RU1768319C - Method for parametric radiation of acoustic vibrations - Google Patents
Method for parametric radiation of acoustic vibrationsInfo
- Publication number
- RU1768319C RU1768319C SU894725851A SU4725851A RU1768319C RU 1768319 C RU1768319 C RU 1768319C SU 894725851 A SU894725851 A SU 894725851A SU 4725851 A SU4725851 A SU 4725851A RU 1768319 C RU1768319 C RU 1768319C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- plate
- medium
- radiation
- waves
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к гидроакустике , а именно к способам параметрического излучени звука, и может быть использовано при создании систем акустического зондировани толщи и дна океана. Способ заключаетс в возбуждении двум сосредоточенными силами в твердотельном волноводе в форме пластины изгибных колебаний. За счет изменени частот возбуждени при обеспечении соответстви приведенного значени амплитуды звукового давлени в дальней зоне указанному математическому выражению реализуетс управление диаграмммой направленности параметрического излучател . 2 ил.The invention relates to hydroacoustics, in particular to methods for parametric sound emission, and can be used to create systems for acoustic sounding of the thickness and bottom of the ocean. The method consists in exciting two concentrated forces in a solid-state waveguide in the form of a plate of bending vibrations. By varying the excitation frequencies while ensuring that the reduced value of the sound pressure amplitude in the far zone matches the specified mathematical expression, the radiation pattern of the parametric emitter is controlled. 2 ill.
Description
Изобретение относитс к гидроакустике , а именно к способам параметрического излучени , и может быть использовано при создании технических систем дл акустического зондировани толщины и дна океана .The invention relates to hydroacoustics, in particular to methods of parametric radiation, and can be used to create technical systems for acoustic sounding of the thickness and bottom of the ocean.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению вл етс способ параметрического излучени , реализованный в параметрическом излучателе на поверхностных волнах .The closest in technical essence and the achieved effect to the invention is the method of parametric radiation, implemented in a parametric emitter on surface waves.
Этот способ включает формирование двух высокочастотных полей накачки с частотами ш и ип посредством возбуждени в твердотельном волноводе двух поверхностных рэлеевских волн с фазовыми скорост ми , превышающими скорость звука в среде.This method involves the formation of two high-frequency pump fields with frequencies w and un by excitation in the solid-state waveguide of two surface Rayleigh waves with phase velocities exceeding the speed of sound in the medium.
Недостатками этого способа вл ютс :The disadvantages of this method are:
невозможность осуществлени управлением диаграммой направленности, чтоthe inability to control the radiation pattern that
св зано с посто нством угла излучени накачки и вл етс пр мым следствием отсутстви дисперсии у рэлеевских волн;due to the constant angle of the pump radiation and is a direct consequence of the lack of dispersion in Rayleigh waves;
сложность реализации, состо ща во введении дополнительного элемента - периодически неровного участка на поверхности волновода дл обеспечени трансформации объемных волн в поверхностные , и снижение при этом эффективности в результате потери энергии при трансформации .the difficulty of implementation is the introduction of an additional element — a periodically irregular portion on the surface of the waveguide to ensure the transformation of body waves into surface waves, while reducing efficiency due to energy loss during transformation.
Целью изобретени вл етс упрощение способа и обеспечение возможности управлени диаграммой направленности.The aim of the invention is to simplify the method and to provide the ability to control the pattern.
Способ реализуетс с помощью твердотельного волновода (фиг.1), выполненного в форме пластины толщиной h и длиной Ц в котором сосредоточенным источником возбуждают колебани ,бигармонические во времени.The method is implemented using a solid-state waveguide (Fig. 1), made in the form of a plate of thickness h and length C in which oscillations biharmonic in time are excited by a concentrated source.
Материал и толщина h пластины выбираютс из услови возбуждени в пластинеThe material and thickness h of the plate are selected from the condition of excitation in the plate
(Л(L
СWITH
vj оvj o
0000
0000
юYu
изгибных волн в заданном диапазоне частот с фазовыми скорост ми Cph, превышающими скорость звука в жидкости С0. А длина L и ширина пластины S должны быть много больше длин возбуждаемых изгибных волн. bending waves in a given frequency range with phase velocities Cph exceeding the speed of sound in a liquid C0. And the length L and the width of the plate S should be much longer than the lengths of the excited bending waves.
