К вопросу о расчете акустического поля сферически вогнутого излучателя Текст научной статьи по специальности «Физика»

метрами зданий и сооружений. Созданные нами геоинформационные системы позволяют постоянно вести контроль электромагнитного загрязнения в городе, определять зоны ограничения застройки в различных местах от совокупности объектов, прогнозировать появление санитарно-защитных зон в зависимости от .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Сподобаев Ю.М., Кубанов В.П. Основы электромагнитной экологию. - М.: Радио и связь, 2000. - 240 с.

2. Бузов АЛ., Сподобаее Ю.М.. Электромагнитная экология. Основные понятия и нормативная база. - М.: Радио и связь, 199. - 78 с.

3. Агеева А. Необходимость применения геоинформационных технологий при исследовании электромагнитной обстановки в городе Владивостоке // Международный Форум студентов, аспирантов и молодых ученых стран Азиатско-Тихоокеанского региона.

- , 2010.

Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н. Н.Н. Чернов.

Агеева Анна Александровна

Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. Куйбышева). E-mail: [email protected].

690069, г. Владивосток, ул. Давыдова, д. 6, кв. 47.

Тел.: +79046214444.

.

Ageeva Anna Alexandrovna

The Far Eastern National Technical University.

E-mail: [email protected].

6-47, Davidova Street, Vladivostok, 690108, Russia.

Phone: +79046214444.

Postgraduate Student.

УДК 534.6

Г.М. Грачева К ВОПРОСУ О РАСЧЕТЕ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ СФЕРИЧЕСКИ ВОГНУТОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ*

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование поля сферически сходящегося ультразвукового пучка. Выполнен анализ известных методов расчета поля фокусирующего источника и условий их применимости. Проводится сопоставление решения параболического уравнения теории дифракции с двумя подходами расчета поля - методом интеграла Рэлея и методом Дебая. Экспериментально рассмотрена пространственная структура акустического поля на оси излучателя в зависимости от значения безразмерной кривизны фазового фронта волны. Выполнен сопоставительный анализ экспериментальных данных с теоретическими результатами.

Фокусирующий излучатель; параболическое уравнение; кривизна фронта.

* Работа поддержана грантами ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (контракт № П458) и СКОБ (КиХ1-33029-ХХ-10).

Краткие сообщения

G.M. Gracheva ABOUT QUESTION OF CALCULATION OF THE ACOUSTIC FIELD OF A SPHERICALLY CONCAVE RADIATOR

Theoretical and experimental studies of the field of a spherically converging ultrasonic beam are made. The analysis of known calculation methods of a focusing source field and conditions of their applicability is performed. Comparison of the solution of the parabolic equation of the diffraction theory to two approaches of calculation of a field is carried out. The spatial structure of an acoustic field on an axis of a radiator depending on value of dimensionless curvature of wave phase front is experimentally considered. The comparative analysis of experimental data with theoretical results is performed.

Focusing radiator; parabolic equation; phase front curvature.

Принимая во внимание широкую распространенность на практике для решения инженерных задач в ультразвуковой технологии, гидроакустике, медицинской диагностике и терапии высокочастотных сфокусированных пучков, возникает вопрос точного расчета таких полей.

Существует точное решение волнового уравнения применительно к задаче о звуковом поле фокусирующего источника. Однако для расчета высокочастотных полей его использование затруднено из-за необходимости учета большого числа . . Метод Дебая дает приемлемый результат лишь в окрестности фокуса и при усло-, . экспериментально была подтверждена возможность использования метода Дебая для описания фокальной области и широкоугольных концентраторов. Метод Рэлея для длиннофокусных систем показал высокую точность результатов расчета, а позднее было экспериментально установлено, что интеграл Рэлея дает хорошие результаты и при больших углах фокусировки. К недостаткам данного метода следует отнести наличие аналитического решения для поля только вдоль оси концентратора с равномерным возбуждением. На практике поперечное распределение амплитуды вдоль поверхности излучателя может значительно меняться из-за влияния конструкции излучателя, паразитных мод колебаний, поэтому интересен анализ структуры поля от вида функции амплитудного распределения.

В работе исследуется еще один подход к описанию поля фокусирующих из, . Достоинством метода является возможность проводить расчет амплитуды волны в любой точке приосевой области поля с учетом распределения амплитуды колебаний по поверхности преобразователя [1]. В его основу положено параболическое , .

В работе для разных моделей рассчитаны осевые распределения амплитуды волны, полученные при разной кривизне излучателя 80. Данные, полученные с помощью формулы Дебая, согласуются с результатами расчетов по двум другим подходам лишь в фокальной области. Результаты расчета формулы Рэлея и решения параболического уравнения для разных 80 в области поля z/R0 > 1 (г - осевая координата пучка, R0 - радиус кривизны излучателя) практически совпадают, а вблизи излучателя (z/R0 ^ 0) различия моделей усиливаются. Отличия данных моделей обусловлены тем, что решение параболического уравнения получено для , -ческому фронту волны. Рассмотрено влияние формы амплитудного распределения

на структуру поля. Получено, что неравномерность распределения амплитуды проявляется на больших (z/R0 > 1) расстояниях и вблизи локальных минимумов.

Проведено экспериментальное исследование поля пьезокерамического излучателя в форме вогнутой чаши. Результаты эксперимента для разных 80 хорошо согласуются с данными расчета по трем моделям в области фокуса пучка.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. . ., . ., . .

сферически сходящегося волнового пучка // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2009.

- № 6 (95). - С. 65-71.

Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н. С Л. Тарасов.

Грачева Галина Михайловна

Технологический институт федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.

E-mail: [email protected].

347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.

.: 88634371795.

.

Gracheva Galina Mikhajlovna

Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Autonomous Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.

E-mail: [email protected].

44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928, Russia.

Phone: +78634371795.

Postgraduate Student.

24S