Рассеяние волны разностной частоты на нестационарной структуре газовых пузырьков в воде Текст научной статьи по специальности «Физика»

ют судить о возможности его использования для экологического мониторинга водоемов.

Рис. 1. Характеристика направленности антенны ГБО в вертикальной плоскости

Рис. 2. Характеристика направленности антенны ГБО в горизонтальной плоскости

Рис. 3. Эхограмма участка дна с затоп- Рис. 4. Эхограмма участка дна с вымыленным корпусом судна тым коллектором

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Воронин В.А., Тарасов С.П, Тимошенко В.И. Гидроакустические параметрические системы. - Ростов-на-Дону,: Ростиздат, 2004.

РАССЕЯНИЕ ВОЛНЫ РАЗНОСТНОЙ ЧАСТОТЫ НА НЕСТАЦИОНАРНОЙ СТРУКТУРЕ ГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ В ВОДЕ

И. А. Кириченко, С. С. Коновалова

Представлены результаты экспериментальных исследований рассеяния волны разносной частоты на нестационарной структуре газовых пузырьков, создаваемой в ближнем поле параметрической излучающей антенны. Полученные поперечные

распределения волны разностной частоты и волн накачки, рассеянных на слое воздушных пузырьков, имеют характерный для обратного объемного рассеяния вид, они практически равномерны и не имеют явно выраженных максимумов.

Наличие неоднородностей приводит как к изменению акустических характеристик водной среды, так и к появлению таких физических процессов, как рассеяние. Совокупность процессов меняет пространственные характеристики поля акустических волн по сравнению с полем в однородной среде. Образование рассеянного акустического поля в водной среде с нестационарной структурой газовых пузырьков, с , -ной частоты (ВРЧ), а с другой - позволяет осуществлять дистанционное зондирование таких неоднородностей с целью определения их пространственных и акустических характеристик. Поле, рассеянное нестационарным слоем этих пузырьков, в ряде случаев практически неотделимо от поля, рассеянного неровностями поверхности .

достаточно большое число исследовательских работ [1 - 6].

На рис.1 показана геометрия эксперимента. Слой газовых пузырьков 4 располагался на расстоянии 2 м от поверхности преобразователя накачки 1, с которым была совмещена приемная антенна 2. Измерительный гидрофон 3 располагался в измерительном гидроакустическом бассейне 5 перед слоем воздушных пузырьков на 1 3 . -

цессе экспериментальных исследований измерялись поперечные распределения амплитуды звукового давления ВРЧ рассеянных на слое газовых пузырьков, создаваемых в измерительном гидроакустическом бассейне.

.1.

С целью выяснения неко-

,

влияние на формирование ВРЧ в среде с нестационарной структурой , -вание поперечные распределения ВРЧ и исходных волн накачки, рассеянных на слое воздушных .

.2 -

сеяния ВРЧ, а на рис. 3 - поле

, -.

5

32

16

8 кГц

.2. , -

ционарной структурой газовых пузырьков

Для сравнения результатов, показанных на рис.1, 2, необходимо учитывать разницу в коэффициенте усиления приемного тракта при исследовании процессов прохождения и рассеяния, составляющую 18 дБ. Результаты сравнения показывают, что амплитуда рассеянных на слое волн на 18 - 20 дБ меньше, чем прошедших

. , -ных на слое воздушных пузырьков, имеют характерный для обратного объемного , -симумов. Это связано с тем, что пространственные размеры создаваемого в гидроакустическом бассейне слое воздушных пузырьков значительно превышают пространственные размеры излучаемого акустического сигнала.

128 кГц

160 кГц

Рис.3. Поперечные распределения волн накачки, рассеянные в среде с нестационарной структурой газовых пузырьков

Из представленных на рис. 2 и 3 поперечных распределений амплитуды ВРЧ и волн накачки, рассеянных в среде с нестационарной структурой газовых пузырь, , -кового давления на уровне 4 - 6 дБ. Временная зависимость амплитуды ВРЧ, измеренная в процессе исследований, содержит флуктуации уровня звукового давления. Закономерность изменений связана, по всей видимости, с процессами формирования объемной области газовых пузырьков в среде, изменением радиусов пузырьков внутри области их существования и нестационарностью границ создаваемой области.

Анализ результатов экспериментальных исследований позволяет сделать вывод о том, что присутствие в области нелинейного взаимодействия объемной области ,

излучаемого импульса и длины акустических волн участвующих в нелинейном взаи-, , волн накачки и ВРЧ, прошедших через слой, так и рассеянных на слое. В поперечном , -мы. Наблюдаются пространственно-временные флуктуации уровня звукового давления ВРЧ и исходных волн накачки как прошедших через среду с нестационарной структурой газовых пузырьков, так и рассеянных на неоднородностях среды. Поперечное распределение ВРЧ с повышением частоты имеет более изрезанный вид, что связано с тем, что длина волны в этом случае становится соизмеримой с резонансными размерами воздушных пузырьков.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Акултев В.А., Буланов В.А., Клепин С.А. Акустическое зондирование газовых пузырьков в морской среде // Акуст. журн. 1986. Т. 32. №3. С.289-295.

2. . ., . . -

ских и шумовых волн в слабодиспергирующих средах // ЖЭТФ. 1974. Т. 67. Вып. 5(11). С.1903 - 1911.

3. . . // .

журн. 1969. Т. 15. №1. С.25 - 27.

4. . ., . .

для проведения экологического мониторинга водной экосистемы / Известия ТРТУ, №2. 2001. С.100 - 104.

5. Акустика океанаШод ред. Бреховских Л. М. - М.: Наука, 1974. 694 с.

6. . ., . ., . ., . . -ского вихря направленным параметрическим излучением // Акуст. журн. 1993.

Т. 39. №1. С.173 - 176.

О ВОЗМОЖНОСТИ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИМПЕДАНСА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

АЛ. Куценко

Мировой океан (порядка 60% поверхности нашей планеты) притягивает все большее внимание со стороны человечества. Его минеральные и биоресурсы намного превышают освоенные человечеством ресурсы суши. Именно поэтому в программах дальнейшего индустриального развития многих стран мира заложена долгосрочная программа освоения ресурсов Мирового океана. Подобно гонке вооружений сейчас наблюдается гонка средств, позволяющих проводить разведку морского дна и разработку природных ископаемых, находящихся на дне океана.

Первостепенной и наиболее актуальной на нынешний момент является задача картографирования морского дна. На основе подробных карт производится оценка наличия полезных ископаемых и закрепление этого места за стороной, нашедшей эти залежи. Такое картографирование на нынешний момент производится, как правило,

. : контактное и бесконтактное. В случае контактного исследования производится забор грунта и его химический и физический анализ, что делает эту методику весьма трудоемкой и дорогостоящей. Исследования же бесконтактными методами позволяют значительно сократить время анализа, уменьшить количество заборов грунта и т.д. В основе таких методов лежит использование акустических волн, которые хорошо распространяются в водной среде и имеют ряд преимуществ по сравнению с другими . -роакустической аппаратуры, предназначенной для исследования дна (профилогра-).

В подобных гидроакустических приборах излученный акустический сигнал изменяет свою структуру после отражения, и по анализу этих изменений в сигнале судят о физических свойствах исследуемых донных осадков. Поэтому одной из приоритетных задач при создании гидроакустической аппаратуры такого класса является задача исследования взаимодействия акустических волн с границами раздела. Особо, ,

. -, ,