В большинстве устройств преобразователи подвешиваются на тележках, которые можно перемещать по рельсам, уложенным на платформе. Такое устройство позволяет легко изменять расстояние между излучателем и гидрофоном.

К расположению преобразователей обычно предъявляются четыре основных требования: 1) излучатель и гидрофон должны

]-Балка

Рис. 3.10. Жесткое крепление с противовесом для тяжелой несбалансированной нагрузки. Необозначенные детали те же, что на рис. 3.9.

находиться на одной глубине; 2) расстояние между излучателем и гидрофоном должно быть известно; 3) должно быть известно направление акустической оси каждого преобразователя, 4) если преобразователи поворачивают, то должны быть известны оси вращения.

Все расстояния определяются относительно акустического центра преобразователя. Выбор акустического центра может быть произвольным: за него можно принять любую точку на самом преобразователе или даже вне его. Однако если выбран-йый акустический центр не совпадает с действительным акустическим центром, т. е. воображаемой точкой, из которой исходят

излучаемые звуковые волны, то гидрофон должен располагаться настолько далеко от излучателя, чтобы погрешностью несовмещения выбранного и реального центров .можно было пренебречь. Это значит, что расстояние излучатель-гидрофон должно в 100 или более раз превышать расстояние между действительным и выбранным акустическими центрами. Конечно, на практике акустический центр выбирают как можно ближе к истинному. Положение истинного акустического центра точно известно только для некоторых симметричных излучателей вроде сфер и цилиндров, у которых акустический центр совпадает с центром

РасполозкЕние гибрафона

Рис. 3.11. Проверка закона ослабления давления с расстоянием для нахождения истинного акустического центра.

Вычисленное ослабление с расстоянием=20 Ig (йгМ); Измеренное ослабление с расстоянием=20 Ig { 2 4~ \ .

d-i + t\d

I - предполагаемый акустический центр, - истинный акустический центр-.

геометрической симметрии. За акустический центр поршня принимают центр его передней поверхности. Если преобразователь имеет какую-либо необычную конфигурацию, то положение акустического центра может не быть очевидным. Тогда для его-определения нужно измерить зависимость уменьшения давления от расстояния. Пусть определены значения величины давления на двух расстояниях d\ и di. Если предполагаемое положение акустического центра совпадает с его действительным положением, то отношение измеренных давлений должно подчиняться закону обратной пропорциональности и разность уровней давления должна составлять 201g(d2/rfi)- Если измеренная разность уровней ниже вычисленной, то это значит, что предполагаемый центр смещен вперед. Если разность больше вычисленной, то предполагаемый центр смещен назад. Этот опыт иллюстрирует рис. 3.11. Очевидно, что в случае, когда я d\ ъ. d велики, ошибка, обусловленная Arf, будет мала. Конечно, в этом опыте предполагается, что нет других источников потерь энергии, кроме расхождения (разд. 3.5).

Можно достигнуть высокой точности фиксированной установки преобразователей. Например, легко определить положе-

ние гидрофона с погрешностью в измерении расстояния не более 2%, что приведет к погрешности менее 0,2 дБ в величине уровня звукового давления.

Более существенна, чем ошибки установки преобразователей, неточность ориентации акустической оси. Отклонение акустической оси на 1" может привести к ошибкам порядка нескольких децибел при измерении уровня основного лепестка диаграммы направленности. Поэтому большие преобразователи часто ориентируют акустически, когда направление максимальной чувствительности принимается за направление акустической оси.

гиВрофот

Рис. 3.12. К нарушению закона ослабления Ар, обусловленному ошибкой по глубине Ad, в поле направленного излучателя.

Ошибки в расположении преобразователей по глубине могут привести к необычному явлению - отрицательному ослаблению сигнала с расстоянием. Кажущийся уровень давления будет возрастать, а не уменьшаться при увеличении расстояния, если один из преобразователейимеет острую направленность. Этот эффект иллюстрирует рис. 3.12. На малых расстояниях гидрофон находится ниже основного лепестка излучателя. При увеличении расстояния угол между направлением на гидрофон и осью уменьшается и направление распространения сигнала приближается к максимуму основного лепестка. Увеличение сигнала за счет приближения к максимуму основного лепестка превышает уменьшение сигнала за счет расхождения энергии, что приводит к изменению знака нормального ослабления сигнала.

При записи диаграмм направленности преобразователи всегда вращают вокруг вертикальной оси, причем ориентацию преобразователей в подвеоке меняют, чтобы получить диаграммы в разных плоскостях. Механическое поворотное устройство обычно находится над водой. Исключением являются некоторые глубоководные устройства.

3.4. КРИТЕРИИ МИНИМАЛЬНОГО РАССТОЯНИЯ

Чтобы свести к минимуму интерференцию, обусловленную отражениями, необходимо выбирать минимальное приемлемое расстояние между излучателем и гидрофоном. Критерии