Электроакустические пьезопреобразователи и антенные решетки. Учебное пособие

•

окализовать о ласть ме анического резонанса АП, под и-

рая резистор Rд.

•

Измерить частотомером, подкл ченн

м к в

оду К , час-

тоту ме анического резонанса ωр и

ирину

резонансной

кривой на уровне 0,5G(ωр) – ω, а также измерить G(ωр). По

результатам измерений провести расчет до ротности по фор-

муле Qм = ωр/ ω.

лагодаря линейной зави-

Режим «Контроль» о еспечивается

симости между динамической емкость

и интегралом от G(ω) (пло-

адь под кривой активной составля

ей проводимости). асто-

та резонанса элементов впартии однотипн

АПпредполагается

одинаковой.

в

оде К .

регистри-

На в

оде син ронного детектора с помо ь ИА

руется частотная арактеристика активной составля

ей прово-

димости. К моменту завер ения сканирования частот

на в оде

ий интегралу от кривой активной составля ей проводимости в

заданном диапазоне частот (пло ади под кривой активной состав-

ля ей проводимости).

тот сигнал и регистрируется вольтмет-

ром и стрелочн

м индикатором.

е зави-

На рис. 3.4,

а, б, в, г приведен арактерн е временн

симости форм

сигналов: а – пилоо разное напряжение с

К , б

сигнал на в оде К , в – сигнал на в оде син ронного детекто-

ра, г динамика изменения показаний «стрелочного» индикатора

во время качания частот

(tр момент времени регистрации ре-

зультата измерений).

полняя измерения для о разцового

АП, нужно провести

кали ровку «стрелочного» индикатора с помо

ь

потенциометров

«гру о» и

«точно» таким о разом,

что

в момент окончания из-

мерений показания «стрелочного»

индикатора соответствовали ус-

ловно 100 %.

одимо последова-

Для проведения со ственно контроля нео

тельно подкл чать к при ору элемент

, предназначенн

е для

проверки.

К моменту окончания времени развертки (время tр)

«стрелочн

й» индикатор покажет в раженное в процента

отно-

П

3

нанса. Определить частоту резонанса. Рассчитать динамическу

емкость эквивалентной электрической с ем

АП по формулам,

Т

3

2.

Какие параметр

нео

одимо измерить для определения элек-

троме анического КПД?

A.

Тангенс угла потерь в пьезокерамике и фактор качества.

ем-

B.

Тангенс угла потерь в пьезокерамике и электрическу

C.

кость.

ффективн й коэффициент электроме анической связи и

до ротность.

АП в воде и в возду е.

D.До ротности

3.

Какие параметр

нео

одимо измерить для определения ме а-

ноакустического КПД?

A.

Тангенс угла потерь в пьезокерамике и фактор качества.

ем-

B.

Тангенс угла потерь в пьезокерамике и электрическу

C.

кость.

ффективн й коэффициент электроме анической связи и

до ротность.

АП в воде и в возду е.

D.До ротности

4.

При погружении

АП в воду его до ротность умень илась в

5 раз.

ему равен ме аноакустический КПД такого АП?

A. 5.

B. 1.

C. 0,8.

D.0,2.

измерения активного сопротивления прео ра-

5.

Б

ли проведен

зователя в воде и в возду е.

воде это сопротивление равно

4 кОм,

в возду е

– 1

кОм.

ему равен ме аноакустический КПД

такого прео разователя?

A. 0,25.

B. 0,4.

C. 0,8.

D.1.

АП связано с изменением его

6.

Изменение какого параметра

ме аноакустического КПД?

8.

О чем свидетельствует появление нов

резонансов на час-

тотной

арактеристике проводимости во время эксплуатации

АП?

A. Нару

ение ме анической целостности.

B.

Умень

ение пьезоэлектрически свойств.

C.

Умень

ение электрической емкости.

D.

Нару

ение контакта прео разователя с водой.

9.

О чем свидетельствует возрастание проводимости АП на час-

тоте ме анического резонанса во время ра от ?

11. Для контроля коэффициента электроме анической трансфор-

мации АП нео

одимо измерять?

A.

Динамическу

емкость эквивалентной электрической с ем

B.

АП.

До ротность АП.

АП.

C.

Тангенс угла диэлектрически потерь пьезоматериала

D.

Фактор качества.

12. Какие параметр

АП можно контролировать при измерении

пло ади под кривой активной составля ей проводимости?

A.

Параметр

динамической ветви эквивалентной электричес-

B.

кой с ем

АП.

лектрическу

емкость АП на низкой частоте.

АП.

C.

Тангенс угла диэлектрически потерь пьезоматериала

D.

ффективн

й коэффициент электроме анической связи.

Бланк ответов на тест к модулю 1

Номер теста

A

B

C

D

Тест 1

+

Тест 2

+

Тест 3

+

Тест 4

+

Тест 5

+

Тест 6

+

Тест 7

+

Тест 8

+

Тест 9

+

Тест 10

+

Тест 11

+

Тест 12

+

Тест 13

+

Тест 14

+

Бланк ответов на тест к модулю 2

Номер теста

A

B

C

D

Тест 1

+

Тест 2

+

Тест 3

+

Тест 4

+

Тест 5

+

Тест 6

+

Тест 7

+

Тест 8

+

Тест 9

+

Тест 10

+

Тест 11

+

Тест 12

+

АКУСТИ ЕСКИ

КРАН – устройство, о еспечива

ее пов

ение

эффективности гидроакустической антенн

. По принципу действия акус-

тические экран

подразделя

т на отража

ие и погло а

ие звукову

энерги

.

