Формування акустичного поля  у хвилеводі сферичним джерелом звуку

Олександр Сергійович Чайка; Андрій Віталійович Козак

doi:10.20535/2617-0965.2020.3.2.199018

Т. 3 · № 2 · 2020 чер 30, 2020 Акустичні прилади та системи

Формування акустичного поля у хвилеводі сферичним джерелом звуку

ОЧ

Олександр Сергійович Чайка Відповідальний Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

АК

Андрій Віталійович Козак Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

Сторінки58-63 Опублікованочер 30, 2020 ЛіцензіяВідкритий доступ

pdf

ТОМ 3 · № 2 · 2020 Переглянути випуск

Анотація

У даній роботі приведено постановку та часткове вирішення проблеми формування повного акустичного поля у хвилеводі з симетричними м’якими границями. Наведені вихідні та розрахункові співвідношення для прямого та відбитого поля акустичного тиску у хвилеводі з симетричними м’якими границями. Описані основні етапи отримання вказаних співвідношень, а також підхід та метод аналізу поля у хвилеводі для випадку, коли джерело звуку є не точковим, а сферичним.

У роботі розглянуто симетричну задачу в межах першого квадранту.

Для аналізу відбитого поля пряме сферичне було представлене набором плоских нормальних хвиль. Співвідношення для відбитого поля були отримані завдяки розкладу сферичної хвилі на плоскі. Для опису апроксимованого відбитого поля уздовж вісі OZ було знайдено коефіцієнт відбиття. Отриманий коефіцієнт можна використовувати в подальших дослідженнях, зокрема, для розширення обчислень поля відбиття на весь перший квадрант, оскільки задача є симетричною. Це можна зробити за допомогою так званого методу уявного джерела.

Розрахунки в статті проводилися для різних глибин хвилеводу та робочих частот. У моделі хвилевод заповнено водою, а обмежено повітрям, тому границі хвилеводу акустично м'які.

Наведені у роботі співвідношення можуть бути використані в подальших дослідженнях. Оскільки задача є симетричною, то для розширення обчислень відбитого поля на всі чотири квадранти за допомогою так званого методу уявного джерела.

Для розрахунку відбитого поля у довільній точці першого квадранту приведені співвідношення, що залучають напрацювання щодо створених на межі хвилеводу зон Френеля.

Результати є базовими і можуть бути застосовані для формулювання та розв’язку задач озвучування мілких морів в рамках пружних та гідроелектропружних постановок.

Ключові слова

#тиск #пульсуюча сфера #мілке море #хвилевод #коефіцієнт відбиття #сферична хвиля #апроксимація #зони Френеля

Посилання

L.Brehovskih, Volnyi v sloistyih sredah [Waves in layered media], Moscow: Nauka, 1973.
K. Attenborough, «Review of ground effects on outdoor sound propagation from continuous broadband sources,» Applied Acoustics, № 24, pp. 229-319, 1988, DOI: 10.1016/0003-682X(88)90086-2.
G. Taraldsen, «A note on reflection of spherical waves,» № 117, pp. 3389-3392, June 2005, DOI: 10.1121/1.1904303.
R. Collin, «Hertzian dipole radiating over a lossy earth or sea: Some early and late 20th-century controversies,» IEEE Antennas and Propagation Magazine, № 46, pp. 64-79, 2004, DOI: 10.1109/MAP.2004.1305535.
T. F. W. Embleton, «Tutorial on sound propagation outdoors,» Journal of the Acoustical Society of America, т. 100, pp. 31-48, 1996, DOI: 10.1121/1.415879.
L. M. Brekhovskikh, Acoustics of Layered Media I–II, 2 ed., Berlin: Springer, 1999.
E. M. Salomons, Computational Atmospheric Acoustics, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2001.
A. Banos, Dipole radiation in the presence of a conducting half-space, Oxford: Pergamon Press, .
D. A. Bies, Engineering Noise Control, 2 ed., C. H. Hansen, Ed., CRC Press, 1996.
I. Rudnick, «Propagation of sound in the open air,» в Handbook of Noise Control, C. M. Harris, Edit., 1957.
F. P. Mechel, Formulas of Acoustics, Berlin: Springer, 2002.
I. Rudnick, «The propagation of an acoustic wave along a boundary,» Journal of the Acoustical Society of America, № 19, p. 348–356 , 1947, DOI: 10.1121/1.1916490.
U. Ingard, «On the reflection of a spherical sound wave from an infinite plane,» Journal of the Acoustical Society of America, № 23, p. 329–335, 1951, DOI: 10.1121/1.1906767.
C. F. Chien and W. W. Soroka, "Sound-propagation along an impedance," J. Sound Vib., no. 43, pp. 9-20, 1975, DOI: 0022-460X(75)90200-X.
C. F. Chien and W. W. Soroka, "A note on the calculation of soundpropagation along an impedance surface," J. Sound Vib., no. 69, pp. 340-343, 1980, DOI: 10.1016/0022-460X(80)90618-5.
B. Kassatkin, “Otrazhenie sfericheskoy volnyi na impedansnoy granitse razdela dvuh sred [Reflection of a spherical wave at the impedance interface of two media],”Scientific edition of Bauman MSTU. SCIENCE & EDUCATION. Bauman Moscow State Technical University. Issue: #12 2011, URL: http://technomag.edu.ru/doc/168640.html.
J. W. Li, T. Y. S., C. Dong and G. Tang, "A novel expression of the spherical-wave reflection coefficient at a plane interface," Geophysical Journal International, no. 211, pp. 700-717, 2017, DOI: 10.1093/gji/ggx308.
E. Shenderov, Volnovyiezadachigidroakustiki [Wave tasks of hydroacoustics], Leningrad, USSR: Sudostroenie, 1972.

