Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электроакустические пьезопреобразователи и антенные решетки. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.08.2026

Размер:

935 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 94 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Практическое задание к модулю 1

по приведенной в е структурной с еме, затем на измеренной а- рактеристике определя т максимальное и минимальное значение

модуля проводимости, а также частот

, соответству

ие этим зна-

чениям.

числя т фактор качества, а затем проводят расчет по

приведенн

м ниже формулам:

1 2

R =

1 +

+1 ,

2|Ym

1 2

r =

−1

ωm

QM = Mrc ,

k2 =

rс

R =

C =

ωpRM

C = C0 , L =

Если вместо значений |Ym| и |Yn| и определить и

отно ение,

то нео одимо измерить емкость ПК

на низкой частоте CТ.

Тогда

C = Cт (r +1), C = Cr ,

L = 1 (ω2C), R = 1 (ω

MC ).

Модуль 1. Электроакустические пьезопреобразователи

Т	1
1. то нео одимо для создания акустически	волн в воде?

A.Ме аническая коле ательная система.

B.лектромагнитн й коле ательн й контур.

C.Концентратор.

D. ариатор.

2.Когда используется одномерное при лижение при изготовле- нии стержневого АП?

A. Когда продольн й размер много оль е поперечного.

B.Когда продольн й размер равен поперечному.

C.Когда пьезоэлемент является составн м.

D.Когда масса т льной накладки равна массе излуча ей на- кладки.

3.то арактеризует сопротивление излучения?

A.Сопротивление, которое оказ вает вода распространени акустической волн .

B. Потер	энергии на излучение.
C. Дол	электрической энергии, прео разованной в акустичес-
ку .
D.Акустические свойства вод .		АП,
4. чем осо енность эквивалентной электрической с ем
нагруженного на воду, по сравнени с АП, на одя		имся в
возду е?

A.Боль е динамическая емкость.

B.Боль е электрическая емкость.

C.Боль е динамическая индуктивность.

D.Боль е сопротивление активн потерь.

5. Какой параметр не используется для арактеристики АП?

A.одное электрическое сопротивление.

B.лектроакустический коэффициент полезного действия.

C.Диаграмма направленности.

D.Упругая податливость.

6. Какой параметр не используется для арактеристики АП?

A.ффективн й коэффициент электроме анической связи.

B.Фактор качества.

Тестовые задания к модулю 1

C. До ротность.
D.	Коэффициент Пуассона.
7.	то можно получить, в	полнив измерения	параметров АП на
электрической стороне?
A.	Диаграмму направленности.
B.	Коэффициент усиления по давлени .
C.	Коэффициент осевой концентрации.
D.	астоту ме анического резонанса.		ть в предела ра-
8. Какое число периодов синусоид должно
диоимпульса, воз ужда		его АП?

A.исло периодов равно до ротности.

B.исло периодов кратно трем.

C.исло периодов кратно двум.

D.Не имеет значения.

9.то арактеризует электроме анический КПД?

A.Прео разование электрической энергии в акустическу .

B.Прео разование электрической энергии в ме аническу .

C.Прео разование ме анической энергии в акустическу .

D.Такого КПД не су ествует.

10.то арактеризует электроакустический КПД?

A.Прео разование электрической энергии в акустическу .

B.Прео разование электрической энергии в ме аническу .

C.Прео разование ме анической энергии в акустическу .

D.Такого КПД не су ествует.

11.то арактеризует ме аноакустический КПД?

A.Прео разование электрической энергии в акустическу .

B.Прео разование электрической энергии в ме аническу .

C.Прео разование ме анической энергии в акустическу .

D.Такого КПД не су ествует.

12. какой о ласти частот сигнал на в оде прео разователя- приемника практически не зависит от частот ?

A.о ласти резонанса.

B.На частота много ниже резонанса.

C.езде.

D.Нет такой о ласти.

13.Какой метод градуировки прео разователя-приемника отно- сится к а сол тн м?

Модуль 1. Электроакустические пьезопреобразователи

A.Метод взаимности.

B.Метод сличения.

C.Метод заме ения.

D.Метод дву координат.

14. то относится к классификационн м признакам АП?

A.Тип и форма коле ательной систем .

B.еометрические размер .

C.ес.

D.астотн й диапазон.

МОДУЛЬ 2

АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ

Комплексная цель изучения модуля состоит в ознакомлении с АР, методами определения ДН АР. Рассматривается также вли- яние разбросов параметров и отказов ЭАП на поле АР. Приво- дится пример компьютерной программы моделирования ДН АР.

