrti ročno ali samodejno, sinhrono s snemalno mizo. Karakteristika je vzeta v eni ravnini, ki poteka skozi delovno os mikrofona, če gre za telo, ki se vrti okoli svoje osi. Za druge oblike mikrofona se vzame karakteristika za dane ravnine, ki potekajo skozi delovno os. Kot vrtenja se meri med delovno osjo in smerjo proti viru zvoka. Karakteristika usmerjenosti je normalizirana glede na aksialno občutljivost.
Zvočno polje je območje prostora, v katerem se širijo zvočni valovi, to je, da se pojavijo akustične vibracije delcev elastičnega medija (trdne, tekoče ali plinaste), ki zapolnjujejo to območje. Koncept zvočnega polja se običajno uporablja za območja, katerih dimenzije so enake ali večje od zvočne valovne dolžine.
Na energetski strani zvočnega polja je značilna gostota zvočne energije (energija nihajnega procesa na enoto prostornine) in jakost zvoka.
Nihajoča površina telesa je oddajnik (vir) zvočne energije, ki ustvarja akustično polje.
Akustično polje se imenuje območje elastičnega medija, ki je sredstvo za prenos akustičnih valov. Za akustično polje je značilno:
· zvočni tlak str zv, Pa;
· akustična impedanca z A, Pa * s / m.
Energijske značilnosti akustičnega polja so:
· intenzivnost I, W / m 2;
· zvočna moč W, W je količina energije, ki preteče na enoto časa skozi površino, ki obdaja vir zvoka.
Pomembno vlogo pri oblikovanju akustičnega polja igra usmerjenost, značilnost oddajanja zvoka Ф, tj. kotna prostorska porazdelitev zvočnega tlaka, ki nastane okoli vira.
Vse navedene vrednosti so med seboj povezane in odvisne od lastnosti okolja, v katerem se zvok širi.
Če zvočno polje ni omejeno s površino in se širi skoraj v neskončnost, potem takšno polje imenujemo prosto zvočno polje.
V omejen prostor(na primer v zaprtih prostorih) je širjenje zvočnih valov odvisno od geometrije in akustičnih lastnosti površin, ki se nahajajo na poti širjenja valov.
S pojavi je povezan proces oblikovanja zvočnega polja v prostoru odmev in difuzija.
Če v prostoru začne delovati vir zvoka, potem imamo v prvem trenutku le neposreden zvok. Ko val doseže zvočno odbojno pregrado, se vzorec polja spremeni zaradi pojava odbitih valov. Če se v zvočno polje postavi predmet, katerega dimenzije so majhne v primerjavi z dolžino zvočnega vala, potem popačenja zvočnega polja praktično ne opazimo. Za učinkovit odboj je potrebno, da so dimenzije odbojne ovire večje ali enake dolžini zvočnega vala.
Zvočno polje, v katerem nastane veliko število odbitih valov z različnimi smermi, zaradi česar je specifična gostota zvočne energije enaka po vsem polju, se imenuje razpršeno polje.
Ko se vir zvočnega sevanja ustavi, se akustična intenzivnost zvočnega polja za neskončen čas zmanjša na nič. V praksi velja, da je zvok popolnoma oslabljen, ko njegova jakost pade 10 6-krat od ravni, ki obstaja v trenutku, ko je izklopljen. Vsako zvočno polje kot element nihajnega medija ima svojo lastnost dušenja zvoka - odmev("zvok").
