Решение

Определяем скорость звука на поверхности по формуле Лероя:

С₀ = 1492.9 +3(Т-10) – 6∙10‾³(Т-10)²- 4∙10‾²(Т-18)²+1.2(S-35)-10(T-18)(S-35) +Z/61;

Определим градиент температуры:

G_t =(T-T_o)/Z

Определяем градиент скорости на глубине

G_c= 0.0182+(4.587=0.09 Тº_ср)∙G_t+1.31 G_s;

где Тº средняя тем-ра в рассматриваемом слое.

Cкорость звука при известном и постоянном значенииG_cдля любой глубины

С_i = С_о+ G_c∙Zм/сек

Тема 2

Магнитострекционные и пьезоэлектрические преобразователи

При изучении темы магнитострикционных преобразователей необходимо студенту иметь понятие о физических причинах явления. Следует обратить внимание на работу магнитострикционного преобразователя с постоянным подмагничиванием. И что достаточно важно, с практической точки зрения, условия работы при обратном магнито-стрикционном эффекте должны обязательно сопровождаться наличием магнитного поля, это необходимое условие студент должен уметь объяснить.

При изучении явления пьезоэлектричества необходимо объяснить суть явления, обратив внимание на наличие прямых и обратных пьезоэлектрических эффектов. Важным моментом в теории пьезоэлектричества является наличие у пьезоэлектриков продольного и поперечного эффектов.

Необходимо в этом разделе познакомиться с видами конструктивного исполнения гидроакустических преобразователей (антенн).

Одним из принципиальных понятий при изучении темы излучения и приема звука является направленность действия гидроакустических антенн. Студенту необходимо по формуле оценить значение фактора направленности и угла ширины диаграммы, отследить зависимость их от конструктивных особенностей.

Примеры решения задач

Пример 1.

Рассчитать длину никелевого магнитострикционного преобразователя, работающего на частоте собственного резонанса F = 19.7кГц.

Решение.

Частота собственных упругих колебаний стержня определяется выражением:

F =(n/2L)√ E/ρ,

где, n-номер гармоники;

L-длина стержня;

Е- модуль упругости для никеля =20.4∙10¹º Н/м;

ρ – плотность, для никеля =8.8∙10³ кг/м³.

Подставить данные и решить арифметические действия.

Пример 2.

Построить полярную диаграмму направленности гидроакустической антенны размером L=25 см, работающего на частоте25.5кГц.

Решение

Для построения энергетической диаграммы линейного излучателя воспользуемся

выражением:

G_i =sin{(πL/λ)∙sinα_i}/(πL/λsinα_i):

где, λ = с/F;

α_i– произвольный расчетный угол отклонения от центральной оси в гр. с шагом через 2- 3 град.

По данным расчета строится полярная диаграмма по направлению 0, принимаем

G₀ = 1, и относительно выбранного линейного масштабаG₀откладываем значениеG_i.

Тема 3

Распространение акустических волн

Изучение этой темы, проникновение колебаний из среды в другую среду, с отличающимися условиями, базируется на принципе Гюйгенса-Френеля. Студенту необходимо понять суть этого принципа. Немаловажное значение для оценки технических возможностей приборов, расшифровки их показаний является значение закона отражения ультразвукового импульса. Здесь необходимо обратить внимание на законы «геометрической акустики» и энергетическую оценку эхосигнала.

Следует обратить внимание на отражательную способность объектов и сред с разными отражательными свойствами.

Особенное внимание уделяется анализу вопроса распространения акустических лучей при изменяющемся профиле скорости звука и глубине. Явление искривления траектории луча – рефракция определяющая поисковые возможности приборов и геометрическую дальность их действия при различных гидрологических условиях.