где А - площадь поршня, пучка или поперечное сечение трубы (в см); р - плотность (в г/см), с - скорость звука (в см/с). Чувствительность в режиме приема равна M=eoclPv, где рр - среднее давление в плоской волне. Поскольку среднее давление неотличимо от однородного давления плоской волны, то чувствительность в режиме приема М будет той же самой, что и чувствительность по напряжению в свободном поле. Чувствительность в режиме излучения равна p-pji, и она опять-таки отличается от чувствительности по току в свободном поле. Метод взаимности в плоской волне, как и метод взаимности в цилиндрической волйе, является специализированным методом. Б первоначальной форме, разработанной Симмонсом и Юриком, его целесообразно применять для градуировки больших ультразвуковых преобразователей. В модифицированной форме он используется в трубе на звуковых частотах. Метод взаимности в трубе описан в следующем разделе. Метод взаимности в плоской волне, как и метод взаимности в цилиндрической волне, используется в методе ближнего поля Тротта и может быть объединен с методом самовзаимности, что дает

yW„=(AZ . Jj\ (2.27)

2.3.6. Метод взаимности в трубе

На рис. 2.П буквами Р, Т и Н обозначены три преобразователя, необходимые при градуировке методом взаимности в трубе: Р - излучатель, Т - взаимный преобразователь и Я - гидрофон. Второй излучатель Р используется как активный управляемый импеданс для создания бегущей волны в трубе. Для градуировки гидрофона проводятся три измерения, уже известные из рис. 2.5 и соотношения (2.17). Два из них, Р->Г и Р~Н, производятся с установкой, представленной на рис. 2.11, а. Звук исходит из Р, распространяется в виде плоских бегущих волн, минуя Н, и попадает на Т. При надлежащем выборе амплитуды и фазы сигнала в Р по отношению к сигналу в Р волны, попадающие на Т, не отражаются; вся звуковая энергия поглощается преобразователем Т или часть ее проходит дальше и поглощается Р. Измерение Т-Н производится с установкой, показанной на рис. 2.11,6. Теперь звук исходит из Т. Плоские бегущие волны распространяются в обоих направлениях и поглощаются Р и Р. В этом случае Р и Р действуют как волновые сопротивления акустических передающих линий.

Битти приводит параметр взаимности для этого метода в виде /=2Л/рс, где А - площадь поперечного сечения трубы [17, 18]. Хотя параметр взаимности / такой же, как для метода

взаимности в плоской волне, имеется несколько теоретических и практических отличий между методом взаимности в плоской волне, предложенным Симмонсом и Юриком, и методом взаимности в трубе, предложенным Битти. В трубе преобразователи не находятся в ближнем поле друг друга. Преобразователи должны быть очень маленькими, и размеры взаимного преобразователя Т и гидрофона Н должны быть существенно меньше

Оаласть njTocMOu волны

Рис. 2.11. Две схемы измерений при градуировке методом взаимности в трубе. 1--регулировка фазы и. амплитуды; 2 - генератор.

поперечного сечения трубы. Вблизи преобразователя Т, работающего в режиме излучения, существует область, в которой звуковая -энергия расходится от него, прежде чем начнет распространяться в виде плоских бегущих волн. Практически это замечание справедливо и для излучателя Р. В трубе используется непрерывная звуковая волна, а не импульсы звука. Высокочастотный предел метода взаимности в трубе определяется диаметром трубы. Если диаметр становится больше ~ 7з длины волны, распределение звукового давления в плоскости поперечного сечения перестает быть однородным.

Чувствительность гидрофона в режиме приема Мн, измеренная в трубе, совпадает с чувствительностью в свободном поле. Чувствительность в режиме приема Мт взаимного преобразователя совпадает с его чувствительностью в свободном поле, если преобразователь не имеет резонансов в рабочем диапазоне частот. В противном случае необходимо вводить частотную поправку/или коррекцию, f=f(1 -Af). Величина Af представляет разность между резонансными частотами в трубе и в свободном поле; f - измеренная частота, f - исправленная частота.

Метод взаимности в трубе удобен для градуировки резон-анс-ных преобразователей в замкнутых камерах при высоких уровнях статичеЬкого давления. В Лаборатории гидроакустических измерений ВМС имеется труба длиной 15 м и диаметром ~-38 см для гидростатических давлений до 58,6 -10 Па (600 атм) и частот от 40 до 1500 Гц, а также труба длиной 2,4 м и диаметром 20 см для гидростатических давлений до 69-10 Па (700 атм) и частот от 10 до 4000 Гц. . , .

2.3.7. Метод взаимности в малой камере

Термин «малая камера» используется в акустике применительно к малой полости, осуществляющей акустическую связь-между излучателем (или громкоговорителем) и гидрофоном. Такая камера обычно мала по сравнению с длиной звуковой волны в среде, заполняющей ее, а ее стенки имеют высокий акустический импеданс. Поэтому давление практически одинаково во всем объеме камеры и равно звуковому давлению, создаваемому излучателем.

Малая камера подобна малым камерам для градуировки сравнением, о которых говорилось в разд. 2.2.3. Однако имеется, важное отличие, которое заключается в том, что при первичной градуировке гидрофонов акустическая масса т (рис. 2.3 и 2.4) должна быть устранена, чтобы давление, воздействующее на гидрофон, было равно давлению, создаваемому возбудителем. С этой целью камеры делаются очень малых размеров, так что гидрофоны вводятся туда лишь частично; при этом диафрагмы преобразователей образуют часть стенок камеры.

На рис. 2.12 показана схема камеры, содержащей три преобразователя. Как и в других разновидностях метода взаимности, Р означает излучатель, 7" - взаимный преобразователь, а Я - гидрофон. Производятся три традиционных измерения, уже известных из рис. 2.5 и соотношения (2.17). В этом случае параметр взаимности J = 2nfC, где f - частота, а С - акустическая гибкость среды и ее границ, когда Т работает в режиме излучения. Электрическим аналогом этой акустической системы является схема, показанная на рис. 2.13. Предполагается, что