так и мозаичных, набранных из небольших плоских элементов, быстро развивается. Подобные сферы, обладая большой излучающей поверхностью на единицу объема, могут использоваться в качестве низкочастотных излучателей.

Другой возможностью увеличить чувствительность в диапазоне низких частот является использование оболочки в качестве резонатора Гельмгольца [22]; На рис. 5.21 приведена характеристика чувствительности одного из таких экспериментальных преобразователей, сконструированного Симсом.

5.9. ТИПИЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ .

Начиная с 1945 г. разработка в США широкополосных излучателей для измерительных целей в значительной степени ограничивалась рамками Лаборатории гидроакустических измерений ВМС, которая в настоящее время реорганизована в Отделение гидроакустических измерений Научно-исследовательской лаборатории ВМС. В период второй мировой войны фирма «Белл» начала разработку электродинамических и пьезоэлектрических излучателей, используя технологический опыт, накопленный в технике звукозаписи и связи. Эта работа проводилась по контракту с Лабораторией гидроакустических измерений отделения военных исследований Колумбийского университета. В 1945 г. разработка гидроакустических излучателей была передана ВМС. Фирма /<Браш девелопмент» (в настоящее время являющаяся частью фирмы «Кливайт») в период второй мировой войны была основным производителем таких пьезоэлектрических кристаллов, как сегнетова соль и ADP; ею были разработаны также несколько типов широкополосных кристаллических излучателей. После второй мировой войны разработка излучателей на фирме была по существу прекращена, хотя она продолжала оставаться основным поставщиком кристаллов и керамики.

Все типичные конструкции излучателей, описанные ниже, разработаны в Лаборатории гидроакустических измерений ВМС. Некоторые из них изготовлены для этой лаборатории по контрактам и выпускаются серийно, однако со ссылкой на разработчика- Лабораторию гидроакустических измерений ВМС (USRL).

Большей частью эти излучатели USRL (а также гидрофоны USRL) приобретаются во временное пользование организациями ВМС и подрядчиками в Лаборатории гидроакустических измерений ВМС (в настоящее время - Отделении гидроакустических измерений Научно-исследовательской лаборатории ВМС) согласно официальной и продолжающейся программе поставок.

На сегодняшний день в ВМС для решения различных практических задач используется около 1000 измерительных гидрофонов и излучателей.

Все рассмотренные здесь излучатели являются относительно современными. Предшествующие им образцы периода второй мировой войны уже не используются, их описание имеется в литературе [23].

5.9.1. Тип F27

Преобразователь USRD типа F27 был разработан как широкополосный однонаправленный излучатель, предназначенный для градуировки в диапазоне частот от 1 до 40 кГц и для устойчи-

Корпус из латуни

}<абельиый

Рис. 5.22- Обратимый преобразователь USRD типа F27 для диапазона высоких звуковых и низких ультразвуковых частот. Описание см. в тексте.

вой работы в интервале температур 1-35 °С при гидростатических давлениях до 350 • 10 Па. Он может также использоваться как гидрофон и как взаимный преобразователь при градуировке методом взаимности.

Конструкция излучателя показана на рис. 5.22. Чувствительный элем.ент состоит из 55 дисков метаниобата свинца (У на рис. 5.22) диаметром 25 мм и толщиной 5,6 мм, каждый из которых прикреплен к вольфрамовой плате-подложке (5), имеющей

диаметр 25 мм и толщину 12,5 мм. Элементы преобразователя составлены в виде круговой рещетки диаметром приблизительно 23 см. Вольфрамовые платы-подложки, на которых удерживаются элементы, запрессованы в бутиловую резину (5), предо-храняющук} тыльную сторону преобразователя от проникновения воды. Переднее акустическое окно (2) также изготовлено из бутиловой резины. Преобразователь заполнен касторовым маслом {4).

Частота, кГц

Рис. 5.23. Типичная частотная характеристика чувствительности преобразователя F27 по току в режиме излучения.

Типичная характеристика чувствительности по току в режиме изл«1ения показана на рис. 5.23. Преобразователь испытан при статическом давлении до 345-10 Па, но в этой книге методы его акустической градуировки при таком давлении не рассматриваются. Преобразователь стабилен в диапазоне частот от 1 до 20 кГц при давлениях до 70-10 Па и в интервале температур от 3 до 25 °С. В диапазоне 20-35 кГц чувствительность изменяется на 1 дБ при тех же самых интервалах температуры и статического давления.

Направленность преобразователя F27 приблизительно такая же, как у неэкранированных однородных поршневых излучателей, если не считать обратного излучения, показанного на рис. 5.24. Преобразователь резонирует на частоте значительно выше 40 кГц, но он не очень приемлем на высоких частотах, поскольку диаграмма направленности становится слишком острой. К тому же на высоких частотах любой преобразователь, состоящий