ВОЛНЫ As и Am представляют собой линии (цилиндры с бесконечно малыми диаметрами); для - случаев плоской волны и трубы As и Am - площадки (в действительности две плоскопараллельные площадки, расположенные бесконечно близко друг к другу). В общем случае/ представляет собой акустическую передаточную проводимость (адмитанс) между двумя площадками As и Am, которые выбраны при определении М и S для взаимного преобразователя. -Поскольку среда взаимна, пе редаточный импеданс одинаков в ббоих направлениях. Поэтому / можно определить и как U (Am) /p{As).

Рис. 2.15. Преобразователь Т произвольной формы в среде с произвольной границей. As - площадка, на которой измеряется излучаемое давление; Am - площадка, на которой измеряется принимаемое давление; е - напряжение;.

i - ток.

Иногда / невозможно вычислить из-за того, что граничные условия неизвестны или слишком сложны. Тогда можно использовать формулу ( 2.17) и решать обратную задачу, т. е. использовать гидрофон с известной чувствительностью М. а J считать-неизвестным. Предположим, например, что необходимо контро-лировать чувствительность преобразователя в удаленном положении или на дне океана. Обычная тройка преобразователей, применяемая в методе взаимности, крепится на какой-либо базе и опускается на дно океана. Проводятся измерения, показанные на рис. 2.5, но с использованием длинных кабелей. Чувствительность гидрофона в режиме приема М уже известна; Следовательно, (2.17) можно использовать для вычисления /. Это локальное значение J справедливо,- пока остаются неизменными граничные условия. При стабильных условиях в среде граничные

условия могут оставаться неизменными в течение более длительных отрезков времени, чем остается неизменной чувствительность гидрофона. Таким образом, градуировку методом взаимности можно повторять периодически, и результаты градуировки будут зависеть от локального значения J, а не от первоначальной чувствительности гидрофона М.

2.4. НУЛЕВОЙ МЕТОД ДВУХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

Нулевой метод двух излучателей *) (TPNM) [23] получил такое название потому, что в нем используются два излучателя и методика, при которой известная электромагнитная сила уравновешивает неизвестное звуковое давление, действующее на диафрагму, в результате чего смещение последней становится

Рис. 2.16. Установка для градуировки, нулевым методом двух излучателей.

равным нулю. Эта система показана на рис. 2.16, а ее эквивалентная схема - на рис. 2.17. Два излучателя возбуждаются общим генератором, позволяющим изменять относительную фазу и амплитуду двух сигналов. При этом на диафрагму нулевого излучателя действуют две силы: 1) электромеханическая сила F нулевого излучателя и 2) сила, обусловленная звуковым давлением р, создаваемым в среде вторым излучателем и воздействующим на площадь А диафрагмы нулевого излучателя. Меняя фазу и амплитуду, добиваются равенства амплитуд и противоположности фаз этих двух сил. Моменту компенсащ-1и в эквивалентной схеме соответствует обращение в нуль скорости и; при этом р и F/A становятся равными. Индикатор смещения диафрагмы отмечает момент компенсации. Поскольку две силы равны, то

pA=F.

(2.35)

* В СССР этот метод иосит название «метод электродинамической ком-пенсгпт».- Прим. ред.

2.4. Нулевой метод двух излучателей

В качестве нулевого излучателя наиболее удобен электродинамический преобразователь. Для такого преобразователя

F=BLi, (2.36)

где В - магнитная индукция, L - длина катушки, i - сила тока. Тогда

p=BLi\A. (2.37)

Выражение BLjA есть постоянная, не зависящая от частоты и стабильная во времени. Ее можно измерить в статическом режиме, уравновешивая малое измеримое изменение гидроста-

-АЛЛг

Нумевай

Рис. 2.17. Эквивалентная схема установки, показанной на рис. 2.16:

тического давления Дрс постоянным током idc через нулевой излучатель. Тогда

BL\A=LpJi,. (2.38)

Изменение давления легко осуществить. Если уровень воды над нулевым излучателем изменяется на h см, то Apdc=pgh, где g - ускорение силы тяжести в см/с, р - плотность воды в г/см®.

Если гидрофон помещен вблизи диафрагмы нулевого преобразователя, то чувствительность гидрофона М определяется по формуле

есс еос idc (2.39)

УИ=-

BLi/A

1 pgh

и не нужно определять Zjyp или какой-либо другой импеданс в системе.

Хотя этот метод наиболее эффективен на низких частотах и в малых камерах, его можно использовать и при других граничных условиях, включая свободное поле. Необходимо только помещать гидрофон достаточно близко к диафрагме нулевого излучателя, чтобы на оба преобразователя действовало одно и то же звуковое давление. Метод применим только к нерезони-рующим гидрофонам, так как в противном случае сопротивление