Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Акустический диполь
Акустический диполь

Описание

Акустический диполь (излучатель первого порядка) - элементарный излучатель звука. Он представляет собой шар, который совершает движения (колебания), например, в направлении оси х, так, что центр шара испытывает смещения с некоторой амплитудой d (Рисунок 1); радиус шара при этом не изменяется. Такое представление диполя эквивалентно другому, состоящему в том, что диполь состоит из двух одинаковых по интенсивности пульсирующих шаров, находящихся на некотором расстоянии 2d в направлении х, колеблющихся в противофазе – когда один из них создает сжатие, другой создает разрежение. По этой причине акустический диполь называют также «двойным источником».
Акустический диполь

Акустический диполь

Рисунок 1.
Свободно колеблющаяся поверхность представляет собой "двойной источник", или акустический диполь. Нетрудно видеть, почему излучающая в обе стороны поверхность представляет собой «двойной источник»: в то время как одна ее сторона производит сгущение воздуха, другая создает разрежение; стороны поверхности могут быть уподоблены источникам, имеющим разные знаки давления.
На рисунке 2 показана характеристика направленности акустического диполя, ось которого направлена по линии АА': она имеет вид восьмерки, причем звуковое поле в направлении, перпендикулярном к линии АА', отсутствует.
Характеристика направленности акустического диполя
Характеристика направленности акустического диполя
Рисунок 2.
Такая характеристика направленности является результатом интерференции. В ряде случаев приходится иметь дело не с одним, а двумя или большим количеством излучателей, работающих от одного и того же генератора колебаний. Звуковое поле группы излучателей вследствие интерференции оказывается весьма сложным, с большим количеством максимумов и минимумов интенсивности звука по различным направлениям. Группами излучателей пользуются в случае, если стремятся получить острую (или вообще заданную) характеристику направленности. При этом большую роль играет отношение расстояний между излучателями к длине волны излучаемого звука X. Еще более сложным акустическим излучателем является так называемый квадруполь или излучатель второго порядка, представляющий собой комбинацию четырех пульсирующих шаров или двух диполей (рисунке 3).
Продольный (а) и поперечный (б) квадруполи
Продольный (а) и поперечный (б) квадруполи
Рисунок 3.
На рисунке 3 отдельный диполь обозначен стрелкой с буквой F, означающей силу.
В случае продольного квадруполя направления сил F каждого из отдельных диполей противоположны, и силы направлены по линии, их соединяющей. При этом можно представить, что квадруполь представляет собой (это показано в верхней части рисунка) шар, который без изменения своего объема и сохраняя центр неподвижным, в первый полупериод трансформируется в эллипс, большая ось которого расположена перпендикулярно оси х, а во второй полупериод большая ось эллипса располагается параллельно оси х (продольный квадруполь (рисунок 3, а)). Направление сил от диполя может быть перпендикулярно линии, соединяющей диполи; в этом случае имеют дело с так называемым поперечным квадруполем (рисунок 3, б).

 

 

Ключевые слова

 

Области техники и экономики

 

Применение эффекта

Типичным «двойным источником», или диполем, является камертон, ножки которого колеблются в противофазе с одинаковой амплитудой.
Камертон - устройство для настройки музыкальных инструментов. Камертон позволяет извлечь звук заданной частоты и настроить музыкальный инструмент путем сравнения звука на слух, то есть добиться того, чтобы звуки звучали в унисон. Устройство камертона может быть различным. Есть механические и электронные камертоны.
Камертон используется не только музыкантами для определения высоты звука. С его помощью можно очень точно определять короткие равные отрезки времени. Можно создать инструмент с нужной частотой, который под действием электрического тока будет вибрировать, подобно электрическому звонку.
 

 

Реализации эффекта

Механический камертон представляет собой металлическую "рогатку", укрепленную на ящичке, у которого нет одной стенки. Если специальным резиновым молоточком ударить по "ножкам" камертона, то он будет издавать звук, называемый музыкальным тоном. Механический камертон изображен на рисунке 1.
Механический камертон
Механический камертон
Рисунок 1.

В основе конструкции электронного камертона лежит схема генератора звуковой частоты на одном транзисторе (Рисунок 1). При нажатой кнопке SA1 камертон вырабатывает звуковые колебания, высота тона которых устанавливается переменным резистором R1, Резистор R1 позволяет установить диапазон частот около одной октавы (Окта́ва (от лат. octava — восьмая) — музыкальный интервал, в котором соотношение частот между звуками составляет 1 к 2. Субъективно на слух октава воспринимается как устойчивый, базисный музыкальный интервал. Два последовательных звука, отстоящие на октаву, воспринимаются очень похожими друг на друга, хотя явно различаются по высоте.). В качестве катушки индуктивности L1 можно использовать первичную обмотку выходного трансформатора, имеющею сечение сердечника около 1,5 см2 от любого радиоприемника. Трансформатор используется в конструкции без сердечника. Для понижения частоты генерируемых колебаний увеличивают емкость конденсатора С2 или вводят в катушку железный сердечник. Уменьшение емкости С2 приводит к повышению генерируемой частоты. В устройстве может быть использован любой маломощный германиевый транзистор. Громкоговоритель желательно взять высокоомный с сопротивлением звуковой катушки 60 Ом, в противном случае можно использовать телефонный наушник ДЭМ-4М.
Электронный камертон
Электронный камертон
Рисунок 1

 

Литература

1.Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 1.

2.В. А. Красильников: Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах, изд. 3 переработанное, государственное

издательство физико–математический литературы, Москва 1960. 560 ст.

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина