ФАЗОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В СФЕРИЧЕСКИ РАСХОДЯЩИХСЯ ВОЛНАХ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ
Аннотация
Представлены экспериментальные исследования пространственного распределения ам-плитуды и фазы звукового давления волн разностной частоты нелинейных акустических излу-чателей. Рассмотрено влияние слабовыпуклой формы акустических излучателей, используемых в качестве преобразователей накачки параметрических антенн, на формирование структуры акустического поля волны разностной частоты (ВРЧ). На основе решения нелинейного уравне-ния Хохлова - Заболотской -Кузнецова, которое позволяет наиболее полно описать реальный процесс нелинейного взаимодействия акустических волн, приводится аналитическое выраже-ние для расчета фазы звукового давления разностного сигнала на оси параметрической антен-ны с криволинейным преобразователем накачки. Полученное соотношение справедливо для сла-бозатухающих волн накачки в ближней зоне преобразователя с гауссовым законом распределе-ния амплитуды исходных волн на его поверхности. В основу акустических измерений фазовой картины звукового поля положен метод, основанный на использовании двух идентичных прием-ников ультразвука. Размеры этих приемников значительно меньше исследуемой длины волны. В работе в качестве опорного сигнала использовалась огибающая исходного процесса, пред-ставляющая собой биение двух частот накачки. Такой подход в значительной мере упрощает процесс фазовых измерений. Приведены результаты измерений осевого и поперечного ампли-тудного и фазового распределений звукового давления разностного сигнала. Они показывают однородную структуру сформированного поля волны разностной частоты, генерируемого пре-образователем накачки с расходящимся волновым фронтом. Формирование сферического вол-нового фронта слабовыпуклого преобразователя накачки происходит на малом расстоянии в пределах зоны дифракции. Исследования основных закономерностей формирования фазовой структуры звукового поля ВРЧ для выпуклых преобразователей накачки позволяет с высокой точностью предсказать поведение разностного сигнала для любых параметрических антенн. Рассматриваются перспективы применения слабовыпуклых преобразователей накачки пара-метрической антенны в качестве излучателей звука при проведении гидроакустических измере-ний в условиях ограниченного водного объема.
Литература
2. Muir T.G. Nonlinear Parametric Transduction in Underwater Acoustics // Ultrasonics Sympo-sium. – 1974. – P. 603-612.
3. Aindow J.D., Chivers R.C., Measurement of the phase variation in an ultrasonic field // J. Phys. E: Sci, Instrum. – 1982. – Vol. 15, No. 1. – P. 83-86.
4. Труэлл Р., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела. – М.: Мир, 1972. – 307 с.
5. Новиков Б.К., Рыбачек М.С., Тимошенко В.И. Взаимодействие дифрагирующих пучков и теория высоконаправленных излучателей ультразвука // Акустический журнал. – 1977. – Т. 23.4. – C. 621-626.
6. Hobaek H. Parametric acoustic transmitting arrays – A survey of theories and experiment // Scientific Technical Report. – University of Bergen, Norway, 1977. – No. 99.
7. Бахвалов Н.С., Жилейкин Я.М., Заболотская Е.А. Нелинейная теория звуковых пучков. – М.: Наука, 1982. – 174 с.
8. Гривцов В.В. Исследование фазовых характеристик параметрических антенн и создание параметрических излучателей с равномерным фазовым распределением: автореф. дисс. …канд. техн. наук. – Л.: ЛЭТИ, 1983.
9. Рыбачек М.С. Исследование взаимодействия акустических волн и разработка парамет-рического излучателя звука: автореф. дисс. … канд. техн. наук. – Л.: ЛЭТИ, 1978.
10. Быховский Г.Е., Покровский В.А. Гидроакустические измерения. – Л.: Судостроение, 1971. – 160 с.
11. Боббер P.Дж. Гидроакустические измерения. – М.: Мир, 1974. – 360 с.
12. Клюкин И.И., Колесников А.Е. Акустические измерения в судостроении. – Л.: Судо-строение, 1982. –258 с.
13. Абрамов Г.В., Подольский А.И., Махов А.И. Акустические прожекторные системы. – Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1972. – 128 с.
14. Фрадин А.З., Рыжков Е.В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств. – М.: Связь, 1972. – 316 с.
15. Гривцов В.В., Рыбачек М.С. Фазовые характеристики измерительных параметрических излучателей звука // Тр. V научно-технической конференции по информационной аку-стике. – М.: 1980. – C. 85-90.
16. Гривцов В.В., Рыбачек М.С. Некоторые особенности экспериментальных исследований основных характеристик параметрических излучателей звука // В кн.: Прикладная аку-стика. – Таганрог: ТРТИ, 1978. – Вып. VI. – С. 23.
17. Grivtsov V.V. Research of the Phase Characteristics of Parametrical Radiators for Measuring Purposes. Chapter 3 in book / ed. by I.B. Abbasov. – Wiley-Scrivener, 2018. – 318 p.
18. Гривцов В.В. Исследования фазовых распределений в сферически сходящейся звуковой волне параметрической антенны // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2018. – № 7 (201). – С. 46-55.
19. Jing H., She-yu Z., Shi-guan Z., Pei-wen Q. Characteristic research on focused acoustic field of linear phased array transducer // 9th International Conference on Electronic Measurement & Instruments. – 2009. – No. 2. – P. 792-797.
20. Гаврилов А. М. Особенности поля сферически выпуклого излучателя // Техническая акустика. – 2008. – Т. 8. – C. 3. – http://www.ejta.org.
21. Тарасов С.П., Воронин В.А., Белоус Ю.В., Куценко А.Н. Исследование поперечного фазо-вого распределения вторичного поля параметрической антенны от подводных объектов с целью частичного восстановления формы этих объектов // Известия ТРТУ. – 2002. – № 1 (24). – С. 132-133.
22. Tjotta I.N., Tjotta S. Nonlinear interaction of two colliniear, spherically spreading sound beams // J. Acoust. Soc. Amer. – 1980. – No. 67 (2). – P. 484-490.
23. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / под ред. Голяминой И.П. – М.: Изд-во Сов. Эн-циклопедия. 1979. – 400 с.
24. Волощенко В.Ю., Гривцов В.В. Параметрический широкополосный излучатель для изме-рения параметров антенн // Акустические методы исследования океана: Матер. по обме-ну опытом. Научно-техническое общество имени академика А.Н. Крылова. Центральное правление. – Л., 1981. – C. 35-38.
25. Гривцов В.В., Рыбачек М.С., Сидоров Г.И., Седухин А.И. Градуировка гидрофонов и снятие диаграмм направленности гидроакустических преобразователей в бассейне огра-ниченного объема с помощью параметрического излучателя // В кн.: Прикладная аку-стика. – Таганрог, ТРТИ, 1981. – Вып. VШ. – С. 24-31.