2.1. О

соответствииспринципомсуперпозицииполеАРможнопред- ставить как сумму полей все ее излучателей. При этом ненорми- рованная ДН АР имеет вид:

			N	Un
		F(θ,ϕ) = ∑				fn(θ,ϕ),
		F(θ,ϕ) = ∑		zn	nn	fn(θ,ϕ),
			n=1	g	e
где N – число		АП (элементов ре			етки); fn( ,			) – комплексная ДН
n-го	АП в составе АР, когда окружа ие его прео разователи
также коле л		тся под действием создаваемого им акустического
поля	(в силу взаимодействия		АП в АР).
Последн		формулу можно переписать в виде:
				N
		F(θ,ϕ) = ∑VnFn(θ,ϕ)
или			n=1
или
				N
		F(θ,ϕ) = V1		∑ AnFn(θ,ϕ),
				n=1			распределение коле-

где An – комплексное, нормированное на V1
ательной скорости по элементам ре етки; F								(θ,ϕ) – комплексная
ДН n-го АП при остальн			заторможенн				n	(неколе л и ся).
прене режении эффектами взаимодействия F (θ,ϕ) совпадает
с fn( ,	).							n
с fn( ,	).

лемент АР име т относительно не оль		ие волнов е разме-
р , так что все они о лада	т фазов ми центрами, расположенн -
ми в геометрическом центре и излуча и		повер ностей с коор-
Модуль 2. Антенные решетки
динатами xn, yn, zn. Тогда
F (θ,ϕ) = F (θ,ϕ)ejψn (θ,ϕ ) ,
n	n

где

ψn(θ,ϕ) = k(xn sin θ cosϕ + yn sin θ sin ϕ + zn cosθ).

ирокое применение на практике имеет нормированная на
максимум амплитудная ДН,		определяемая отно ением F( , )/
F( 0, 0), в котором 0,	0 – направление максимума ДН.
формулу, позволя	у	рассчит вать ДН, в одят значения
коле ательной скорости, котор е связан с напряжениями воз-
уждения АП соотно	ением [17]
	N
	∑Vgzgn = nenUn ,
	q=1
	zqn = zqn + zmq ,q = n,
	zqn = zqn ,q ≠ n,
где żmq – со ственн й ме анический импеданс; żqn – со ственное
(q = n) и взаимное (q n) сопротивления излучения.
та система уравнений позволяет найти Vg по Un .
Природа взаимодействия		АП в АР состоит в том, что при воз-

уждении одного из прео разователей часть излучаемой им энер-
гиипопадаетнасоседниесним АПиизменяетусловияи						ра от .
ффект взаимодействия осо енно сильн				для прео разователей
с размером ра очей повер ности l		(0,3÷0,4)λ, ра ота и				в о лас-
ти резонанса.
деляя из полного сопротивления со ственное сопротивле-
ние, получим:	nnU
V =	nnU		n		.
		e	n
		N −1
n		N −1
	zмп + znn +	∑ zqnVg /Vn

q=1,q≠n

2.1. Общая характеристика антенных решеток

Условие независимости прео разователей:

N −1

zмп + znn >> ∑ zqnVg /Vn. q=1,q≠n

заимное влияние приводит и к изменени импеданса прео - разователя в составе АР, и к изменени распределения коле а- тельной скорости, что приводит, в сво очередь, к изменени ДН

и электроакустического КПД систем		излучателей.
Для АР расчет КПД производится по формуле:
2	N N	*	qn
V 1	∑∑ Aq Anr			,
ηэа =	q=1 n=1
	N
	∑Un2Rn−1
	n=1


где Un – напряжение, подводимое к прео разовател с номером n;
Rn – в одное активное электрическое сопротивление этого прео ра-
зователя; zqn – активная составля		ая сопротивления излучения.
При в	полнении условия независимости коле ательн скоро-
стей при л	ом распределении напряжения воз уждения и л ой
форме АР КПД систем идентичн		излучателей равен КПД от-
дельного прео разователя.

Акустические характеристики АР

Структура давления на различн расстояния	от излуча	ей
повер ности АР различна. О чно вводят следу	ие зон	излу-

чения [12]: реактивная зона (r λ/2π), в которой распространение отсутствует, лижняя зона и дальняя зона. лижней зоне угло- вое распределение излучаемой энергии зависит от расстояния до

излучателя. дальней зоне,	на расстоянии оль	ем, чем rg = 2l2/λ,
где l – наи оль ий линейн	й размер излуча	ей повер ности,

такой зависимости практически нет, и в ражение для давления можно представить в виде сомножителей, один из котор зави- сит только от расстояния r, другой только от направления на точку

на л дения, арактеризуемого в сферической системе координат углами , , т. е.:

Модуль 2. Антенные решетки

p(r,θ,ϕ) = A	ejkr
p(r,θ,ϕ) = A	r	F(θ,ϕ),
	r
где k = 2π/λ – волновое число.
то в ражение аналогично тому, которое арактеризует давле-
ние от отдельного АП.