Ліцензія

CCBY-NC 4.0

Creative Commons Із зазначенням авторства 4.0 Міжнародна

Ця робота має відкриту ліцензію: вільно поширюйте та адаптуйте її, посилаючись на авторів і журнал. Умови ліцензії ↗

Попередня у випуску Порівняльний аналіз baseband-процесорів для реалізації SDR-трансиверів Наступна у випуску Розробка нового підходу проектування інтегральних сенсорів струму

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Розробка апаратно-програмного комплексу «Штучна голова» із використанням обладнання непрофесійного рівня

Олександр Олександрович Дворник

В даній роботі представлено результати досліджень принципової можливості створення апаратно-програмного комплексу для акустичної експертизи приміщень із використанням…

#штучна голова #розбірливість мови #реверберація #частотна характеристика

с. 228437-1 - 228437-6

10.20535/2617-0965.eae.228437

Удосконалена система шумопеленгування безпілотних літальних апаратів

Андрій Віталійович Козак

Робота присвячена питанням розвитку акустичного напрямку створення засобів виявлення безпілотних літальних апаратів (БПЛА). В основу роботи вказаних засобів покладено…

#безпілотний літальний апарат #інтенсивність #рівні звукового тиску #спектральні характеристики

с. 228902-1 - 228902-6

10.20535/2617-0965.eae.228902

Аналіз направлених властивостей кутикової рупорної антени

Катерина Андріївна Шишкова

Розглянуто направлені властивості кутикової рупорної антени,а саме вплив хвильових розмірів радіусу рупору на характеристику направленості такої антен. В якості…

#кутикова рупорна антена #направлені властивості #діаграма направленості

с. 227968-1 - 227968-4

10.20535/2617-0965.eae.227968

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Андрій Віталійович Козак, Пилип Миколайович Ларін, Роман Юрійович Костюк, Олексій Володимирович Коржик, Імітаційне моделювання вимірювача інтенсивності звуку в задачах шумопеленгування , Електронна та Акустична Інженерія: Том 1 № 1 (2018)
Андрій Віталійович Козак, Удосконалена система шумопеленгування безпілотних літальних апаратів , Електронна та Акустична Інженерія: Том 4 № 1 (2021)

