Линейная антенна из n элементов (микрофонов). Режим приема. Острота направленного действия (ОНД) акустической антенны

Перед каждым занятием студенты должны изучить теоретические основы работы, уяснить содержание, цель и порядок выполнения работы, заготовить формы таблиц измеряемых величин.  В начале занятий преподаватель проверяет готовность студентов к выполнению работы в объеме контрольных вопросов, изложенных в конце описания каждой лабораторной работы. Неподготовленные студенты к выполнению лабораторных работ не допускаются.

Включение лабораторных установок допускается только с разрешения преподавателя.

После выполнения работы студент предъявляет преподавателю полученные результаты. После подписи протокола эксперимента преподавателем студенты выключают лабораторную установку и  сдают рабочее место.

Отчеты по лабораторным работам оформляются каждой бригадой на листах белой бумаги в соответствии с существующими ГОСТами и предъявляются преподавателю. В отчете указываются номер и название лабораторной работы, цель работы, краткая теория и описание экспериментальной  установки, результаты эксперимента, выводы и другие данные в соответствии с руководством по работе.

Защита выполненных и оформленных лабораторных работ проводится в виде индивидуального собеседования по ее содержанию. Студенты, не получившие зачета по двум лабораторным работам, к выполнению последующих работ не допускаются.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Линейная антенна из n элементов (микрофонов). Режим приема

1. Цель работы

Исследование характеристик направленности n-элементной антенной решетки  микрофонов. Закрепление навыков измерения характеристик направленности антенны, состоящей из n-микрофонов. Получение практических навыков измерения параметров антенн.

2. Краткая теория

Закономерность изменения в пространстве рассматриваемой физической величины /давления, интенсивности/ в зависимости от направления описывается характеристикой направленности.

Характеристики направленности приемника и излучателя, имеющих одни и те же размеры и работающих на одной частоте, одинаковы, что следует из «принципа взаимности».

Следует отметить, что характеристика направленности соответствует дальнему полю преобразователя, под которым понимают поле на таком расстоянии, где в однородной безграничной среде интенсивность звука спадает обратно пропорционально квадрату расстояния, т.е. по сферическому закону. Эта область также называется зоной Фраунгофера и соответствует условию , где L - максимальный габаритный размер излучателя.

В   большинстве    случаев    пользуются    пространственной    диаграммой направленности , отнесенной к ее значению  в направлении максимального уровня наблюдаемой физической величины,

,

где  - нормированная диаграмма направленности.

Для многих преобразователей пространственная диаграмма направленности представляет собой поверхность, образованную вращением плоскостной диаграммы направленности вокруг некоторой оси, называемой осью акустической симметрии. Эта ось может совпадать с направлением максимума сигнала (круглый плоский излучатель), быть перпендикулярной ему (радиально пульсирующий длинный цилиндр) либо находиться под некоторым углом к нему (групповые компенсированные антенны).

Диаграмма направленности по давлению (напряжению)  связана с диаграммой по интенсивности (мощности)  квадратичной зависимостью, т.е. , где .

Направление максимального излучения или приема называется акустической осью антенны, для плоских линейных антенн она лежит под прямым углом к линии или плоскости.

Основными параметрами, характеризующими направленные свойства акустической антенны, являются следующие: острота направленного действия, острота максимума; коэффициент концентрации; число, направления и величина дополнительных максимумов

На рис. 1 представлена диаграмма направленности акустической антенны в полярной системе координат, иллюстрирующая некоторые из перечисленных параметров.

Острота направленного действия (ОНД) акустической антенны определяется углом , охватывающим основной максимум диаграммы направленности. При этом, чем меньше угол , тем выше ОНД. Угол  определяется либо из графического представления диаграммы направленности, либо из ее аналитического представления для конкретной антенны.

 

Обычно вводят в рассмотрение ширину характеристики направленности на уровне 0.707, что соответствует величине угла, в пределах которого квадрат давления изменяется в два раза. Этот угол определяет разрешающую способность по угловой координате, т.е. раздельное отображение целей на соответствующем индикаторе