Рис. 5.37. Сборочный чертеж преобразователя USRD типа J9. 1 - резиновые уплотнения; 2 - кольцевые резиновые прокладки; 5 -кабельный ввод; 4 - магнит; 5 - свинец, 6 - резиновая оболочка; 7 - решетка; 8 - щель, заполненная силиконовым маслом; 9 - магниевая диафрагма; 10 - корпус диафрагмы; 11 - передний полюсный наконечник магнита; 12 - катушка; 13 - задний полюсный наконечник магнита; 14 - воздушная компенсационная камера; 15 - реаИповый компенсационный мешок. Общие размеры: длина 28 см, диаметр 11,4 см.

па

Частота, кГц

Рис. 5.38. Типичная частотная характеристика чувствительности преобразователя J9 по току в режиме излучения. Чувствительность ниже 0,2 кГц зависит

от глубины.

МОЩНОСТЬ преобразователя на частотах выше 200 Гц составляет 20 Вт.

Преобразователь USRD типа JH имеет конструкцию, подобную преобразователю J9, но большие размеры. Диаметр его диафрагмы 10 см. Полоса частот у него уже. Чувствительность преобразователя J11 выше, чем J9, всего лишь на несколько децибел, но, что более важно, его , электрическая мощность может достигать 200 Вт. Для получения более высоких уровней сигнала можно составлять преобразователи J9 или J11 в группы из двух или более преобразователей.

На низких и средних звуковых частотах преобразователь J9 является ненаправленным. На высоких звуковых частотах в его диаграмме направленности появляется широкий лепесток - такой, как у поршня диаметром 5 см.

До разработки преобразователя J9 все электродинамические . преобразователи, предназначенные для использования в водной среде, конструировались с одним дефектом, который казался неизбежным: пружинная подвеска по окружности диафрагмы для обеспечения ее значительного смещения должна была иметь большую механическую гибкость. Это приводило к тому, что акустический импеданс преобразователя на краях диафрагмы был низок. При этом звуковое давление перед диафрагмой шунтировалось низким акустическим импедансом краев. В преобразователе J9 шунтирования удалось избежать применением* двух резиновых подвесок с передней и с задней стороны диафрагмы и заполнением пространства между ними силиконовым маслом.

5.11. ВЗАИМНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Требования к взаимным преобразователям изложены в разд. 2.3. На практике же любой обычный пьезоэлектрический или электродинамический преобразователь, вероятно, является взаимным, если он обратимый, пассивный и излучает сигнал, не выходящий за пределы линейности. Чтобы преобразователь был обратимым, обычно ему достаточно не иметь предварительного усилителя или другой необратимой электрической цепи. В пассивном преобразователе исключается использование любого вида тока или напряжения смещения.

Требование линейности до определенных предельных значений ограничивает уровни излучаемых сигналов, т. е. преобразователь не должен быть перевозбужденным. Это особенно характерно для электродинамических преобразователей на резонансе и вблизи него.

Методы - проверки взаимности преобразователей были рассмотрены в разд. 2.3. Все излучатели, описанные в разд. 5.9 и 5.10, используются и как взаимные преобразователи.

5.12. ДИПОЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Гидрофоны градиента давления и колебательной скорости, а также бинаправленные, или дипольные, излучатели относятся к «дипольньш преобразователям». Преобразователь этого типа действует как два небольших преобразователя, работаюш,их в противофазе и расположенных на близком расстоянии друг от друга. На практике этими двумя преобразователями обычно-являются противоположные концы одного и того же элемента,

Рис. 5.39. Теоретическая модель дипольного преобразователя, представленная в виде двух противофазных точечных излучателей, разнесенных на расстояние Ал:. Диаграмма направленности преобразователя имеет вид cos 6.

совершающего продольные колебания. Дипольные преобразователи используются чаще в воздушной акустике (например, в ленточном микрофоне [25]), чем в гидроакустике. В некоторой степени это объясняется тем, что в воздухе длина звуковой волны меньше, а градиенты давления и колебательные скорости больше.

Отличительной и наиболее важной особенностью диполя является его диаграмма направленности. Если размеры обоих преобразователей и расстояние между ними значительно меньше длины волны в воде, то диполь имеет косинусную диаграмму направленности, или «восьмерку» [26]. Это означает, что давление при угле е пропорционально cosG (рис. 5.39). Диаграмма направленности, по существу, не зависит от частоты в диапазоне, где справедливы- отмеченные предположения о размерах преобразователей и расстоянии между ними. Некоторые теоретические рассуждения относятся к гидрофонам градиента давления порядка п, когда характеристика направленности задается функцией cos" е. Таким образом, гидрофон градиента давления