Физическая сущность звука. Классификация звуковых волн. Параметры звукового поля, страница 5

Под сезонным термоклином находится основной термоклин (слой В), который подвержен незначительным сезонным изменениям. В основном термоклине наблюдается наиболее значительное изменение температуры по глубине. Ниже основного термоклина до дна простирается глубоководный изотермический слой, имеющий почти постоянную температуру около 5°С. В этом слое скорость звука увеличивается с глубиной под влиянием гидростатического давления.

Положение и толщина слоев могут меняться в зависимости от географической широты, сезона, времени суток и метеорологических условий.

Верхние слои моря прогреваются в дневные часы и охлаждаются в ночные. Такие суточные изменения температуры существенно влияют на распространение акустической энергии. Явление уменьшения дальности действия ГАС во второй половине дня известно давно, и получило название «послеполуденного эффекта».

Влияние географической широты на ВРСЗ:

- в низких широтах минимум С наблюдается на глубине примерно 1200 м;

- в высоких широтах этот минимум смещается к поверхности моря, а основной и сезонный термоклины постепенно исчезают (штриховая линия на рис.8).

В мелких морях, мелководных прибрежных районах и на континентальном шельфе ВРСЗ утрачивает регулярность, присущую глубоководным районам, и предсказать его форму становиться очень трудно.

6.3. В случае критического угла падения вся энергия звука остаётся в первой среде. Это явление носит название полного внутреннего отражения.

6.4. Критический угол падения

http://elementy.ru/images/eltbook/snell_law_rus_760.jpg

6.5. Рефракция звука. Звуковой канал

Рефракцией звука называется искривление траектории движения звука за счёт неоднородности среды.

Неоднородную среду (за счёт t, ‰, Р) можно представить в виде тонких слоев с однородной структурой. Исходя из закона Снелиуса можно построить траекторию распространения звуковых лучей в водной среде.

 


6.6. Дифракция – это способность звуковых волн огибать препятствия.

6.7. Интерференция – это сложение гидроакустических волн. Благодаря интерференции звук может усиливаться (сложение двух волн с одинаковой фазой) или ослабляться (сложение двух волн с противоположной фазой).

Явление интерференции может сказываться на работе гидроакустических приборов.

6.8. Явление реверберации

В толще морской воды и на ее границах содержится множество различных неоднородностей - от мельчайших частиц пыли, придающих голубой цвет воде глубокого моря, и косяков рыбы в его толще до остроконечных вершин гор морского дна. Такие неоднородности, нарушающие непрерывность физических свойств среды, перехватывают падающую на них акустическую энергию и вновь излучают часть этой энергии в среду.

Повторное излучение (переизлучение) называется рассеянием, а суммарное рассеяние, создаваемое всеми неоднородностями, получило название реверберации.

Морская реверберация - процесс, описывающий изменение во времени суммарного рассеянного звукового поля, наблюдаемого в точке приема после излучения акустической энергии.

Реверберация проявляется как продолжительный, медленно затухающий дрожащий тон, возникающий вслед за импульсом излучения активного гидролокатора. Она причиняет особые неприятности при работе гидроакустических систем с повышенной мощностью излучения и слабой направленностью. Реверберация маскирует эхо-сигнал от дна, являясь, таким образом, помехой и вносит ошибку в результат измерений.

Различают реверберацию море трех видов:

1. Объемная реверберация - рассеяние звука мелкими включениями в виде газовых пузырьков, твердых взвешенных частиц, термических неоднородностей (непрерывно перемешивающихся дискретных объемов воды с различными температурами) и другими рассеивателями, распределенными по всему водному пространству;

2. Поверхностная реверберация - рассеяние звука мелкими неоднородностями и пузырьками, концентрирующимися в приповерхностном слое, а также волнующейся поверхностью моря;

3. Донная реверберация - рассеяние звука неровностями дна.

В реальных условиях указанные виды реверберации существуют одновременно, накладываясь друг на друга. Однако в зависимости от условий использования гидролокатора и состояния моря может преобладать тот или иной вид реверберации.

При наличии взволнованной поверхности моря на малых расстояниях (до 500 м от источника звука) поверхностная реверберация по интенсивности превышает объемную; при малых скоростях ветра преобладает объемная реверберация. Донная реверберация проявляется, как правило, в мелком море при расположении антенны ГАС вблизи дна.