О.В.Руденко
Н.С.Виноградов
А.В.Шанин
Поставим перед собой задачу сделать акустический "фонарик", т.е. малогабаритное устройство, дающее узконаправленный звуковой луч слышимого диапазона. Такое устройство могло бы найти применение в музеях, на выставках, в концертных залах и еще много где.
На пути к достижению такой цели стоит очевидное препятствие: известно, что угол расходимости луча определяется отношением длины волны к апертуре (размеру) излучателя. Так, на частоте 1 кГц длина волны составляет около 30 см, и для получения луча с расходимостью в десять градусов необходимо строить излучатель диаметром в несколько метров. Такой излучатель никак нельзя назвать фонариком.
Кажется, что возникшее препятствие непреодолимо. Однако современная акустика дает возможность достичь желаемой цели. Поступим следующим образом. Создадим излучатель ультразвука, работающий на достаточно большой частоте (около 100 кГц). На такой частоте уже можно добиться весьма узкой диаграммы направленности при небольших геометрических размерах излучателя. Подадим на излучатель сигнал большой мощности, представляющий собой сумму двух близких гармоник, например, 100 кГц и 101 кГц. Эти два сигнала будут распространяться вместе, и в процессе их распространения возникнет звук на разностной частоте 1 кГц. Это произойдет из-за нелинейности воздушной среды. Диаграмма направленности сигнала на частоте 1 кГц будет почти повторять диаграмму направленности ультразвукового пучка.
Таким образом, принципиальная возможность создать звуковой фонарик имеется. Осталось преодолеть технические трудности. Эффективность нелинейного преобразования в воздухе невысока, поэтому приходится подавать на излучатель сигнал весьма большой мощности. Кроме того, трудно построить ультразвуковой излучатель с достаточно высоким КПД. Мы работаем над этим.
Экспериментальная часть работы ведется в заглушенной камере кафедры акустики, представляющей собой специальное сооружение для проведения акустических измерений.
|
|
| Н.С.Виноградов и А.О.Шилкин проводят в заглушенной камере испытания параметрических излучателей ультразвука |
|
| Внешний вид одноэлементного пьезоэлектрического излучателя ультразвука в воздух |