Способ управления энергетической эффективностью параметрического источника звука Советский патент 1993 года по МПК G01S15/00 

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в параметрических источниках звука для создания высокоэффективного акустического излучения в широкой полосе частот.

Известен способ повышения энергетической эффективности преобразования энергии волн накачки в энергию волны разностной частоты (ВРЧ), заключающийся в введении в дальнюю зону параметрического источника (ПИ) звука пузырькового слоя с повышенным параметром акустической нелинейности и облучении его волнами накачки. В этом случае преобразование энергии волн накачки в энергию ВРЧ происходит в основном в объеме озвученного участка пузырькового слоя, параметр нелинейности которого значительно превышает параметр нелинейности чистой вбды. Озвученный волнами накачки участок пузырькового слоя работает как плоский излучатель с неоднородным распределением амплитуды и фазы, который формирует акустическое излучение разностной частоты с одинаковой эффективностью как вперед - по направлению излучения волн накачки, так и назад - против направления излучения волн накачки.

Недостатком данного способа является малая энергетическая эффективность преобразования энергии волн накачки в энергию ВРЧ и большая нестабильность параметров формирующегося низкочастотного

ю о о о ел

со

излучения разностной частоты во времени, что обуславливается неоптимальностыо структуры формируемого слоя всплывающих газовых пузырьков различного размера..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ повышения энергетической эффективности параметрического источника звука, заключающийся в формировании в дальней зоне ПИ звука однородного пузырькового слоя с оптимальной структурой путем электролиза воды на звукопроводящей электропроводящей пластине и облучение его волнами накачки. В этом случае на поверхности звукопроводящей токопроводящей пластины, расположенной в дальней зоне ПИ звука, формируется тонкий однородный слой электролизных монорадиусных пузырьков, резонансных частоте волн накачки, которые располагаются близко друг к другу в одной плоскости, Большой концентрацией монорадиусных пузырьков в пределах толщины слоя, равной диаметру пузырька, резонансного частоте волн накачки, обусловлен рост акустической нелинейности формируемого слоя приграничных пузырьков (СПП) по сравнению, с нелинейностью слоя всплывающих пузырьков различных размеров, используемого в известном техническом решении, который в свою очередь вызывает рост эффективности преобразования энергии волн накачки в энергию ВРЧ.

Недостатком известного технического решения является то, что часть формируемого слоем приграничных пузырьков, обра- щенных к излучателю акустического излучения разностной частоты затухает при его распространении вперед по направлению излучения волн накачки как на материале самой пластины, так и на слое приграничных пузырьков, который формируется на противоположной стороне пла- стины, а формируемое СПП, обращенным к излучателю, акустическое излучение разностной частоты назад в направлении противоположном направлению излучения волн накачки, которое является энергетически наиболее выгодным, поскольку не претерпевает затухания на указанных выше слоях, вовсе не используется.

Целью изобретения является повышение энергетической эффективности параметрического излучения.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе повышения энергетической эффективности параметрического источника звука, включающем формирование в его дальней зоне однородного пузырькового слоя монорадиусных пузырьков, резонансных частоте волн накачки, путем электролиза воды на поверхности звукопроводящей электропроводящей пластины и облучение его волнами накачки, пластину

выполняют акустически абсолютно жесткой, тыльную сторону ее изолируют от.воды и используют формирующееся на слое приграничных пузырьков акустическое излучение разностной частоты в направлении

противоположном направлению излучения волн накачки.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Способ включает следующие операции: формирование в дальней зоне параметрического источника однородного слоя монорадиусных приграничных пузырьков,

резонансных частоте волн накачки, путем электролиза воды на поверхности, электропроводящей акустически абсолютно жесткой изолированной с тыльной стороны от воды пластине; облучение сформированного пузырькового слоя волнами накачки; использование формирующегося на слое приграничных пузырьков акустического излучения разностной частоты в направлении противоположном направлению излучения

волн накачки.

