330-

150-

160-

J50-

Рис. 2.50. Номограмма для расчета индекса направленности [50].

Рис. 2.50, нанесенный на кальку, помещается на измеряемую диаграмму направленности. Пиковое значение осевого уровня чувствительности (или 201gpo) совмещается с нулевым полярным углом и с радиальным уровнем на верхней границе бланка, как показано штриховой диаграммой. Для нахождения 1р (Эг)/роР sin 9i прилюбом угле 9г нужно найти точку пересечения радиальной прямой, соответствующей данному значению Qi, с контуром диаграммы. Положение точки пересечения определяется по шкале на координатных кривых. Например, при 9г=20°, или 1 = 4, на рис. 2.50 точка пересечения находится на кривой 0,009. Следовательно, [р (20°)/poF sin 20°=0,009. Такой отсчет делается через регулярные интервалы, скажем 5°, во всем промежутке от О до 180°; всего получается 37 измерений. Величина регулярного интервала А9 должна быть выражена в радианах, так что Л9=зт/36. Если j = [p(9i)/poF sin 9,, или числу, считанному по шкале криволинейных координат рис, 2.50, то приближенное выражение для (2.87) принимает вид

Н,=2ША1, (2.89)

что в рассматриваемом примере дает

2. . (2.90)

Диаграмма должна быть записана так, чтобы уровень ее при

9 = 0 или в опорном направлении располагался или на верхней линии бланка, или на одном из дискретных уровней на 10, 20, 30 и т. д. дБ ниже верхней линии. Радиальная шкала содержит

10 дБ на деление (обычно на 1 дюйм, т. е. 4 дБ на 1 см). Если уровень диаграммы направленности, соответствующий 9 = 0, находится на уровне -10 дБ, то все значения, считанные со шкалы криволинейных координат, должны быть умножены на 0,1. Если уровень, соответствующий 9 = 0, равен -20 дБ, то считанные со шкалы значения нужно умножать на 0,01 и т. д. Отметим, что при 9 = 0 всегда Ло=0, так как sin0°=0.

Угол 9=0 соответствует оси симметрии или, в общем случае, опорному направлению независимо от того, является ли оно направлением максимальной чувствительности (акустической

значения интеграла в формуле (2.87) с помощью суммирования, т. е. вместо интеграла подставляется сумма

осью). Если ось симметрии не совпадает с опорным направлением, то при вычислении Di 6 = 0 принимается за ось симметрии, а затем вводится поправка. Поправка в децибелах равна разности между уровнем в опорном направлении и уровнем в направлении оси симметрии. Наиболее типичным примером такого случая является диаграмма направленности однородной линии или тонкого цилиндра. Она имеет форму тороида, или «бублика». Ось симметрии совпадает с этой линией или с осью цилиндра, а опорное направление обычно выбирается перпендикулярно к этой оси. Тогда интенсивность в направлении линии или оси симметрии очень мала - меньше, чем средняя интенсивность. Это приводит к дробному значению или отрицательному Di. После того как к Di добавляется большая разность между высоким уровнем чувствительности в направлении нормали к линии и малым уровнем в направлении, параллельном линии, Di становится положительным.

Лаборатория электроники ВМС и фирма «Сайентифик Атланта» создали аналоговую систему для вычисления интеграла

j[p(9)/poPsine rfe. В Лаборатории гидроакустических измерений ВМС для численного интегрирования использовалась небольшая цифровая вычислительная машина.

Случай 3. Когда диаграмма направленности не совпадает ни с одной из идеальных диаграмм, как в случае 1, и не имеет оси симметрии, как в случае 2, задача интегрирования чрезвычайно усложняется. Если преобразователь не обладает круговой симметрией, но симметричен в том смысле, что его правая и левая или верхняя и нижняя части являются зеркальными отображениями одна другой, то можно использовать процедуру усреднения. Тогда измеряются диаграммы направленности в нескольких плоскостях, проходящих через ось симметрии, и каждая обрабатывается, как в случае 2. Вычисляется среднее значение Rq. (Нельзя усреднять Di в децибелах!) Когда вовсе нет симметрии, приходится выполнять длительную и трудоемкую процедуру трехмерного , графического интегрирования, но к ней прибегают редко.

Заменой графическому или электронному интегрированию может служить метод диффузного поля, который эквивалентен акустическому интегрированию. Диффузным полем называется поле, в котором среднее по времени значение среднеквадратичного звукового давления везде одинаково, а поток энергии во всех направлениях равновероятен. Чувствительность гидрофона в диффузном поле равна отношению среднего по времени выходного напряжения к звуковому давлению в диффузном поле. Таким образом, чувствительность в диффузном поле - это чувствительность гидрофона в свободном поле, усредненная по