Функция F(θ,ϕ) = F(θ,ϕ)exp( jψ(θ,ϕ)), какидляотдельного АП, является комплексной ДН. Амплитудная ДН F( , ) определяет пространственное распределение амплитуд давления, создавае- мого АР, фазовая диаграмма ре етки опис вает фазовое распре- деление поля на сферической повер ности радиуса r.

С фазовой диаграммой связано понятие фазового центра АР, под котор м понима т точку, относительно которой фронт волн в дальней зоне имеет вид сфер (за в четом скачков на π при пе- ре оде через ноль амплитудной ДН). Если АР о ладает фазов м центром и координат этого центра совпада т с началом в ран- ной систем координат, то на сферической повер ности измерений фаза постоянна. этом случае ДН опис вается действительн ми функциями, так как ImF(θ,ϕ) = 0 .

Если АР о ладает фазов м центром, но координат центра не совпада т с началом отсчета, то в ражение для фазовой диаграм-

мимеет вид:

ψ(θ,ϕ) = k(x0 sin θ cosϕ + y0 sin θ sin ϕ + z0 cosθ),

где x0, y0, z0 – координат фазового центра.

Если АР фазового центра не имеет, то ДН всегда комплексна. этом случае можно говорить о частичном фазовом центре, кото- р й определяется как центр кривизн кривой равн фаз в за- данном направлении. Если фаза в о ласти основного излучения меняется су ественно, то под ира т окружность, которая в задан- ном секторе углов наилуч им о разом аппроксимирует измерен- ну фазову диаграмму. Центр этой окружности удет частичн м

фазов м центром в секторе углов.		е, можно сделать в вод,
Анализируя приведенн е в	е данн	е, можно сделать в вод,
что для АР явля тся арактерн	ми следу	ие вопрос :

2.2. Прямые методы определения ДН АР

–	определение ДН АР по измерениям на не оль	и расстояни-
–	я , в лижней зоне;
–	влияние на акустические арактеристики АРв	ода изстроя
	АП.

2.2. П

	ДН АР
Прям	еметод определенияДНАР, какидляотдельн	АП,
связан	с получением информации о структуре дальнего поля ре-

етки по измерениям давления в сво одном поле (пространстве) на достаточно оль ом расстоянии от антенн , когда rg > 2l2/λ, где l – максимальн й размер АР. этом случае ДН непосредственно фиксируется на носителе информации, на экране осциллографа, самописцем или заносится в компь тер.

Структурная с ема и процедура измерений амплитудной и фазовой диаграмм аналогичн тем, что рассматривались для от- дельного АП.

Для измерения ДН исп туемая АР устанавливается на пово- ротное устройство и поворачивается вокруг оси, перпендикуляр-

ной плоскости, в которой определяется диаграмма.
Как уже отмечалось, направленность АР может	ть значи-
тельно в е направленности отдельного ее АП.
На рис. 2.1 в декартовой системе координат показан	два вари-
анта ДН: перв й – ДН АП, излуча ая накладка которого име-

ет прямоугольну форму и размер 0,5λ (линия 1), второй – ДН АР, состоя ей из семи таки же АП, расположенн в лини (изме- рения проводились в плоскости линейки прео разователей и пред- ставлен линией 2). Диаграмм АР и АП нормирован на свои максимальн е значения.

Представленн е на рис. 2.1 результат позволя т определить

нулев	е значения ДН, ирину основного максимума, уровни до-
авочн	максимумов и другие параметр ДН.

Модуль 2. Антенные решетки

Рис. 2.1. Диаграмм направленности АП и АР в декартовой системе координат

2.3. К		ДН АР
При косвенн	метода	ДН АР определяется путем математи-
ческой о ра отки результатов измерений поля в лижней зоне.
Косвенн е метод	применя тся в те случая , когда прям е ме-
тод не реализу	тся. Такая ситуация возникает при измерения
ДН АР оль и волнов		размеров, когда невозможно о еспечить

условие дальней зон , ли о при проведении исп таний АР, име -

и ДН с	оль	ой разность	между уровнем сигнала вдоль оси и
уровнем оков		лепестков.		одимо учит вать, что эта
При измерения в лижней зоне нео
зона, всво	очередь, может		тьусловнораз итаназонуФренеля,
непосредственно прим ка			у к дальней зоне, и радиационну
зону. Под зоной Френеля о			чно понимается часть лижней зон ,
в которой амплитудная ДН отдельного				АП в АР не зависит от

расстояния до точки на л дения (замена Fn( , , r) на (1/r)Fn( , )

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 94 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]