Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Волновод акустический
Участок среды, ограниченный в одном или двух направлениях и служащий для передачи акустических волн

Анимация

Описание

Если некоторая область сплошной среды ограничена в одном или двух направлениях, в ней могут распространяться упругие волны как в виде плоской волны (такой же, как в неограниченных средах), так и в виде нормальных волн, образующихся в результате последовательных отражений от стенок, т.е. реализуются условия волновода (ВВ) или волноводного распространения звука. Примерами ВВ служат слой или труба, заполненные жидкостью или газом, стержни или пластины - твердые ВВ (рис. 1); в последнем случае происходит совместное распространение продольных и поперечных (сдвиговых) волн.

 

Виды акустических волноводов

 

 

 

Рис. 1

 

а - слой;

б - труба;

в - пластина.

 

Гармонические волны, распространяющиеся в ВВ без изменения формы, называются нормальными волнами (НВ). Любое звуковое поле внутри ВВ в области, где источники звука отсутствуют, может быть представлено в виде суперпозиции НВ данного ВВ. По структуре звукового поля каждая НВ представляет собой волну, бегущую вдоль ВВ, и стоячую волну в поперечном направлении. Разные НВ различаются числом и расположением узловых поверхностей давления в поперечном сечении ВВ. В простейшем случае двумерного движения в ВВ, образованном плоским слоем жидкости или газа, который заключен между двумя звуконепроницаемыми стенками, узловые поверхности представляют собой плоскости, параллельные стенкам. Каждой НВ приписывается номер (порядок), равный числу имеющихся у ней узловых плоскостей.

Давление в какой-либо НВ, бегущей вдоль оси х в слое, перпендикулярном оси z, можно представить в виде:

 

pn=Ancos(zz + en)exp(ixx),

 

где n - порядок волны;

Аn - амплитуда;

xn - волновое число НВ, удовлетворяющее уравнению:

 

xn+ zn2=k2,

 

где k = c - волновое число звуковой волны данной частоты в неограниченной среде;

с - скорость звука;

величины en и zn определяются из граничных условий на стенках.

 

Во всех ВВ для каждой НВ (кроме волны нулевого порядка) существует критическая частота, ниже которой волна не распространяется, а превращается в колебание с амплитудой, меняющейся вдоль ВВ по экспоненциальному закону. Все НВ (также кроме волны нулевого порядка) имеют большую дисперсию скорости.

В отличие от упругих волн в неограниченных твердых средах, НВ в пластинах и стержнях удовлетворяют не только уравнениям теории упругости, но граничным условиям на поверхности пластины или стержня. Поэтому характеристики НВ, в частности их упругое поле - распределение напряжений и смещений по поперечному сечению пластины или стержня - существенно сложнее, чем у волн в неограниченных твердых средах. Вместе с тем НВ представляют собой такие же элементарные волны, как продольные и поперечные в неограниченной среде, в том смысле, что любое сложное волновое движение в пластинах и стержнях распадается на сумму НВ, а поток упругой энергии равен сумме потоков всех НВ.

Временные характеристики

Время инициации (log to от -7 до -1);

Время существования (log tc от -7 до 3);

Время деградации (log td от -7 до -1);

Время оптимального проявления (log tk от -1 до 1).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация эффекта

Техническая реализация до того проста, что каждый человек многократно ей пользовался. Привычка прикладывать ухо к рельсу, чтобы определить, идет ли где-то вне видимого горизонта поезд, как раз основана на эффекте волноводного распространения звука в рельсе. Кроме того, можно еще упомянуть детский “телефон” из двух спичечных коробок с натянутой ниткой (в данном случае волноводом является нитка), а также медицинский стетоскоп, также основанный на волноводном распространении звука.

Применение эффекта

Простейшим примером ВВ может служить переговорная труба, соединяющая капитанский мостик с машинным отделением на старых пароходах, а также медицинский стетоскоп. К геофизическим ВВ относятся слои в твердой оболочке Земли, атмосфере и океане (см. ''Океанский волновод''). Особенности распространения упругих волн в геофизических ВВ дают возможность исследовать внутреннее строение Земли, динамику очагов землетрясений и т.д.

Акустические ВВ широко применяются в акустоэлектронике. В них используются как объемные, так и поверхностные волны. ВВ на объемных волнах представляют собой полоски, ленты или проволоку, в которых возбуждаются определенные нормальные волны. Такие ВВ могут служить в качестве линий задержки на большие времена или в качестве дисперсионных линий задержки (см.описание: ''Линии задержки на объемных волнах''). В случае поверхностных волн ВВ выполнены в виде металлических или диэлектрических полосок определенных размеров и сечения (рис. 2).

 

Типы акустических волноводов для поверхностных волн

 

 

Рис. 2

 

Обозначения:

а - выступ;

б - канавка;

в - металлическая пленка.

 

Такие ВВ используют для изменения направления распространения волн и увеличения времени задержки.

 

Литература

 1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Советская Энциклопедия, 1979.- С.400.

 2. Бреховских Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред.- М.: Наука, 1982.

Ключевые слова

  • волна продольная
  • волна поперечная
  • волна нормальная
  • волновод
  • отражение
  • пластина
  • стержень
  • труба
  • элементарные волны
  • энергия упругая
  • энергии поток

Разделы естественных наук:

Акустика
Механические колебания и волны

Используются в научно-технических эффектах:

Полное название / (Краткое название)
Устройства для задержки электрических сигналов, основанные на волноводном распространении звука (Ультразвуковые волноводные линии задержки)
Устройства, для задержки электрических сигналов, основанные на использовании поверхностных акустических волн (Ультразвуковые линии задержки на поверхностных волнах)
Полное название / (Краткое название)

Используются в областях техники и экономики:

2Аналоговые вычислительные машины
2Аппаратура для оптической связи в свободном пространстве
2Аппаратура для световодной связи
2Воздушный транспорт
2Вооружение и военная техника
2Гибридные вычислительные машины
2Квантовая электроника
2Космическая техника и ракетостроение
2Космические системы для связи и навигации
2Линии, сети и узлы связи
2Медицинская техника
2Медицинские технологии
2Оптическая техника
2Оптоэлектронная техника
2Приборы для измерения акустических величин и характеристик
2Приборы для измерения времени и частоты
2Приборы для измерения механических величин
2Приборы для измерения оптических и светотехнических величин и характеристик
2Приборы для измерения электрических и магнитных величин
2Приборы неразрушающего контроля изделий и материалов
2Радиопередающие и радиоприемные устройства
2Робототехника
2СВЧ-техника
2Телевизионная техника
2Телекоммуникационные сети и аппаратура
2Техника, используемая в геофизических исследованиях
2Технологии и техника зашиты от шума, вибрации, электрических и магнитных полей и излучений
2Технологии и техника разведки полезных ископаемых и геологических исследований
2Трубопроводный транспорт
2Устройства для записи и воспроизведения сигналов и информации
2Электроакустическая, ультразвуковая и инфразвуковая техника
2Элементы, узлы и устройства автоматики, телемеханики и вычислительной техники
1Электронная техника радиотехника

Формализованное описание Показать