Схожі статті

Анна Миколаївна Хвіст, Методика розрахунку реактивного компенсатора лінійного несиметричного навантаження трифазної трипровідної мережі , Електронна та Акустична Інженерія: Том 2 № 4 (2019)
Максим Олегович Зилевич, Вимірювальний стенд для дослідження впливу неоднорідної деформації на компоненти біполярних ІМС , Електронна та Акустична Інженерія: Том 2 № 1 (2019)
Кирило Євгенович Балашов, Владислав А. Клименко, Людмила Миколаївна Шмирова, Сергій Васильович Мамикін, Теяна Вікторівна Семікіна, Дослідження п’єзофототронного ефекту в плівкових структурах А2В6 , Електронна та Акустична Інженерія: Том 3 № 3 (2020)
Сергій Анатолійович Найда, Валерія В. Безродна, Моделювання завитки внутрішнього вуха людини у вигляді довгої лінії , Електронна та Акустична Інженерія: Том 1 № 1 (2018)
Катерина Андріївна Шишкова, Аналіз направлених властивостей кутикової рупорної антени , Електронна та Акустична Інженерія: Том 4 № 3 (2021)
Олексій Сергійович Цибульський, Владислав А. Клименко, Тетяна Вікторівна Семикіна, Вимірювання п’єзоелектричних характеристик діодних структур на векторному аналізаторі «Обзор-103» , Електронна та Акустична Інженерія: Том 3 № 4 (2020)
Олександр О. Ігнатенко, Юрій А. Грамарчук, Леонід Дмитрович Писаренко, Гребінчастий фільтр на ПАХ – резонаторі біжучої хвилі , Електронна та Акустична Інженерія: Том 3 № 3 (2020)
Dmytro Zelinskyi, В'ячеслав Горохов, Ольга Кондратенко, Людмила Шмирова, Тетяна Семикіна, Особливості використання алмазоподібних вуглецевих плівок в якості антивідбивних покриттів , Електронна та Акустична Інженерія: Том 3 № 3 (2020)
Андрій Віталійович Козак, Удосконалена система шумопеленгування безпілотних літальних апаратів , Електронна та Акустична Інженерія: Том 4 № 1 (2021)
Дмитро Вікторович Гуменюк, Установка для автоматизованого вимірювання вольт-амперних характеристик , Електронна та Акустична Інженерія: Том 2 № 4 (2019)

1-10 з 33 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] L.Brehovskih, Volnyi v sloistyih sredah [Waves in layered media], Moscow: Nauka, 1973.

[2] K. Attenborough, «Review of ground effects on outdoor sound propagation from continuous broadband sources,» Applied Acoustics, № 24, pp. 229-319, 1988, DOI: 10.1016/0003-682X(88)90086-2.

[3] G. Taraldsen, «A note on reflection of spherical waves,» № 117, pp. 3389-3392, June 2005, DOI: 10.1121/1.1904303.

[4] R. Collin, «Hertzian dipole radiating over a lossy earth or sea: Some early and late 20th-century controversies,» IEEE Antennas and Propagation Magazine, № 46, pp. 64-79, 2004, DOI: 10.1109/MAP.2004.1305535.

[5] T. F. W. Embleton, «Tutorial on sound propagation outdoors,» Journal of the Acoustical Society of America, т. 100, pp. 31-48, 1996, DOI: 10.1121/1.415879.

[6] L. M. Brekhovskikh, Acoustics of Layered Media I–II, 2 ed., Berlin: Springer, 1999.

[7] E. M. Salomons, Computational Atmospheric Acoustics, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2001.

[8] A. Banos, Dipole radiation in the presence of a conducting half-space, Oxford: Pergamon Press, .

[9] D. A. Bies, Engineering Noise Control, 2 ed., C. H. Hansen, Ed., CRC Press, 1996.

[10] I. Rudnick, «Propagation of sound in the open air,» в Handbook of Noise Control, C. M. Harris, Edit., 1957.

[11] F. P. Mechel, Formulas of Acoustics, Berlin: Springer, 2002.

[12] I. Rudnick, «The propagation of an acoustic wave along a boundary,» Journal of the Acoustical Society of America, № 19, p. 348–356 , 1947, DOI: 10.1121/1.1916490.

[13] U. Ingard, «On the reflection of a spherical sound wave from an infinite plane,» Journal of the Acoustical Society of America, № 23, p. 329–335, 1951, DOI: 10.1121/1.1906767.

[14] C. F. Chien and W. W. Soroka, "Sound-propagation along an impedance," J. Sound Vib., no. 43, pp. 9-20, 1975, DOI: 0022-460X(75)90200-X.

[15] C. F. Chien and W. W. Soroka, "A note on the calculation of soundpropagation along an impedance surface," J. Sound Vib., no. 69, pp. 340-343, 1980, DOI: 10.1016/0022-460X(80)90618-5.

[16] B. Kassatkin, “Otrazhenie sfericheskoy volnyi na impedansnoy granitse razdela dvuh sred [Reflection of a spherical wave at the impedance interface of two media],”Scientific edition of Bauman MSTU. SCIENCE & EDUCATION. Bauman Moscow State Technical University. Issue: #12 2011, URL: http://technomag.edu.ru/doc/168640.html.

[17] J. W. Li, T. Y. S., C. Dong and G. Tang, "A novel expression of the spherical-wave reflection coefficient at a plane interface," Geophysical Journal International, no. 211, pp. 700-717, 2017, DOI: 10.1093/gji/ggx308.

[18] E. Shenderov, Volnovyiezadachigidroakustiki [Wave tasks of hydroacoustics], Leningrad, USSR: Sudostroenie, 1972.