ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

5 курс , 9 семестр, 36 часов (лекции и семинары)


I. Цель спецкурса: изучение студентами экспериментальных методов в современной акустике, включающие основы метрологического обеспечения акустических измерений, градуировку измерительных преобразователей, гидроакустические измерения в различных условиях (мелком море, глубоком море, особенности измерений на низких звуковых частотах), сейсмоакустические методы исследования морского дна, а также ознакомление с новыми направлениями в экспериментальной акустике.


II. Программа.

I. ВВЕДЕНИЕ

II. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Единицы физических величин, используемые при гидроакустических измерениях. Характеристики акустических сигналов. Измерительные излучатели и звукоприемники. 1 (с. 13-27, 61-71), 2 (с. 16-26), 8 (с. 38-50).

III. ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

1 Особенности измерений в закрытых естественных водоемах и море. Измерительные гидроакустические бассейны, гидроакустические трубы. Режимы работы при гидроакустических измерениях 1 (с. 48-60), 2 (с. 126-157), 8 (с. 48-50).

IУ. ГРАДУИРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1. Общие вопросы градуировки. Первичные и вторичные методы градуировки. Поверка измерительной аппаратуры. Правила ее поверки. Градуировка электроакустических измерительных трактов 1 (с. 87-95).

2. Градуировка гидрофонов методом сличения в свободном поле и методом замещения. Градуировка излучателей. Градуировка электроакустических преобразователей методом взаимности, методом трех преобразователей. Самовзаимность. Градуировка методом пистонфона и методом переменной глубины 1 (с. 96-119), 2 (с. 30-75).

3. Градуировка приемников градиента давления (ПГД) в слое жидкости и в измерительном незаглушенном гидробассейне. Градуировка ПГД в вертикальном колеблющемся столбе жидкости и в «неприспособленном помещении» 2 (с. 5-89), 5 (с. 86-105).

У. ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

1. Измерение звукового давления, колебательной скорости, мощности, интенсивности звука и плотности звуковой энергии. Калориметрический и дилатометрический методы измерения мощности. Радиометры. Метод определения мощности и интенсивности на основе измерения звукового давления. Метод измерения потока акустической мощности на основе одновременного измерения звукового давления и составляющих колебательной скорости. Определение производительности сосредоточенного источника на базе векторно-фазовых измерений. 1 (с. 33-37), 4 (с. 134-139), 8 (с. 18-31),.

2. Измерение поля помех и сигналов в океане. Методы измерения спектрально-энергетических характеристик шумов океана. Измерение характеристик анизотропии шумового поля. Особенности измерения в инфразвуковом диапазоне частот. Измерение поля шумов и сигналов с использованием векторно-фазовых методов 2 (с. 623-646, 648-650, 652-666), 4 (с.166-173) 8 (с. 68-109, 205-214, 219-240).

3. Определение направления прихода гидроакустического сигнала и расстояния до источника. Использование максимального значения выходного сигнала для определения направления на источник звука. Корреляционные методы. Фазовый и фазово-импульсный методы. Триангуляционный и разностно-дальномерный методы. Метод с использованием свойств среды. Определение направления прихода гидроакустического сигнала и расстояния до источника звука на основании векторно-фазовых измерений. Ошибки определения координат цели 5 (с. 234-255), 4 (с. 26-31).

4. Сейсмоакустические методы исследования морского дна. Методы преломленных и отраженных волн. Исследование отражающих свойств дна по частотно-угловым характеристикам модуля коэффициента отражения. Метод изучения акустических параметров дна по исследованию корреляционных характеристик флюктуаций огибающих звуковых сигналов, рассеянных на дне океана 4 (с. 145-155), 6 (с. 280-296).

5. Векторно-фазовые методы изучения отражающих характеристик дна. Импедансный метод. Методы основанные на измерения разности фаз между звуковым давлением и компонентами колебательной скорости. Определение коэффициента отражения с одновременной регистрацией звукового давления и компонент колебательной скорости 4 (с. 139-150), 7 (с. 88-109).


III. Учебно-методическое обеспечение курса и методические рекомендации:

  1. Основная литература:

Акустика океана. /Под ред. Л.М.Бреховских. - М.: Наука, 1974 г.

Боббер Р. Гидроакустические измерения - М.: Мир, 1974 г

Гордиенко В.А. Векторно-фазовые методы в акустике. М.: Физматлит. 2007 г.


  1. Дополнительная литература:

Колесников А.Е. Акустические измерения. - Л. “Судостроение”, 1983 г.

Клей К., Медвин Г. Акустическая океанография. - М.: Мир, 1980 г.

Применение векторно-фазового метода в акустике океана. Сб. научн. трудов; Владивосток, 1989 г.

Евтютов А.П., Митько В.Б. Инженерные расчеты в гидроакустике. - Л.: Судостроение, 1988 г.

Щуров В.А. Векторная акустика океана. – Владивосток, Дальнаука, 2003 г.


  1. Методические рекомендации: при изложении курса рекомендуется обращать особое внимание на физические принципы, характеризующие экспериментальные методы в современной акустике. Рекомендуется иллюстрировать излагаемые результаты примерами из реальной акустической практики. Студентам рекомендуется, помимо изучения лекционного материала, использовать материал изученных ранее курсов «Статистической радиофизики», «Введение в акустику».


Примерные вопросы к зачету (экзамену)


Характеристики акустических сигналов. Измерительные излучатели и звукоприемники.

Измерительные излучатели и звукоприемники.

Особенности измерений в закрытых естественных водоемах и море. Измерительные гидроакустические бассейны, гидроакустические трубы.

Калориметрический и дилатометрический методы измерения мощности.

Общие вопросы градуировки. Поверка измерительной аппаратуры. Правила ее поверки. Первичные и вторичные методы градуировки.

Градуировка гидрофонов методом сличения в свободном поле и методом замещения.

Градуировка электроакустических преобразователей методом трех преобразователей.

Градуировка ПГД в вертикальном колеблющемся столбе жидкости и в плоском слое воды. Градуировка приемников градиента давления в измерительном незаглушенном гидробассейне.

Режимы работы при гидроакустических измерениях.

Градуировка излучателей.

Измерение характеристик анизотропии шумового поля. Особенности измерения в инфразвуковом диапазоне частот.

Метод определения мощности и интенсивности на основе измерения звукового давления.

Измерение поля шумов и сигналов с использованием векторно-фазовых методов.

Метод измерения потока акустической мощности на основе одновременного измерения звукового давления и составляющих колебательной скорости.

Использование максимального значения выходного сигнала для определения направления на источник звука.

Триангуляционный и разностно-дальномерный методы определения направления прихода гидроакустического сигнала и расстояния до источника звука. Корреляционный метод для определения направления на источник звука.

Методы исследования морского дна путем использования преломленных и отраженных волн.

Исследование отражающих свойств дна по частотно-угловым характеристикам модуля коэффициента отражения.

Методы изучения параметров грунта основанные на измерения разности фаз между звуковым давлением и компонентами колебательной скорости.


Программу составил

ст.н.с., к.ф.-м.н. Б.И.Гончаренко