Устройство для реализации способа содержит; 1 - синхронизатор; 2 - схема задержки; 3, 4 - формирователь прямоугольных импульсов; 5, 6 - генератор гармонических

колебаний;7,8,13-импульсныймодулятор; 9,10- усилитель мощности; 11 - излучатель накачки; 12 - источник постоянного напряжения; 14 - усилитель постоянного тока; 15, 16 - электролизные пластины.

Устройство работает следующим образом. На выходе синхронизатора 1 формируются синхроимпульсы Hi, синхронизирующие работу всего ПИ звука. Задними фронтами синхроимпульсов

запускается схема задержки 2, формирующая на св.оем выходе видеоимпульсы Лг длительностью Тзэд., равной временному промежутку, необходимому для формирования оптимальной структуры пузырькового

слоя, при которой достигается максимальный рост уровня звукового давления в фор- мирующемся излучении разностной частоты, задними фронтами которых запускается первый формирователь 3 прямо5 угольных импульсов, формирующий на своем выходе видеоимпульсы Из с длительностью равной. излучаемых импульсов накачки. Задними фронтами синхроимпульсов V запускается также второй формирователь 4 прямоугольных импульсов, формирующий на своем выходе видеоимпульсы l/1/j с длительностью г , равной длительности подаваемых на электролизные пластины импульсных напряжений. Непрерывные колебания с частотами fi и f2, формируемые на выходах генераторов гармонических колебаний 5 и 6 поступают на сигнальные входы импульсных модуляторов 7 и 8, на выходах которых под воздей- ствием видеоимпульсов Из, поступающих на их управляемые входы, формируются радиоимпульсы с гармоническим заполнением ИБ и Не, которые усиливаются усилителем мощности 9 и 10 и излучаются в водную среду излучателем накачки 11. Перед излучением волн накачки с частотами f i и f2 в результате нелинейного взаимодействия которых в воде формируется ВРЧ fi-f2, сначала с помощью источника постоянного напряжения 12, третьего импульсного модулятора 13 и усилителя постоянного тока 14 формируется импульсное напряжение длительностью г, которое подается на электролизные пластины 15 и 16 в результате чего в области взаимодействия волн накачки формируется слой приграничных пузырьков, обладающий повышенным параметром нелинейности. Озвученный волнами накачки участок СПП формирует акустическое излучение разностной частоты, которое отражаясь в фазе от акустически жесткой поверхности токопроводящей первой пластины с коэффициентом отражения равным 1 не претерпевает затухания на слое материала акустически жесткой пластины и диэлектрического покрытия,которое наносится на тыльную сторону пластины. Тем самым повышается эффективность преобразования энергии волн накачки в энергию ВРЧ.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в параметрических источниках звука для создания высокоэффективного акустического излучения в широкой полосе частот, Цель изобретения - повышение энергетической эффективности параметрического излучения. Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем формирование в дальней зоне параметрического источника звука однородного пузырькового слоя многорадиусных пузырьков, резонансных частот волн накачки, путем электролиза воды на поверхности звукопроводящей электропроводящей пластины и облучение его волнами накачки, дополнительно пластину выполняют оптически абсолютно жесткой, тыльную сторону ее изолируют от воды и используют формирующееся на слое пограничных пузырьков акустическое излучение различной частоты в направлении,противоположном направлению излучения волн накачки. 2 ил. ел с

Формула изобретения Способ управления энергетической эффективностью параметрического источника звука, включающий формирование в его дальней зоне однородного слоя газовых пу- .зырьков, резонансных частоте волн накачки путем электролиза воды на поверхности звукопроводящей электропроводящей пластины и облучение его волнами накачки, о тФиг. 1

личающийся тем, что, с целью повышения энергетической эффективности параметрического излучения, пластину выполняют акустически жесткой, тыльную сторону ее изолируют от воды и используют формирующееся на слое приграничных пузырьков параметрическое излучение в направлении, противоположном направлению излучения волн накачки.

П

€

Ги

Нт

Фиг. 2