1.1. ЦЕЛЬ КНИГИ

Всем, кто связан с исследованием и использованием глубин океана в военных, промышленных или научных целях, приходится сталкиваться с проблемами локации и связи, весьма отличными от аналогичных проблем в любой другой среде. Водная среда - серьезное препятствие для проникновения в ее толщу человека и аппаратуры. Она практически непрозрачна для лучей видимой и инфракрасной областей спектра, для излучений радио- и СВЧ-диапазонов - всех тех известных нам видов электромагнитного излучения, которые используются для локации и связи в атмосфере и космическом пространстве. Акустические сигналы являются в настоящее время (и, вероятно, останутся в будущем) наиболее эффективным средством передачи информации в воде на расстояния свыше нескольких метров.

Поэтому электроакустические преобразователи являются практически единственным средством для приема звука в воде и в большинстве случаев для генерирования в, ней управляемых акустических сигналов.

Электрические и акустические измерения, описанные в этой книге, служат для градуировки, испытаний или оценки гидроакустических преобразователей, а также для обеспечения непосредственного излучения, обнаружения и измерения акустических сигналов в воде, выражаемых обычно в единицах звукового давления. И те и другие измерения мы будем относить к подводным электроакустическим измерениям.

Потребность 03 подводных электроакустических измерениях возникла в связи с развитием гидроакустических средств военного назначения для навигации, локации, связи, которые в первую очередь дали толчок для разработки методов подобных измерений. Однако определенную роль сыграло и использование звука в жидких средах для ультразвуковой терапии, ультразвуковых методов очистки, линий задержки, измерителей потока жидкости. Возрастающий в последние годы интерес к океанографии и морским наукам еще более усилил значение подводной акустики и электроакустики в научных исследованиях и при решении практических задач. Поскольку человек, проникая на все большие глубины океана, старается освободиться от Стесняющих его электрических -кабелей, электроакустические

ВВЕДЕНИЕ

приборы становятся его глазами, ушами и голосовым аппаратом в воде.

Акустика, особенно гидроакустика,- не очень точная наука. Обычно вторая значащая цифра, получаемая в измерениях, сомнительна, а третья часто не имеет смысла. Точность измерений порядка ±1 дБ (или примерно ±10% от амплитудного значения) в большинстве случаев оказывается вполне достаточной. В определенной степени это объясняется нестабильностью водной среды и неблагоприятной окружающей обстановкой, в которой должны использоваться электроакустические приборы. Если исключить условия работы в лабораториях, вода не является простей; стабильной, однородной, спокойной и безобидной средой, как о ней может сложиться мнение у неспециалиста. Влияния температуры, гидростатического давления, растворенных солей и газов, морских организмов, загрязняющих веществ, пузырьков воздуха, метеорологических и граничных условий являются настоящим бичом для тех, кто занимается гидроакустическими измерениями в океане. Действительно, физико-химические свойства самой воды изучены еще плохо [1-3]. Проектирование приборов, пригодных для длительной работы в воде, до сих пор является молодой областью техники.

Водная среда имеет значительно большую плотность и, следовательно, существенно меньшую податливость, чем воздух. Волновое сопротивление воды в 3500 раз больше, чем воздуха. Эти свойства, а также нестабильность и «агрессивность» большого объема водной среды приводят к тому, что аппаратура для электроакустических измерений в воде нисколько не похожа на ту аппаратуру, которая используется для измерений в воздухе.

В ряде хорошо известных книг [4-15] и в справочных материалах [16] освещаются теория и методы электроакустических измерений, но в очень ограниченной степени или только применительно к акустике воздушной среды. В данной книге автор поставил перед собой задачу дать всесторонний обзор теории и практики подводных электроакустических измерений. Единственным литературным источником в этой узко специализированной области техники были так называемые «красные книги» периода второй мировой войны [17-20], которые широко известны, но к настоящему времени уже устарели.

1.2. КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

История развития методов и техники градуировки подводных электроакустических преобразователей начинается примерно в 1941 г. До того времени интерес к этой области техники был весьма ограниченным и развивалась она слабо. Некоторые