Непосредственное использование формулы Гельмгольца предусматривает измерение амплитуды и фазы как для давления, так и для градиента давления по всей поверхности S. Однако измерить градиент давления с хорошим пространственным разрешением трудно, ооскольку гидрофоны градиента давления имеют размеры порядка 5-13 см (см. разд. 5.12) и в действительности измеряют градиент давления, усредненный по объему 130-2050 см. При отсутствии гидрофона градиента давления с очень незначительными размерами (чтобы его можно было использовать в качестве зонда) измерить точную величину градиента давления в точке звукового поля невозможно. Чтобы не прибегать к этаким измерениям, в методе DRL допускается, что в точку Q приходят почти плоские волны и

: • jkp{Q). (4.2)

Это приближенное равенство справедливо для поверхностей умеренной кривизны, на которых давление меняется не очень резко. Хортон [6] показал, что для цилиндрических волн оно справедливо, когда диаметр цилиндрического преобразователя превышает длину волны в 5 или более раз. Экспериментальные результаты по градуировке больших цилиндрических и других преобразователей также подтверждают справедливость этого приближения. Тем не менее применимость равенства (4.2) следует проверять всякий раз, когда преобразователь и поверхность S не представляют собой цилиндр или сферу больших размеров.

Второе допушение состоит в том, что расстояние г принимается очень большим. Конечно, это следует автоматически, если уравнение (4.1) используется для расчета диаграммы направленности или чувствительности в дальнем поле. Тогда

где 3 - угол между нормалью и прямой, соединяющей точки Р и Q. Подставляя соотношения (4.2) и (4.3) в уравнение (4.1) и считая величину г приблизительно постоянной, получим

РР)=~-£г\\А +COSР)eirp (Q) as. (4.4)

При проведении какого-либо конкретного измерения величины г ж k принимаются постоянными, амплитуда и фаза звукового давления р (Q) измеряются в дискретных точках на поверхности S, расположенных достаточно близко друг от друга, р рассчитывается для каждой точки Q из геометрических соображений, а р{Р) определяется из (4.4). Если давление р{Р), измеренное

4.3. Применение метода DRL

на акустической оси излучателя, разделить на возбуждающий его ток, то частное от деления будет представлять собой чувствительность преобразователя по току в режиме излучения. При определении диаграммы направленности р (Р) рассчитывается для серии точек, лежащих на дуге окружности, в центре которой помещен излучатель. Очевидно, что эти расчеты весьма трудоемки, поэтому необходимо использовать электронную вычислительную машину. В случае, если программа составлена для конкретной поверхности S, расчеты на вычислительной машине производятся достаточно просто.

4.3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА DRL

Практическое использование метода DRL поясняют некоторые работы Бейкер а [7], проводившего эксперименты с боль-

2 .

Гидро/ран-зоид

Излучающая поверхность

Открытая вода

Рис. 4.2. Эскиз большого цилиндрического преобразователя с гидрофоном-зондом для измерений в ближнем поле на трех указанных уровнях (/, 2, 3) [7]..

шим цилиндрическим преобразователем, изображенным на рис. 4.2. Последний набран из 48 вертикальных полос, расположенных равномерно вокруг оси. Измерения проводились при

возбуждении группы из 12 примыкающих друг к другу вертикальных полос. Поверхность интегрирования была цилиндрической с радиусом на 1,25-длины волны больше радиуса преобра-

480 -135 -30 -% О % Угол поворота

90 135 180"

I 40 %

-180 -135 -3D "to О 45 Угол поворота

3D 135 180°

Рис. 4.3. Примеры графиков, полученных в результате измерений в ближнем поле цилиндрического преобразователя из 12 полос, показывающие положение излучающей поверхности.

зователя, а высота несколько превышала высоту преобразователя. Измерительный гидрофон занимал фиксированное положение на расстоянии 1,25Х от преобразователя, который ловора-чивался вокруг оси шагами по 3,6°. Измерения давления и фазы