В пластине при воздействии на нее сосредоточенным источником возбуждаютс волны, описываемые уравнени ми Тимошенко - Миндлина,In a plate, when a concentrated source acts on it, waves are excited that are described by the Tymoshenko-Mindlin equations,
При этом благодар дисперсии изгиб- ных волн и дисперсии их фазовой скорости не могут выполн тьс услови фазового (пространственного и временного) синхронизма . In this case, due to the dispersion of the bending waves and the dispersion of their phase velocity, the conditions of phase (spatial and temporal) synchronism cannot be satisfied.
0)1 - 0)2 WBp4, К1-К2 Квр4,(1) 0) 1 - 0) 2 WBp4, K1-K2 Kvr4, (1)
При выполнении этих условий происходит эффективна перекачка энергии из волн, накачки в волну разностной частоты.When these conditions are met, energy is transferred efficiently from the waves and pumped into the wave of the difference frequency.
Задача о нахождении звукового пол разностной частоты решаетс методом последовательных приближений. Волны первого приближени - волны накачки предполагаютс при этом слабозатухающими и не учитываютс дифракционные эф- фекты. В дальней зоне (KaR 1) звуковое поле давлени волн разностной частоты имеет следующее выражение:The problem of finding the sound field of the difference frequency is solved by the method of successive approximations. Waves of the first approximation - pump waves are assumed to be weakly damped and the diffraction effects are not taken into account. In the far zone (KaR 1), the sound pressure field of the differential frequency waves has the following expression:
Ј FiF2Koi Ko2 .( . Ј FiF2Koi Ko2. (.
2(2 уро&2 (2 lessons &
RR
Я/4 l(v)/I / 4 l (v) /
Vi(v )V2(v)sin v dv;Vi (v) V2 (v) sin v dv;
о +| Кй(СОЗУСОЗУ-1)2+К2ггз п2У51 П2 /o + | Ky (SOZOZOZU-1) 2 + К2ггз п2У51 П2 /
При этом выражение (3) определ ет диаграмму направленности параметрического излучател . Под интегралом стоит произве- дение трех острых функций : Vi(v),V2(v) - диаграммы направленности накачки и 1/V7... Острота последнего сомножител Moreover, expression (3) determines the radiation pattern of the parametric emitter. Under the integral is the product of three sharp functions: Vi (v), V2 (v) - pump radiation patterns and 1 / V7 ... The sharpness of the last factor
св зана с возникновением фазового синх ронизма между волнами накачки и волнойdue to the appearance of phase synchronism between the pump waves and the wave
разностной частоты, распростран ющихс в направлении излучени v. Очевидно, что такое резонансное поведение имеет место при условии, когда на длине затухани укладываетс много длин волн сг«К и в наиболее типичном дл реальных ситуаций случае не очень острых диаграмм на1фав- ленности волн накачки и слабого затухани а« КЈ, результат выгл дитdifferential frequency propagating in the direction of radiation v. Obviously, such a resonant behavior takes place under the condition that many wavelengths cr К K fit in the damping length and in the most typical case of not very sharp diagrams of the pump wave and weak attenuation a Ј KЈ, the result is as follows
Р ЈQFrF2-KorKo2 V1 (v) w (v) e «Kf -адP ЈQFrF2-KorKo2 V1 (v) w (v) e “Kf -ad
R R
(4)(4)
GG
55
10 1510 15
20 25 20 25
30thirty
3535
4ч 4h
50fifty
На фиг.2 приведены численные расчеты диаграммы направленности параметрического излучател конкретного материала пластины - стали. Вычисл лась величина (e QKoi Ko2 h2/2/CbCo3}l Vi V21, иллюстрирующа угловое распределение волны разностной частоты в зависимости от частот накачки.Figure 2 shows the numerical calculations of the radiation pattern of a parametric emitter of a particular plate material - steel. The quantity (e QKoi Ko2 h2 / 2 / CbCo3} l Vi V21 was calculated, illustrating the angular distribution of the difference frequency wave as a function of the pump frequencies.
