Акустические волны
Акустическими (упругими) волнами называются распространяющиеся в упругой среде механические возбуждения.
Акустические волны бывают продольными, поперечными и поверхностными:
при продольных волнах частицы среды находятся в состоянии возвратно-поступательного движения, направление которого параллельно скорости распространения упругой волны. Продольные волны связаны с объемной деформацией среды, поэтому они могут распространяться в твердых, жидких и газообразных средах;
поперечные акустические волны характеризуются колебаниями частиц в плоскости, перпендикулярной скорости распространения волны, и присущи лишь твердым средам распространения, которые обладают упругостью формы;
поверхностные акустические волны образуются на свободной поверхности жидкости или на поверхностях раздела несмешивающихся жидкостей. В этом случае частицы жидкости одновременно совершают продольные и поперечные колебания, описывая эллиптические и более сложные траектории. Особые свойства поверхностных волн объясняются тем, что в их образовании и распространении определяющую роль играют силы тяжести (гравитации) и поверхностного натяжения.
Частотный спектр акустических волн можно представить следующим образом:
инфразвук (менее 20 Гц),
слышимый звук (20 Гц - 20 кГц),
низкий ультразвук (20 кГц - 100 кГц),
средний ультразвук (100 кГц - 10 мГц),
высокий ультразвук (10 МГц - 1 ГГц),
гиперзвук (1ГГц - 10 ТГц).
По форме волновые поверхности (поверхность, все точки которой находятся в одинаковой фазе) бывают плоские, цилиндрические и сферические:
плоские создаются плоским колеблющимся излучателем;
цилиндрические создаются цилиндрическим излучателем, меняющим свой радиус;
сферические создаются сферическим излучателем, меняющим свой объем.
Практически на больших расстояниях от излучателя сферические и цилиндрические волны переходят по форме в плоские волны.
Аэроносители средств контроля
К аэроносителям средств неконтактного экологического контроля относятся спутники, самолеты, вертолеты, аэрозонды, дирижабли, управляемые авиамодели.
Аэроносители используют два принципа создания подъемной силы: аэростатический или аэродинамический или их комбинацию.
Аэростаты используют в научных целях с конца XVIII, в основном для контроля метеорологических параметров атмосферы.
У дирижаблей кроме аэростатический подъемной силы, имеется динамическая сила за счет двигателей вертикальной тяги и поворотов. В 1931 г. в системе Гражданского воздушного флота СССР был создан Дирижаблестрой. По ряду своих свойств (широкий диапазон скоростей, огромная продолжительность полета, способность длительно зависать, коммерческая дешевизна летного часа, экологическая чистота, всепогодность) дирижабль уже тогда относили к идеальным аэроносителям. Пожароопасность и взрывоопасность были значительно уменьшены заменой водорода на гелий и применением армированной пленки. После 1950 г. удельный вес двигателей дирижабля снизился в 7-8 раз, удельный объем - в 15 раз, удельная прочность конструкции выросла в 5-20 раз, межремонтный срок - в 2-2,5 раза, расчетный ресурс работы - до 15 лет.
С 70-х годов у нас в стране и за рубежом получили первое применение при контроле природной среды управляемые авиамодели. Уже существуют модели, имеющие скорость до 170 км/час, высоту полета до 3000 м, максимальную продолжительность полета до 7 часов, радиус действия - до 100 км, массу полезной нагрузки - более 20 кг (в том числе, телекамера, панорамный фотоаппарат, лазерный дальномер).