ВОЗМУЩЕНИЕ ПЛОСКИХ ЗВУКОВЫХ волн ПРЕПЯТСТВИЯМИ И ЭКРАНАМИ КОНЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ

§ 1. Введение

В предыдущей главе мы занимались средой, в которой распростра­няется звук, и видели, что при помощи уравнений, выведенных с соблю­дением ряда определенных условий, легко рассчитать распространение звука в неограниченной среде. Одно из этих условий заключало отсут­ствие препятствий в среде. На практике оно почти никогда не выполняется. Даже в заглушенной камере, где поглощение при одном отражении на стенках доходит до 99,8%, все же присутствуют отражения от стержней, кабелей, монорельсов, необходимых для размещения аппаратуры, и, наконец, от самого экспериментатора.

В литературе трудно найти в явной форме сведения о возмущениях, вносимых в поле плоской волны сферическими, цилиндрическими и пло­скими препятствиями; однако все измерения происходят вблизи подобных препятствий — вблизи установки, на которой монтируется испытываемое оборудование. В этой главе мы попытаемся иоказать, в форме графи­ков, изменения звукового поля вблизи различных типов препятствий. Кроме того, ввиду большой важности для разнообразных измерений, мы рассмотрим возмущающее влияние экрана конечных размеров на харак­теристику направленности громкоговорителя.

§ 2. Возмущение поля. Вызываемое шаром

Помещая в неограниченную среду сферическое препятствие, мы вно­сим в звуковое ноле (в среде) возмущения, поддающиеся точному расчету. Кроме того, их можно непосредственно измерить акустическим щупом. Несмотря на интерес точного решения, экспериментатор обычно ограничи­вается только приближенной оценкой величины возмущения, позволяющей проще оцепить ошибки наблюдения. Б литературе известно несколько работ, дающих требуемые для этой цели формулы. Рэлей (1| дал полное решение для звукового поля, создаваемого жесткой сферой при падении на нее плоской волны. Б работе Шварца 12] приведены подробные расчеты звукового давления но всех точках поверхности сферы, для различных значений кг₀ (Ат —волновое число, г₀— радиус сферы) и 0 (угол между радиус-векторами, проведенными из центра сферы к источнику звука и к точке на поверхности сферы). Вивер (3) представил расчеты Шварца в графиках и привел экспериментальные данные, подтверждающие теорию.

На фиг. 29 и 30 воспроизведены графики Бипера для зависимости \р/Ро\ от 0 и для зависимости \р!р₀j и от кг₀. Здесь | р/р₀1 -- абсолютная величина отношения звукового давления на поверхности сферы к давле­нию в плоской волне при отсутствии сферы, а <р- сдвиг фазы (в градусах или радианах, согласно обозначению) между давлением на поверхности сферы и давлением в невозмущенной плоской волне.

Ф if г. 29. Полярные диаграммы отношения, выраженного в дб давленая на поверх- ности сферы к давлению в свободном поле для разных значений Аг₀.

Левая и правая стороны каждой диаграммы соответствуют разным Лго- Для каждого данного hrQ диаграмма должна быть продолжена симметрично относительно примой 0 $80® [3].

кг₀

6

Ф и г. 30. а — графики зависимости отношения, выраженного в 86, давления на поверхности сферы к давлению в свободном поле от Аг₀; б—графики, зависимости сдвига фаз у в радианах между давлением, на поверхности сферы и давлением п сво- бодном иоле в точке, куда затем помещается центр сферы, от Ат₀.

Угол 9 принят за параметр. Положительный сдвиг фаз указывает на запаздывание давле- ния на поверхности по отношению к давлению в свободном поле [3].