Вычислени проводились при частоте ,5 и частоте Ш2, измен ющейс от СУС доThe calculations were carried out at a frequency of 5 and a frequency of Ш2, varying from the CMS to
1,9 с ( 4 0 Co2/Ci2) (1 - Со2/ С22) ггсл1.9 s (4 0 Co2 / Ci2) (1 - Co2 / C22)
порогова частота, отвечающа возникновению направленного излучени из пластины в среду). При (графики 1,2) направление максимума излучени слабо зависит от частоты, а при 0% а)- (графики 3,4) угол излучени заметно увеличиваетс . Такое поведение объ сн етс тем, что поскольку с ростом ш значение и острота функции V( CD, v) увеличиваютс , направление излучени и его уровень определ етс тем из сомножителей V(o), v), который отвечает большей частоте со. Поскольку при изменении wi (ш аи) частота 0)- оставалась фиксированной, изменений в диаграмме направленности не возникало. Когда же частота ад стала больше йл, поведение диаграммы направленности стало определ тьс величиной V( одг, vJ.T.o. полученный результат подтверждает возможность управлени диаграммой направленности параметрического излучател путем изменени частот накачки. Расчеты подтверждают также наличие узкой диаграммы направленности параметрического излучени , так дл рассматриваемого случа стальной пластины она может составл ть 2-4°.threshold frequency corresponding to the occurrence of directional radiation from the plate into the medium). At (graphs 1,2), the direction of the maximum of the radiation weakly depends on the frequency, and at 0% a) - (graphs 3,4), the emission angle increases noticeably. This behavior is explained by the fact that since the value and acuteness of the function V (CD, v) increase with increasing ω, the direction of radiation and its level are determined by that factor V (o), v), which corresponds to a higher frequency ω. Since the frequency 0) remained fixed when wi (sh ai) changed, there were no changes in the radiation pattern. When the frequency hell became greater than yl, the behavior of the radiation pattern began to be determined by the value V (ar, vJ.To the result confirms the possibility of controlling the radiation pattern of the parametric emitter by changing the pump frequencies. Calculations also confirm the presence of a narrow radiation pattern of parametric radiation, so for the case under consideration steel plate, it can be 2-4 °.
Амплитуда волны разностной частоты пропорциональна произведению амплитуд взаимодействующих волн. Основным фактором , ограничивающиЕм предельно допустимый уровень излучени волны разностной частоты ( а значит и КПД) параметрической антенны, вл етс кавитаци- онный порог,The amplitude of the difference-frequency wave is proportional to the product of the amplitudes of the interacting waves. The main factor limiting the maximum permissible radiation level of a difference frequency wave (and hence the efficiency) of a parametric antenna is the cavitation threshold,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894725851A RU1768319C (en) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | Method for parametric radiation of acoustic vibrations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894725851A RU1768319C (en) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | Method for parametric radiation of acoustic vibrations |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1768319C true RU1768319C (en) | 1992-10-15 |
Family
ID=21464281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894725851A RU1768319C (en) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | Method for parametric radiation of acoustic vibrations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1768319C (en) |
-
1989
- 1989-07-05 RU SU894725851A patent/RU1768319C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Дюдин Б.В..Цирульников С.А. Параметрический излучатель на поверхностных волнах, Прикладна акустика. Таганрог, 1983.С.102-107. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0612570B1 (en) | Method of oscillating ultrasonic vibrator for ultrasonic cleaning | |
Prosperetti et al. | The underwater noise of rain | |
US5225089A (en) | Method and apparatus for separating particles | |
US4836684A (en) | Ultrasonic cleaning apparatus with phase diversifier | |
US4856107A (en) | Acoustic filter for suppressing or attenuating the negative half-waves of an elastic wave and an elastic wave generator comprising such a filter | |
US4389071A (en) | Enhancing liquid jet erosion | |
Ilyichev et al. | Spectral characteristics of acoustic cavitation | |
WO1992010686A1 (en) | Method and apparatus to modify fluid flow | |
JPH02144181A (en) | Washing method and device by multifrequency ultrasonic wave | |
US2896922A (en) | Ultrasonic means for changing the homogeneity of mixtures | |
US4943954A (en) | Method and a system for counteracting marine biologic fouling of a hull or a submerged construction | |
RU1768319C (en) | Method for parametric radiation of acoustic vibrations | |
EP0268633B1 (en) | Ultrasonic field generation | |
AU642418B2 (en) | A method and a system for combating marine fouling | |
JPH0365276A (en) | Ultrasonic wave system | |
Kozlov | Interrelation of the flow separation and stability | |
SU1593812A1 (en) | Method of electrochemical machining | |
RU2699421C1 (en) | Method of acoustic impact on well | |
SU988360A1 (en) | Gas-jet irradiator | |
Brackenridge et al. | Acoustical Characteristics of Oscillating Jet‐Edge Systems in Water | |
RU2011205C1 (en) | Parametric echo sounder | |
Du et al. | Comparison between two approaches for solving nonlinear radiations from a bubble in a liquid | |
SU1000089A2 (en) | Ultrasonic disperser | |
US20020179111A1 (en) | Method and apparatus for acoustic suppression of cavitation | |
SU723431A1 (en) | Method of monitoring liquid physical parameters |