Излучение звука решеткой, образованной соосными цилиндрическими пьезокерамическими оболочками с торцевыми экранами. Часть IV. Импульсный режим работы

Abstract

Решена задача об излучении звука решеткой, состоящей из соосных пьезокерамических оболочек и торцевых экранов в виде акустически мягких усеченных конусов, при возбуждении ее оболочек электрическим сигналом в форме периодической последовательности радиоимпульсов. На основе полученного решения проведен численный анализ колебательных скоростей оболочек и дальнего поля решетки в зависимости от времени и параметров радиоимпульсов. Показано, что при возбуждении всех оболочек одинаковыми радиоимпульсами закономерности изменения колебательных скоростей оболочек во времени (в пределах интервала действия радиоимпульса) существенно отличаются как от возбуждающего импульса, так и друг от друга. Особенно велики эти отличия в том случае, когда частота несущей радиоимпульса находится в области резонансных частот оболочек. Установлено, что закономерности изменения давления в дальнем поле от времени существенно зависят от направления и особенно сильно проявляются в секторах углов 45o, прилежащих к оси симметрии решетки. Выявлено, что в межимпульсном интервале наблюдается ярко выраженная акустическая реверберация, обусловленная обменом энергии между оболочками, совершающими в это время свободные колебания. Предложены и продемонстрированы некоторые способы практического оценивания акустических характеристик решетки при возбуждении ее радиоимпульсами. Показано, что такие оценки удовлетворительно согласуются с оценками, выполненными при условии возбуждения решетки монохроматическим сигналом.

Розв'язано задачу про випромінювання звуку граткою, яка складається зі співвісних п'єзокерамічних оболонок і торцевих екранів у вигляді акустично м'яких зрізаних конусів, при збудженні її оболонок електричним сигналом у формі періодичної послідовності радіоімпульсів. На основі отриманого розв'язку проведено чисельний аналіз коливальних швидкостей оболонок і дальнього поля гратки в залежності від часу й параметрів радіоімпульсів. Показано, що при збудженні всіх оболонок однаковими радіоімпульсами закономірності зміни коливальних швидкостей оболонок у часі (у межах інтервалу дії радіоімпульсу) істотно відрізняються як від імпульсу збудження, так і один від одного. Особливо великі ці відмінності в тому випадку, коли частота-носій радіоімпульсу знаходиться в області резонансних частот оболонок. Встановлено, що закономірності зміни тиску в дальньому полі від часу істотно залежать від напрямку й особливо сильно проявляються в секторах кутів 45o, прилеглих до осі симетрії гратки. Виявлено, що в міжімпульсному інтервалі спостерігається яскраво виражена акустична реверберація, обумовлена обміном енергії між оболонками, що здійснюють у цей час вільні коливання. Запропоновано й продемонстровано деякі способи практичного оцінювання акустичних характеристик гратки при збудженні її радіоімпульсами. Показано, що такі оцінки задовільно узгоджуються з оцінками, виконаними за умови збудження гратки монохроматичним сигналом.

A problem on the sound radiation by grating consisting of coaxial piezoceramical shells and end screens made of acoustically soft truncated cones is solved. The electric excitation of the shells was supposed to be in a form of periodic sequence of radio pulses. On the basis of the obtained solution the vibrational velocities of the shells and the grating's far field were analyzed as functions of time and parameters of radio pulses. It was shown that when all the shells are excited with identical radio pulses, the time dependencies of their velocities (within the action interval of the radio pulse) are essentially different both from the exciting pulse, and from each other. These differences are especially huge in the case when the pulse carrier frequency lays within the limits of resonant frequencies of the shells. It is established that the time trends of pressure changes in the far field are significantly dependent on the direction and are the most expressed in the 45o-sectors, adjacent to the grating's axis of symmetry. It was found that in a pulse-to-pulse interval the pronounced acoustical reverberation is observed. This effect is due to the power interchange between the shells performing free vibrations during this period. Some techniques for practical estimation of the grating's acoustical characteristics under the radio pulse excitation are proposed and demonstrated. It is shown that such estimates satisfactorily fit with the estimates made under monochromatic excitation of the grating.