ЛИЧИНЫ 2nfAxlc на 2п радиан:

2тгА/Ал;/с=2тг,

После нахождения Ах по измеренному значению Af с помощью уравнения (3.24) его можно сравнить с различными размерами, характеризующими эксперимент, например с глуби-

(3.23) (3.24)

Поверхиость

Изл.

Гидр.

Рис. 3.42. Диаграмма для расчета" разности хода Дл:"для первого отражения от поверхности.

НОЙ бассейна или с расстоянием между преобразователями. Таким образом обнаруживается источник помехи и принимаются меры к его устранению. Для наводки время распространения практически равно нулю, и поэтому Ах просто равно расстоянию d между излучателем и гидрофоном. При наличии стоячих волн между излучателем и гидрофоном Ax=2d. При отражениях от границ Ах зависит от геометрии бассейна и расположения в нем преобразователя. Для первого отражения от поверхности, показанного на рис. 3.42,

Ax=2[A2-f (cf/2)2]/-cf. (3.25)

Кривые на рис. 3.43 представляют собой графики уравнения (3.25) при x=d и x=2d. Они помогают распознавать три распространенных типа волновых помех.

Если бы шкала по оси ординат на рис. 3.41 была линейной, а не логарифмической, то амплитуда осцилляции менялась бы примерно синусоидально. При этом прямой сигнал равняется среднему значению максимальной и минимальной амплитуд. Пунктирная кривая на рис. 3.41 найдена путем вычисления арифметического среднего. Методика, графические пособия и бланки для выполнения этой операции описаны в разд. 6.3.2 и приведены на рис. 6.3-6.5.

Из рис. 3.41 видно, что интерференция уменьшается с увеличением частоты. Это типично для отражений от поверхности, поскольку при увеличении частоты преобразователи становятся более направленными. Для возникновения стоячих волн между двумя плоскими преобразователями их волновые размеры должны быть достаточно велики, чтобы они были хорошими

отражателями, и их диафрагмы должны быть параллельны между собой с точностью до долей длины волны. Конечно, стоячие волны обычно возникают в верхней части звукового и

Ю,Ог

150 - Ш d, см

Рис. 3.43. Кривые для. распознавания помех, /--наводка: Af-cjd - частотный интервал (Гц), где с-скорость звука в воде (1,5- 10 см/с), d - расстояние между преобразователями (см). 2- стоячие волны: Af=cl2d. 3 - поверхностные отражения: A/=c/[2(A2-f-dV4) -rf], где Л -глубина (см).

в нижней части ультразвукового диапазонов частот. Сигнал на- • водки обычно не зависит от величины амплитуды акустического сигнала, поэтому ее присутствие более заметно при .малом акустическом сигнале. Например, при градуировке резонансного -гидрофона наводка может быть заметна ниже и выше резонанса, но не на самом резонансе, где акустический сигнал велик и отношение амплитуды наводки к амплитуде сигнала мало.

Описанные характеристики помех помогают распознавать их и исключать их влияние.

В мелких озерах имеются две отражающие границы: дно и поверхность. В этом случае интерференция особенно ярко выражена, и обычно она определяет низшую рабочую частоту градуировки. На рис. 3.44 приведен пример экспериментальных результатов. Сигнал помехи в действительности является суммой многократных отражений от дна и поверхности [3]. Здесь-по-прежнему имеется заметный интервал периодичности Af по частоте. На рис. 3.44 Af=200 Гц. Амплитуда результирующег»

0,5 W Частота, кГц

Рис. 3.44. Выходное напряжение гидрофона в случае, когда излучатель и гидрофон установлены на равных расстояниях от поверхности воды и дна,, покрытого пузырьками. Расстояние между преобразователями равно /в глу-- бины водоема. Чувствительности излучателя и гидрофона постоянны. .

сигнала теперь меняется не синусоидально, а представляет собой последовательность зубцов и пиков. Для выделения прямого сигнала на рис. 3.44 трудно применять метод, иллюстрируемый рис. 6.3.

Четвертый тип помехи встречается только в гидроакустике. Это резонирующие пузырьки газа. Под пузырьками газа здесь понимаются не только сферические пузырьки, свободно плавающие в воде, но и небольшие количества газа, содержащиеся в отверстиях, трещинах, прорезях головок винтов и т. д. Пузырек, возбуждаемый на его резонансной частоте, сильно колеблется, переизлучая звуковые волны и оказывая заметное влияние па площади, примерно в 20 000 раз большей его поперечного сечения [16]. Резонансная частота сферического воздушного пузырька пропорциональна квадратному корню из абсолютного давления и обратно пропорциональна статическому радиусу [16]. В качестве удобного ориентира укажем, что пузырек