СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ В ПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2008 года по МПК G01S15/00 

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для акустического зондирования океана, подводной акустической связи, а также для экспериментального моделирования псевдозвуковых движений.

Известен способ возбуждения акустических колебаний в токопроводящей жидкофазной среде, при котором постоянное магнитное поле накладывают на жидкофазную токопроводящую среду, находящуюся в трубе, которую помещают между полюсами постоянного магнита, а через среду пропускают переменный ток (а.с. СССР №269645, 1970).

Известен способ возбуждения звуковых волн в проводящей жидкости путем помещения ее в постоянное магнитное поле и пропусканием через нее переменного тока (Campanella A.J. Investigations of sound waves generated by the Hall Effect in electrolytes // J. Acoust. Soc.Am. 2002. V.111, P.2087-2096). В этом случае магнитное поле и электроды, питаемые переменным напряжением, расположены взаимно перпендикулярно и помещены в проводящую жидкость, которая находится в сосуде, разделенном мембраной, отделяющей область проводящей жидкости и непроводящей жидкости, в которой находится гидрофон.

Авторами было теоретически и экспериментально показано, что движение проводящей жидкости в магнитном поле при пропускании через эту жидкость переменного тока в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям, является псевдозвуковым, а не звуковым, как считалось ранее. Поясним это обстоятельство подробнее. Электрический ток в проводящей жидкости (морской воде) связан, как известно, с движением ионов - диссоциированных в воде молекул растворенных солей. Для переменного тока движение ионов является периодическим. При периодическом движении ионов они вовлекают в это движение и молекулы воды. Однако такое движение не сопровождается изменением плотности воды, т.е. является псевдозвуковым.

Псевдозвуковая волна (псевдозвук) - явление, обладающее формальным признаками звука, но не являющаяся акустическим процессом, это периодическое движение жидкости, не сопровождаемое изменением плотности жидкости [1-4]. Псевдозвуковые волны трансформируются в обычные звуковые волны при отражении от твердых препятствий. Примером псевдозвуковых волн являются волны в жидкости, возникающие вследствие движения гребного винта судна.

Таким образом, появилась возможность формировать в проводящей жидкости (морской воде) звуковые волны заданной частоты без магнитного поля, что и явилось задачей изобретения.

Технический результат, получаемый при решении названной задачи, выражается в возможности получения направленного луча звуковой волны заданной частоты.

Данный технический результат получается за счет того, что способ формирования звуковой волны в проводящей жидкости заключается в получении псевдозвука путем пропускания переменного тока заданной частоты через эту жидкость и его отражения от твердой поверхности, выполненной в виде фокусирующей поверхности, в фокус которой помещают источник псевдозвука. Фокусирующая твердая поверхность может быть выполнена в виде параболоида вращения или эллипсоида вращения. В первом случае звуковая волна будет распространяться в виде параллельного пучка, во втором - будет фокусироваться в другом фокусе эллипсоида.

На чертеже изображена схема устройства для реализации способа. Устройство состоит из цилиндрических электродов 1, задающего генератора 2, токоизмерительного резистора 3, пьезоэлектрических преобразователей 4, усилителя мощности 5, осциллографа 6 и фокусирующей поверхности 7.

Цилиндрические электроды 1 располагаются соосно друг относительно друга. Выходное напряжение задающего генератора 2 усиливается усилителем мощности и поступает на последовательно включенный токоизмерительный резистор и электроды 1. На чертеже фокусирующая поверхность 3 показана в виде эллипсоида. Она может также иметь вид параболоида вращения.

Источники информации

1. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. М.: Наука. 1981. 152-159, 108-183 с.

2. Смольяков А.В. Вычисление спектров псевдозвуковых флуктуации пристеночных давлений в турбулентных пограничных слоях // Акуст. журн. 2000. Т.46. №3. 401-407 с.

3. Ткаченко В.М. Анализ условий подобия взаимных спектров псевдозвуковых турбулентных давлений // Акуст. журн. 2000. Т.46. №3. с.408-416.

4. Рыбак С.А. Связь касательных напряжений на жесткой стенке с пульсациями давлениями, генерируемыми в турбулентном пограничном слое // Акуст. журн. 2001. Т.47. №5. с.717-719.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для акустического зондирования океана, подводной акустической связи, а также для экспериментального моделирования псевдозвуковых движений. Предлагаемый способ формирования звуковой волны заданной частоты в проводящей жидкости заключается в получении псевдозвука путем пропускания переменного тока заданной частоты через эту жидкость и его отражения от твердой поверхности, выполненной в виде фокусирующей поверхности, в фокус которой помещают источник псевдозвука. Фокусирующая твердая поверхность может быть выполнена в виде параболоида вращения или эллипсоида вращения. В первом случае звуковая волна будет распространяться в виде параллельного пучка, во втором - будет фокусироваться в другом фокусе эллипсоида. Технический результат заявленного изобретения выражается в возможности получения направленного луча звуковой волны заданной частоты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ формирования звуковой волны в проводящей жидкости, заключающийся в получении псевдозвука путем пропускания переменного тока заданной частоты через эту жидкость и его отражения от твердой поверхности, выполненной в виде фокусирующей поверхности, в фокус которой помещают источник псевдозвука.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фокусирующая твердая поверхность выполнена в виде параболоида вращения или эллипсоида вращения.