ПО себе является хорошим поглотителем, и деревянные бассейны используются в различных областях техники, так как они дешевле других. Наибольшую популярность приобрели бассейны из кедра, красного дерева и кипариса.

Основным вопросом при конструировании и использовании бассейна является его частотный диапазон. Необходимый размер бассейна, грубо говоря, пропорционален длине волны акустического сигнала. Естественно, что основное внимание уделяется наибольшим длинам волн, ограничивающим частотный

Устройство dJisi поворота на 360°

Рис. 3.55. Разрез заглушённого бассейна, рассчитанного на работу при гидростатических давлениях до 70 • 10 Па и принадлежащего Лаборатории гидроакустических измерений ВМС, Орландо (штат Флорида). 1 дюйм=2,54 см.

диапазон снизу. Не существует простого ответа на вопрос: какого размера должен быть бассейн, чтобы его можно было использовать на частоте 1 кГц? Размер бассейна зависит от длительности импульсов, частоты их повторения и расстояния излучатель- гидрофон. Эти величины в свою очередь зависят от типа проводимых измерений, их точности, размера преобразователя и его добротности Q, частоты, чувствительности, типа измерителя напряжения и снижения отражений на границах водоема.

Если используется импульсный режим работы, то форма бассейна не имеет значения. Ограничивающим фактором является расстояние до отражающей поверхности, ближайшей к пути распространения прямого акустического сигнала от излучателя до гидрофона.

Чтобы получить некоторые простые критерии для выбора размеров бассейна, можно сделать ряд упрощающих, но реалистичных допущений. Первое из них (рис. 3.56) состоит в том.

ЧТО ближайшая отражающая граница расположена или параллельно акустическому пути прямого сигнала (боковая стенка, дно, поверхность), или перпендикулярно ему (торцевые стены).-Согласно второму допущению, поглощение на границе служит в основном для быстрого затухания реверберации в промежутке между импульсами. Многие неотражающие покрытия., особенно на низких частотах, эффективны только частично. Отражения ослабляются, но не устраняются. Импульсная мето-

Р и с. 3.56. Пути прямого и отраженного сигналов в измерительном бассейне; d - требуемое расстояние между преобразователями.

дика работы (разд. 3.8) основана на том, что разность путей распространения первого прямого и первого отраженного импульсов больше, чем длина импульса. Это значит, что гидрофон должен успеть принять установившуюся часть прямого импульса до того, как передний фронт отраженного импульса достигнет гидрофона. Минимальная разность путей составляет тогда т секунд или ст метров, где с - скорость звука в воде в м/с. Минимальную длину L и ширину (или глубину) W бассейна тогда можно вычислить по рис. 3.56:

Z=rf-fcc,. (3.26)

W= [(c?-f СС)2- 6f2]V. (2cfcx + A2)4 (3.27)

Эти основные уравнения можно связать с параметрами преобразователя, используя дальнейшие допущения.

Чтобы импульс достиг установившегося состояния, требуется Q периодов, где Q характеризует весь тракт излучения, а не только излучатель. Поэтому можно предполагать, что минимальная требуемая длина импульса составляет Q периодов, или Q% метров, в тех случаях, когда размеры диафрагмы преобра-

зователя бесконечно малы в направлении распространения звука. Когда это не так, длину импульса необходимо увеличить, чтобы покрыть весь преобразователь эффективным установившимся сигналом.

При выборе длины импульса равной Q периодам возникает вопрос о точности измерений. На рис. 3.57 показано асимптотическое приближение к установившемуся состоянию. В точке, где n/Q=l, амплитуда еще на 0,4 дБ, или на 4,5%, занижена.

0,7 ,0,3

Рис. 3.57. Амплитуда звукового давления от резонансного излучателя, возбуждаемого ступенчатым электрическим импульсом. Кривые построены по

itn/Q

уравнению рп1Ро=1 - е , где ро - установившееся значение давления

(п - со), Рп - Давление после п периодов, Q - добротность преобразователя. Пунктиром показан спадающий переходный процесс. Заштрихованная область соответствует форме импульса при n=Q.

Лучшую точность можно получить при использовании более длинных импульсов, но за счет увеличения размеров бассейна, что видно из уравнений (3.26) и (3.27).

При длине импульса, равной Q периодам, предполагается, что система .измерения напряжения сможет работать с пилообразным импульсом, использованным на рис. 3.57.

Следующее допущение заключается в том, что один из преобразователей считается малым по сравнению с длиной волны, - например, используется точечный гидрофон. Другой преобразователь может быть большим, но его максимальный размер не должен превышать пяти длин волн. Теоретические диаграммы направленности поршневых преобразователей размером в пять длин волн показаны на рис. 3.58. Ширина основного