Волновое сопротивление
Рмакс — звуковое давление в пучности;
Рмин — звуковое давление в узле;
l1 — расстояние от образца до ближайшей пучности.
Активная и реактивная составляющие сопротивления определяются формулами
;
. (23)
Для получения точных результатов необходимо удовлетворить ряд требований. Поверхность образца должна быть плоской и расположенной нормально к оси трубы. Уровень посторонних шумов должен быть минимален, так как при измерении Pмин влияние Шумов может исказить результаты. Положение звукоприемника необходимо измерять с. погрешностью λ/20 — λ/50. Температура и частота возбуждения должны быть стабильными.
2). Существует возможность измерения полного, акустического сопротивления в камере малого объема. Эквивалентную схему источника звукового давления Р, нагруженного на малую камеру с жесткими стенками, можно представить и виде электрической цепи (рис. 3, а).
Рис. 3. Эквивалентные схемы камеры малого объема
Звуковое давление в камере будет
, (24)
где zi — внутреннее сопротивление источника;
zk — сопротивление камеры.
Если одну из стенок камеры заменить измеряемым акустическим сопротивлением zx, что эквивалентно включению этого сопротивления параллельно zk рис. (3, б), тο звуковое давление в камере можно определить по выражению
(25)
Из равенств (24) и (25) получают формулу для сопротивления zх:
(26)
Давления Ρ1 и Р2 определяют экспериментально, a zk рассчитывают по известной формуле (27):
, (27)
где r — плотность воздуха;
С — скорость звука;
V — объем камеры.
Внутреннее сопротивление zi источника находят из равенства (26), если в качестве zx использовать известное сопротивление z1. Если же z1 не известно, тο zi можно определить путем нагружения источника звука поочередно двумя камерами, обладающими сопротивлениями z1 и z2:
, (28)
где Ρ' и Ρ" — звуковые давления в первой и второй камерах при неизменном режиме работы источника звука.
Когда z1>zk, в знаменателе формулы (26) слагаемым zk можно пренебречь, тогда выражение для расчета измеряемого сопротивления упростится:
. (28,а)
Вышеприведенные соотношения могут быть использованы для измерения акустических сопротивлений с помощью экспериментальной установки, представленной на рис. 4.
Цилиндрическая камера 3 закрыта стенкой 4, которая может быть заменена измеряемым объектом. Другой торец камеры предусматривает ввод звуковой энергии от источника 2, питаемого генератором 1. Звуковое давление в камере измеряется с помощью звукоприемника 5, соединенного с усилителем 7 и индикатором (вольтметром) 8. Угол сдвига фазы звукового давления в камере определяют с помощью фазометра 9 и фазовращателя 10.
Рис. 4. Экспериментальная установка для измерений акустических сопротивлении
Методы определения акустических сопротивлений путем сравнения с эталоном (мостовые и компенсационные методы) применяются, сравнительно редко, хотя они обеспечивают высокую точность измерений. Объясняется это тем, что к настоящему времени отсутствуют эталоны акустических элементов активного сопротивления, упругости, массы. Измерение акустического сопротивления методом реакции на источник звука основано на определении изменения электрического сопротивления источника звука, работающего на исследуемую нагрузку. В этом методе измеряются только электрические величины.
Электрическое сопротивление акустического преобразователя определяется выражением
(29)
где kэ.м — коэффициент электромеханической связи;
zэ.с — электрическое сопротивление излучателя при заторможенной механической стороне;
zx — искомое акустическое сопротивление образца;
za — акустическое сопротивление излучателя при отсутствии механической нагрузки. Измерение электрического сопротивления излучателя звука проводят с помощью мостовых методов.
3). Покажем возможность измерения удельного акустического сопротивления жидкости по реакции на источник звука, выполненный в виде кварцевого излучателя.
На резонансной частоте эквивалентная схема пьезоизлучателя содержит межэлектродную емкость С0 и соединенные последовательно сопротивления излучения Rs и потерь Rl. Так как для кварца емкостный ток значительно превосходит активный (
<<
), необходимо скомпенсировать емкостную составляющую тока соответствующей индуктивностью, при этом эквивалентное резонансное сопротивление Rое полученного контура должно быть значительно больше активных сопротивлений кварца.
Если такой излучатель включить в анодную цепь резонансного усилительного·каскада, то получают эквивалентную схему (рис. 5).
Рис. 5. Эквивалентная схема усилительного каскада, с элементами преобразователя
Напряжение U на выходе усилителя (т. е. на излучателе) можно определить из выражения
, (30)
где Eg — напряжение на входе усилительного каскада;
μ — коэффициент усиления;
Ri — внутреннее сопротивление усилителя, равное внутреннему сопротивлению лампы при малых Е8.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6