(3.16) гарантирует постоянство амплитуды только в поперечном направлении по отношению к направлению распространения волны. Необходимо постоянство амплитуды и в продольном направлении. Чтобы изменение амплитуды между ближними и дальними краями преобразователя не превышало 1 дБ, должно выполняться условие

JC>10D. (3.17>

Изменение амплитуды на 1 дБ не означает, что ошибка измерений тоже будет равна 1 дБ. Повышенное давление на переднем крае преобразователя и пониженное на заднем обычно дают среднее давление в центральной части преобразователя, и. ошибка становится значительно меньше 1 дБ.

Неравенство (3.17) является намного более жестким требованием; чем xD/k, если не выполняется условие DWk. Поскольку лишь немногие преобразователи имеют размеры порядка десяти длин волн или больше, то неравенство (3.17) становится ключевым критерием при проектировании измерительных полигонов и бассейнов. Оно же служит основанием того, что при измерении диаграмм направленности требуются большие расстояния между преобразователями, чем для градуировок.

При измерении чувствительности линейного гидрофона в направлении, параллельном его оси, можно использовать неравенство (3.17). Однако во многих практических случаях можно-использовать меньшие расстояния х по одной из трех причин.

Во-первых, при измерении диаграмм направленности часто-больше всего интересуются частью диаграммы, примыкающей, к акустической оси, скажем в секторе 60° с центром на оси. Выполнение критерия минимального расстояния с заданной точностью требуется лишь в пределах угла поворота от -30° до -1-30°. При этом расстояние между ближним и дальним краями, или разность между xi и Хз, будет меньше D/2 (рис. 3.59), т. е. граница неравенства (3.17) уменьшится вдвое.

Второй практический случай относится в особенности к обычным круглым поршням. Вообразим, что круг на рис. 3.19 изображает круглый поршень, находящийся в ориентации 90 или 270°. Тогда площадь поршня вблизи излучателя, на расстоянии порядка xi, меньше, чем площадь, находящаяся на расстоянии-примерно Х2. Аналогично этому площадь, находящаяся на расстоянии Хз, меньше площади на расстоянии Хг. Поршень эквивалентен линии с чувствительностью, неравномерной по длине: чувствительность в центре наибольшая и постепенно уменьшается к краям. Поэтому разница амплитуд давления на ближнем и дальнем краях круглого поршня окажет меньшее влияние

чем в случае преобразователя с равномерной чувствительностью (как было бы в случае однородной линии или квадратного поршня).

По этим двум причинам критерий, выражаемый неравенством (3.17), можно изменить на следующий:

л:>5£>. (3.18)

Третья причина относится к преобразователям типа толстых цилиндров и таким преобразователям, у которых на часть диафрагмы звук падает под углом 180°. Эта часть диафрагмы находится в акустической тени. Независимо от величины давления свободного поля давление, воздействующее на диафрагму в зоне акустической тени, мало и мало влияет на чувствительность. Следовательно, эффективная толщина преобразователя меньше его истинной толщины, и к нему можно применять менее жесткий критерий типа неравенства (3.18).

Неравенства (3.17) и (3.18) использованы для определения нижних пределов на рис. 3.16 при градуировке неплоских пре-образователей и при измерениях диаграмм направленности.

При условии x5D становится почти безразлично, какое из расстояний Хи Х2 или Хз на рис. 3.19 считается расстоянием между преобразователями. Однако уже было установлено, что в качестве точки отсчета нужно использовать акустический дентр. Поэтрму наиболее естественно выбрать хг, что позволяет, кроме того, в наибольшей степени уменьшить ошибки за счет усреднения давления.

Критерии близости для двух преобразователей, имеющих конечные размеры, определены Сэбином в двух случаях: 1) два круглых порщня разных диаметров [8] и 2) Две параллельные линии одинаковой длины [9]. На рис. 3.20 приведен график оши-бок, обусловленных нарушением критерия минимального расстояния для двух поршней, из работы Сэбина. Кривая Лоо соответствует кривой на рис. 3.146. На рис. 3.21 приведен гра-фик зависимости давления от расстояния для двух линий. Из рис. 3.21 видно, что ошибки не превышают 1 дБ при L/k и пренебрежимо малы при 21,1%.

Ямада [10] исследовал случай двух прямоугольных преобразователей и приводит следующий критерий минимального расстояния для сферической волны:

Х> о+f) 1(1/2)+, . (3.19)

где k - волновое число, W - ширина излучателя, L - его длина, у - отношение ширины гидрофона к ширине излучателя. Предполагалось, что оба прямоугольника имеют одинаковое отноше-

Рис. 3.20. Ошибка Ар, обусловленная недостаточным расстоянием между двумя круглыми поршнями; % - длина звуковой волны в среде; - радиус излучателя, Яг - радиус приемника; A=aila2. Ошибку Ар нужно добавить-к измеренному значению. [8].

0.011 0.06 0,080,1

6 8 10

0.2 0,4 0.Б 0,8 I 2 Расстояние в единицах ll/n

Рис. 3.21. Относительное среднее давление, действующее на гидрофон, в зависимости от расстояния излучатель - гидрофон, когда излучателем и приемником служат две параллельные линии длиной L [9].