1tom - 0397.htm
ас и
и
СС
462
актерно добавочное релаксац. поглощение, связанное с диссоциацией раствор╦нных веществ: на частотах ниже 1 кГц оно определяется боратами (время релаксации 10~3 с), на частотах от неск. кГц до неск, сотен кГц в осн. обусловлено сульфатом магния (время релаксации 10~Бс). На килогерцевых частотах коэф. поглощения звука ее для морской воды приближ╦нно
выражается соотношением а≈0,036 / '* дБ/км, где / ≈ частота (в кГц). Коэф. поглощения зависит также от темп-ры воды, е╦ сол╦ности и гидростатич. давления.
На формирование акустич. полей в океане заметное влияние оказывают случайные неоднородности скорости звука и неровности границы океана. От взволнованной поверхности океана часть звуковой энергии отражается в зеркальном направлении, при этом в сигнале появляется нерегулярная компонента, обусловленная перемещающимися неровностями поверхности, а частотный спектр его расширяется. В направлениях, отличных от зеркального, распространяются рассеянные компоненты сигнала. Коэф. рассеяния звука поверхностью океана (или дном} т≈ WilS, где W ≈ мощность звука, рассеянного участком поверхности площадью S в единицу телесного угла, / ≈ интенсивность падающей звуковой волны. Величина М = 10 lg т наз. силой рассеяния. Сила рассеяния звука поверхностью океана в обратном направлении зависит от угла падения волны, е╦ частоты, скорости ветра и составляет от ≈10 до ≈60 дБ.
Отражение и рассеяние звуковых волн от дна происходит как на границе раздела вода ≈ грунт, так и в самой толще дна и зависит от строения дна и частоты падающей волны; затухание звука в грунте очень велико и обычно линейно раст╦т с частотой. Модуль коэф. отражения звука лежит в пределах от 0,05 до 0,5 при нормальном падении, а при скользящих углах может быть близок к 1. Сила обратного рассеяния звука от дна имеет различные угловые и частотные зависимости в разных геоморфологич. районах.
Объ╦мное рассеяние в океане обусловлено в осн. мелкими рыбами длиной 3≈10 см, имеющими газовые пузыри, к-рые образуют т. н. звукорассеивающие слои практически по всей акватории Мирового океана, исключая его полярные области. Они локализуются на глубинах 300≈800 м дн╦м, поднимаясь в верхний 200-метровый слой ночью. Коэф. объ╦много рассеяния звука my≈ W/IVi где W ≈ мощность, рассеянная в единицу телесного угла объ╦мом V. Для звукорассеиваю-щих слоев значения ту в обратном направлении составляют 10~5≈10~3 м"1 на частотах 2≈50 кГц. Рассеяние в обратном направлении обусловливает одну из осн. помех гидролокации ≈ реверберацию.
Кроме акустич. волн, излучаемых под водой для целей гидролокации, связи и т, д., в океанах и морях имеются собств. шумы. По своей природе они подразделяются: на динамич. шумы, связанные с тепловым движением молекул, поверхностным волнением, турбулентными потоками воды, синоптич. вихрями, шумом прибоя, кавитац. шумом прибоя, ударами капель дождя и т. п.; биологич. шумы, производимые животными; техн. шумы, вызванные деятельностью человека (шумы судоходства, шумы самол╦тов, шумы бурения дна и т. п.); сейсмич. шумы, обусловленные тектонич. процессами; шумы ледового происхождения. Как правило, шумовой фон в океане образуется мн. источниками, действующими одновременно, но оси. вклад обычно вносят шумы, связанные с поверхностным волнением, частотный спектр к-рых Спадает с повышением частоты примерно на 5≈10 дБ на октаву.
Акустич. методы широко используются для исследования океана. С помощью эхолота определяется глубина слоев дна, с помощью профилографов ≈ приборов, аналогичных эхолотам, но работающих на существенно более низких частотах, ≈ структура осадоч-ных слоев дна. Форму поверхности дна изучают гидро-локаторами бокового обзора. По рассеянию звука от
биол. объектов определяют биопродуктивность данного района. С помощью сигналов, рассеянных организмами, лежащими на слое скачка темп-ры, исследуют внутр. волны. Течения прослеживаются с помощью поплавков нейтральной плавучести, оборудованных акустич. излучателями. Стационарный акустич. излучающие системы, установленные на дне, позволяют осуществить акустич. навигацию. С помощью акустич. доплеровских лагов определяют скорость судна не относительно воды, а относительно Земли, используя рассеяние звука от дна. Г. широко применяется в воен. деле (см. Гидролокация, Гидролокатор).
Лит.: Бреховсних Л. М., Волны в слоистых средат, 2 изд., М., 1973; Акустика океана, под ред. Л. М. Брехоиских, М., 1974; Акустика морских осадков, под ред. Л. Хэмптона, пер. с англ., М., 1977; У р и к Р. Д., Основы гидроакустики, пер. с англ.. Л., 1078; Клей К., М е д в и н Г., Акустическая океанография, пер. с англ., М., 1980, Ю, Ю, Житковский.
ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ АНТЕННА ≈ устройство, обеспечивающее пространственно-избирательное излучение или при╦м звука в водной среде. Обычно Г. а. состоит из электроакустических преобразователе и (эле-ментов антенны), акустич. экранов, несущей конструкции акустич. развязок, амортизаторов и линий электрокоммуникаций. По способу образования пространственной избирательности Г. а. можно разделить на интерференционные, фокусирующие, рупорные и параметрические.
Пространственная избирательность интерференц. Г. а. обусловлена интерференцией акустич. колебаний, создаваемых в нек-рой точке пространства разл. участ, ками колеблющейся поверхности антенны (режим излучения) или интерференцией электрич. напряжений на выходах отд. преобразователей антенны при падении на не╦ звуковой волны (режим при╦ма). Интерференц. Г. а. подразделяются на непрерывные, нормальная составляющая колебат. скорости активной поверхности к-рых меняется непрерывно от точки к точке (напр., антенны, излучающие через общую металлич. накладку), и дискретные, на активной поверхности к-рых могут наблюдаться разрывы ф-ции, описывающей распределение нормальной составляющей колебат. скорости. Дискретные антенны часто наз. антенными реш╦тками
Пространственная избирательность фокусирующих Г, а. (см. Фокусировка звука] образуется с помощью отражающих или преломляющих границ или сред, производящих фокусировку звуковой энергии, сопровождающуюся преобразованием фронта волны (напр., из сферического в плоский).
В рупорных антеннах также используются отражающие поверхности, однако преобразования фронта волны не происходит и роль отражающих границ-сводится к ограничению части пространства, в к-рую осуществляется излучение звука.
Активные поверхности параметрич. антенн совершают колебания на двух близких частотах; пространственная избирательность образуется в результате интерференции волн разностной частоты, возникающей при нелинейном взаимодействии первичных излуч╦нных волн (т. н. волн накачки).
Осн. параметры, определяющие пространственную избирательность Г. а.,≈ характеристика направленности и коэф, концентрации (см. Направленность акустических излучателей и при╦мников). Способность Г. а. преобразовать энергию (обычно из электрической в акустическую при излучении и акустической в электрическую при при╦ме) характеризуется чувствительностью, излучаемой мощностью и уд. излучаемой мощностью.
Антенны не только обеспечивают формирование пространственной избирательности, но и позволяют управлять ею. В случае наиб, распростран╦нного типа Г. а.≈ реш╦ток ≈ такое управление осуществляется введением амплитудно-фазового распределения, т. е. созданием заданного распределения амплитуд и фаз
")
}
