В современном смысле изучения акустики как раздела физики принято выделять ряд более мелких элементов, которые будут удовлетворять запросы исследователей. Так произошло и с развитием акустических систем. Они вышли на коммерческие рельсы и удовлетворяют запросы рынка услуг. Это произошло в немалой степени уникальным характеристикам самого звук как физического явления, а также специальной спроектированной аппаратуры, которая помогла в полной мере раскрыть все возможности широкополосной акустики.
Существует ряд споров, согласно которым приводятся аргументы в пользу широкополосных акустических систем, а также их визави в виде многополосных акустических систем.
Применение широкополосных систем
В настоящее время сложилась большая практика применения широкополосных динамических излучателей и акустических систем, которые были созданы на основе многочастотных преобразователей. Это сформировало стереотипное мышление у пользователей, что частотный диапазон электродинамического излучателя способен производить широкий спектр звуков при низкой линейности.
За последние десятилетия были проведены многочисленные эксперименты, которые смогли подтвердить в чистом виде ряд недостатков широкополосной акустики, которая серьезно уступала физическим показателям многополосным акустическим системам. Эти недостатки регистрировались в низкой линейности компонентов, которые были оборудованы широкополосными излучателями.
Также использование широкополосных импульсных установок и воспроизводимые ими сигналы играют важную роль в процессе разработки различных систем акустического мониторинга и связи. Они необходимы для изучения и освоения шельфа морей океанов, а также неглубоких окраинных морей. Все это достижимо при использовании специальной аппаратуры, основанной на передаче гидроакустической информации. При помощи подобных действий решается ряд научных задач.
На основании проведенных исследований можно:
- создать модель распространения широкополосных импульсов в мелком море;
- осуществить анализ влияния параметров слоя на дисперсию волновых мод;
- найти частотные характеристики волноводных компонент гидроакустических импульсов;
- сформировать пространственно-временную структуру широкополосных гидроакустических импульсов.
Широкополосные импульсные акустические сигналы в мелком море имеют достаточно сложную пространственно-временную структуру. Она проявляется в формировании фокусировок и пучков. Подобные эффекты возникают в ходе конструктивной интерференции волноводных мод. В них волновые числа всегда будут связаны некоторыми характерными закономерностями.
Гидроакустические импульсы
Рисунок 1. Гидроакустические помехи. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Для исследования особенностей распространения широкополосных акустических импульсов в мелком море используют модель с изоскоростным жидким слоем осадков. Такая модель характеризуется наличием двух однородных плоскопараллельных слоев жидкости. Они делятся на два основных вида:
- водный слой;
- осадочный слой.
Эти два слоя лежат в однородном и упругом полупространстве, где волновые числа лежат в зависимости от определенных закономерностей. Они складываются из ряда дополнительных факторов, в том числе от строения дна изучаемого объекта. Они определяются параметрами жидких осадочных донных отложений. Эту совокупность факторов можно разбить на ряд групп. Каждая из этих групп характеризуется своеобразной и уникальной формой дисперсионных зависимостей.
В процессе возбуждения большого количества мод идет формирование широкополосных импульсов, которые протекают в интервале высоких частот.
При осуществлении анализа влияния параметров слоя на дисперсию волновых мод вводится понятие фазы Эйри. Она возникает в отсутствие слоя осадков и наступления зависимости скоростей волноводных мод от частоты. Эта монотонная функция с одним минимумом групповой скорости и называют фазой Эйри.
Задача распространения широкополосного импульса в процессе изучения разделяется на множество частных задач о распространении групп мод. Все они локализованы в соответствующие ограниченные угловые интервалы. Однако в этом процессе принято выделять группы мод, которые наиболее эффективно взаимодействуют со слоем осадков в пределах исследуемого интервала частот.
При частотных характеристиках волноводных компонентов гидроакустических импульсов кроме дисперсионных соотношений в пространственно-временную структуру широкополосных сигналов в мелком море входят также частотные характеристики волновода. Их также называют зависимостями амплитуды поля в точках наблюдения от определенной частоты. Они входят в зависимость от коэффициентов возбуждения волноводных мод.
Исходя из результатов анализа дисперсионных и частотных характеристик, при формировании пространственно-временной структуры широкополосных импульсов в гидроакустике большая часть волновых чисел зависит от определенного номера мод по квадратичному закону. Это значит, что происходит возникновение фокусировок акустического поля на соответствующих частотах и на определенном расстоянии.
В настоящее время научные исследования с применением гидроакустических импульсов активно трансформируется под коммерческие запросы пользователей по всему миру. Производители заняты выпуском специальных установок, главным предназначением которых стало преобразование звука для создания музыкальных композиций, а также их прослушивания в особых условиях.
Широкополосное акустическое оборудование сегодня выпускается наряду с многополосными акустическими системами. Они способны воспроизводить частотный спектр, который будет достаточным для воспроизведения всех слышимых частот для человека. Подобные установки работают на уровне 60 – 18 000 Гц. При этом достигается меньшая чувствительность. Это достигается за счет большой линейности компонента.