кран

устанавлива тся со сторон нера очи

направлений

антенн

. При ра оте гидроакустической антенн в режиме приема эф-

фективность антенн

пов

ается за счет увеличения соотно ения «гид-

роакустический сигнал – гидроакустическая поме а» путем осла ления

гидроакустической поме и. При ра оте гидроакустической антенн

в ре-

жиме излучения эффективность увеличивается путем формирования а-

рактеристики направленности антенн .

АКУСТИ

ЕСКОЕ КО

ЕБАНИЕ – движение частиц упругой сред

около положения равновесия.

АНТЕННА

РЕ

ЕТКА – дискретная антенна, состоя

ая из на ора

прео разователей, фазированн

определенн

м о разом.

Различа т ан-

тенн

е ре

етки с неизменяемой

арактеристикой направленности (син-

фазн

е антенн

, антенн

егу

ей волн

) и электронн м управлением

арактеристикой направленности.

антенн,

АПЕРТУРА

– пло

адь повер ности переда

и

и приемн

через котору

проис одит основное излучение и прием энергии звуков

волн.

О НА – волна, распространя

аяся в езграничной среде.

БЕ У

А

БЕЗ

О

А

КАМЕРА (заглу

енная камера) –

поме

ение, границ

,

которого погло

а т практически все звуков е волн , пада

ие на ни

о еспечивая тем сам

м условия сво одного поля.

-

Б И

НЕЕ ПО Е АНТЕНН

(near

field of an antenna (array)) – о

ласть пространства,

непосредственно прилежа ая к апертуре антенн

(ограниченная неравенством R < (или <<) 2D2/λ, где R – расстояние от ан-

тенн

, D – размер антенн

, λ – длина волн ),

внутри которой поле излу-

чения

(приема) имеет пространственно-временну

структуру.

о ласти

лижнего поля антенн волнов е фронт

(повер ности постоянной фаз

)

о лада т сложной изрезанной формой, аналитический вид которой зави-

сит от форм антенн , ее конструктивн

осо енностей и локальн им-

педансов активной повер ности антенн

. Амплитуда волнов фронтов

осциллирует в направлении нормали и под разн ми углами к апертуре

по различн

м законам. Ближнее поле антенн

может

ть представлено

суперпозицией относительно медленно у

ва

и

с расстоянием коле-

аний сред

в пределе (при (2 /λ)R << 1),

пере одя

и

в плоские волн ,

унося ие в дальнее поле излучаему часть энергии,

связанной с ради-

альн м движением частиц сред , и

строу

ва

и коле аний, по-

рождаем

эффектами тангенциальн

движений.

нергия, связанная

с строу

ва

ими коле аниями, локализуется в лизи антенн

(реак-

тивная часть,

арактеризуемая в акустике через параметр присоединен-

ной масс

), не вносит вкладов в дальнее поле излучения и связана с яв-

лениями пере ода потенциальной энергии коле аний в кинетическу , и

нао орот – в о ластя , непосредственно окружа

и

антенну.

ИДРОАКУСТИКА – о ласть акустики, рассматрива

ая излучение,

прием и распространение акустически

волн в водной среде. Искл чи-

тельное значение гидроакустики определяется тем,

что звуков е волн

явля тся единственн м видом волнового процесса,

котор

й может рас-

пространяться в водной среде с относительно мал м погло

ением, а сле-

довательно, при соответству ей мо ности излучателя на

оль

ие рас-

ироко используемая в морской навигации, подводной связи, р опоиско-

вой разведке, при проведении многи

океанологически

исследований, во

многи сфера

деятельности по освоени

огатств дна мирового океана.

ИДРОАКУСТИ ЕСКА

АНТЕННА –

антенна,

о еспечива

ая

прием и (или) излучение гидроакустически

сигналов в водной среде и

о лада

ая

пространственной из ирательность .

идроакустические

антенн

о чно состоят из электроакустически

прео разователей, зву-

коотража

и

или звукопогло а

и

экранов,

линий электрически

коммуникаций, соединя

и прео разователи с цепями формирования

и управления

арактеристиками направленности, несу ей конструкции

и элементов изоляции гидроакустической антенн

от ви раций и

умов

По спосо у создания пространственной из ирательности гидроакусти-

ческие антенн

можно разделить на интерференционн е (непрер вн

е

и дискретн е), фокусиру ие, рупорн

е и параметрические.

По конфи-

гурации гидроакустические антенн

подразделя т на линейн

е, повер

-

ностн

е и о

емн

е. По режиму ра от гидроакустические антенн

могут

ть излуча

ими, приемн

ми или приемоизлуча

ими (о ра-

тим ми).

:

Основн е

арактеристики излуча

ей гидроакустической антенн

циент осевой концентрации, излучаемая мо ность и коэффициент по-

лезного

действия.

арактеристика направленности гидроакустической

антенн

зависит от волнов

размеров электроакустически

прео разо-

вателей и расстояния между и

центрами.

ириной главного максимума

арактеристики направленности антенн , уровнем до авочн

максиму-