4.4.2. Основные характеристики нелинейных излучателей.

Конкретизируем решение (4.14.) для излучателя типа круглого поршня радиуса :

.

При расчёте продольного апертурного множителя используют две модели: Вестервельта и Берктея.

1. (Модель Вестервельта) Область нелинейного преобразования определяется затуханием звука и эффективным размером :

,

,

,.

- длина волны на рабочей частоте .

В этом случае (модель Вестервельта) эффективная длина определяется затуханием и она оказывается меньше ближней зоны , параметрический излучатель подобен антенне бегущей волны ( - длина волны на частоте накачки).

Для коэффициента осевой концентрации на частоте можно записать:

.

2. Область нелинейного преобразования определяется ближней зоной излучателя накачки (модель Берктея). В этом случае затухание мало и в формировании поля разностной частоты принимает участие и прожекторная зона излучателя накачки, и зона расходимости, формируя более направленное излучение.

Такой параметрический излучатель подобен рупорной антенне.

,

,

В обоих случаях направленность параметрического излучателя определяется эффективным размером зоны нелинейного преобразования или .

Для оценки энергетической эффективности работы параметрического излучателя получим основные соотношения методом дальнего поля:

,

- давление, развиваемое излучателем накачки.

,

,

,

,

С другой стороны - мощность излучателя на частоте накачки , тогда коэффициент имеет смысл коэффициента преобразования энергии волны накачки в энергию волны на разностной частоте:

, (модель Вестервельта)

, (модель Берктея). (4.15.)

В соответствии с (4.15.) коэффициент преобразования по энергии пропорционален квадрату нелинейного параметра , излучаемой мощности на частоте накачки , а так же имеет сильную зависимость от частотного параметра и размера зоны нелинейного преобразования (для морской воды ).

Для реальных излучателей коэффициент преобразования по энергии принимает значения при мощности излучателя накачки единицы-десятки кВт.

При формировании широкополосного излучения на резонансной частоте с равномерной чувствительностью нужно учитывать сильную частотную зависимость коэффициента преобразования.

.

Так, например, излучение в полосе можно сформировать, изменяя во времени верхнюю частоту накачки . Для выравнивания уровня излучения в полосе нужно уменьшать уровень излучения на частоте накачки по закону:

.