Zvok- psihofiziološki občutek, ki ga povzročajo mehanske vibracije delcev elastičnega medija. Zvočne vibracije ustrezajo frekvenčnemu območju v območju 20 ... 20.000 Hz. Nihanje s frekvenco manj kot 20 Hz se imenuje infrazvok, in več kot 20.000 Hz - ultrazvočno... Vpliv infrazvočnih vibracij na človeka povzroča neprijetne občutke. V naravi se lahko infrazvočne vibracije pojavijo med morskimi valovi, vibracijami zemeljske površine. Ultrazvočne vibracije se uporabljajo v medicinske namene v medicini in v radijskih elektronskih napravah, na primer v filtrih. Vzbujanje zvoka povzroči nihajni proces, ki spreminja tlak v elastičnem mediju, v katerem se izmenično stiskanje in redčenje plasti ki se širijo iz vira zvoka v obliki zvočnih valov. V tekočih in plinastih medijih delci medija vibrirajo glede na ravnotežni položaj v smeri širjenja valov, t.j. valovi so vzdolžni. Prečni valovi se širijo v trdnih snoveh, saj delci medija vibrirajo v smeri, pravokotni na črto širjenja valov. Prostor, v katerem se širijo zvočni valovi, se imenuje zvočno polje.... Razlikujemo med prostim zvočnim poljem, ko je vpliv zaprtih površin, ki odbijajo zvočne valove, majhen, in razpršenim zvočnim poljem, kjer je na vsaki točki zvočna moč na enoto površine enaka v vseh smereh. Širjenje valov v zvočnem polju poteka z določeno hitrostjo, ki se imenuje hitrost zvoka... Formula (1.1)
c = 33l√Т / 273, kjer je Т temperatura na Kelvinovi lestvici.
Pri izračunih se vzame c = 340 m / s, kar približno ustreza temperaturi 17 ° C pri normalnem atmosferskem tlaku. Površina, ki povezuje sosednje točke polja z isto fazo nihanja (na primer točke koncentracije ali redčenja), se imenuje valovna fronta. Najpogostejši zvočni valovi so s sferična in fronte ravnih valov... Sprednji del sferičnega vala ima obliko krogle in nastane na kratki razdalji od vira zvoka, če so njegove dimenzije majhne v primerjavi z dolžino oddanega vala. Sprednji del ravnega vala ima obliko ravnine, pravokotne na smer širjenja zvočnega vala (zvočni žarek). Valovi z ravno fronto nastanejo na velikih razdaljah od vira zvoka v primerjavi z valovno dolžino. Za zvočno polje je značilno zvočni tlak, oscilatorna hitrost, jakost zvoka in gostota zvočne energije.
Zvočni tlak je razlika med trenutno vrednostjo tlaka p am v točki medija, ko skozenj prehaja zvočni val, in atmosferskim tlakom p kot v isti točki, t.j. p = p kot - p am. Enota zvočnega tlaka SI je newton na kvadratni meter: 1 N / m 2 = 1 Pa (pascal). Pravi viri zvoka so ustvarjeni tudi kvečjemu glasni zvoki zvočni tlaki so več deset tisočkrat manjši od običajnega atmosferskega tlaka.
Oscilatorna hitrost predstavlja hitrost nihanja delcev medija okoli njihovega mirovanja. Oscilatorna hitrost se meri v metrih na sekundo. Te hitrosti ne smemo zamenjevati s hitrostjo zvoka. Hitrost zvoka je konstantna vrednost za dano okolje, hitrost vibracij je spremenljiva. Če se delci medija premikajo v smeri širjenja valov, potem se hitrost vibracij šteje za pozitivno, z obratnim gibanjem delcev za negativno. Pravi viri zvoka, tudi pri najglasnejših zvokih, povzročajo nihajne hitrosti nekaj tisočkrat manjše od hitrosti zvoka. Za ravni zvočni val ima formula vibracijske hitrosti obliko (1.2)
V = p / ρ · s, kjer je ρ gostota zraka, kg / m 3; s - hitrost zvoka, m / s.
Zmnožek ρ s za dane atmosferske razmere je konstantna vrednost, se imenuje akustična impedanca.
Intenzivnost zvoka- količina energije, ki preide na sekundo skozi enoto površine pravokotno na smer širjenja zvočnega vala. Intenzivnost zvoka se meri v vatih na kvadratni meter (W / m2).
Gostota zvočne energije je količina zvočne energije na enoto prostornine zvočnega polja: ε = J / c.
4. Kontrolna vprašanja
Slovarček
Literatura