ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМЕХАНОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ С ВНУТРЕННИМИ ЭКРАНАМИ В СОСТАВЕ ПЛОСКИХ СИСТЕМ
https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-1-85-95
Аннотация
Рассмотрена задача излучения звука плоской системой, образованной из цилиндрических пьезокерамических излучателей с внутренними акустически мягкими экранами. Продольные оси излучателей параллельны и лежат в одной плоскости. Указанная система характеризуется взаимодействием электрических, механических и акустических полей в процессе преобразования излучателями электрической энергии в акустическую и взаимодействием акустических полей излучателей в процессе формирования полей в окружающих средах. Целью работы являлось определение закономерностей электромеханоакустического преобразования энергии цилиндрическими пьезокерамическими излучателями с внутренними экранами в составе плоских систем с учетом всех видов взаимодействия.
Исследования осуществлялись методом связанных полей в многосвязных областях с привлечением теорем сложения для цилиндрических волновых функций. Физические поля, возникающие при излучении звука такой системой, определены путем совместного решения системы дифференциальных уравнений: волнового уравнения; уравнений движения тонких пьезокерамических оболочек в перемещениях; уравнений вынужденной электростатики для пьезокерамики при заданных граничных условиях, условиях сопряжения полей на границах раздела многосвязных областей и электрических условиях.
Решение задачи сведено к решению бесконечной системы линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных коэффициентов разложений полей в ряды по волновым функциям.
Анализ результатов численных расчетов, выполненных на основе полученных аналитических соотношений, позволил установить ряд закономерностей в электромеханоакустическом преобразовании энергии излучателями в составе плоских систем. При этом учтены: взаимодействие полей в процессе преобразования энергии; взаимодействие излучателей и системы по акустическому полю; степень нарушения радиальной симметрии акустического нагружения излучателей от величины акустического взаимодействия; многомодовость механических полей излучателей в составе плоской системы и зависимость перераспределения энергии между модами колебаний от степени нарушения радиальной симметрии акустического нагружения излучателей.
Об авторах
А. Г. ЛейкоУкраина
И. В. Кандрачук
Украина
Адрес для переписки: Кандрачук И.В. - Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», корпус 12, пр. Победы, 37, г. Киев 03056, Украина. e-mail: kandra4uk@gmail.com
А. О. Святненко
Украина
Список литературы
1. Корякин, Ю.А. Корабельная гидроакустическая техника: Состояние и актуальные проблемы / Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев. – СПб. : Наука, 2004. – 410 с.
2. Лейко, А.Г. Подводные акустические антенны : монография / А.Г. Лейко, Ю.Е. Шамарин, В.П. Ткаченко. – К. : Аванпосприм, 2000. – 320 с.
3. Балабаев, С.М. Акустическое излучение водозаполненной пьезокерамической оболочки / С.М. Балабаев, Н.Ф. Ивина // Акуст. журн. – 1999. – Т. 45. – № 44. – С. 450–453.
4. Гринченко, В.Т. Волновые задачи акустики : монография / В.Т. Гринченко, И.В. Вовк, В.Т. Мацыпура. – К. : Интерсервис, 2013. – 572 с.
5. Vovk, I.V. Sound radiation by cylindrical piezoelastic shell with asymmetric insertion / I.V. Vovk, V.N. Oliynik // JASA. – 1996. – Vol. 99, no. 1. – P. 133–138.
6. Лейко, А.Г. Частотные характеристики электрических полей цилиндрических пьезокерамических излучателей в составе плоских систем / А.Г. Лейко, А.И. Нижник // Журнал нанои электронной физики. – 2016. – Т. 8. – № 4–04012. – С. 1–6.
7. Aronov, B. Effects of coupled vibrations on the acoustical performance of underwater cylindrical shell transducers / B. Aronov, A.B. David, L.B. Corey // JASA. – 2007. – Vol. 122, no. 11. – P. 3419–3428.
8. Aronov, B. Methods of experimental investigation of acoustic interaction between electroacoustical transducers in array / B. Aronov, O. Tetsuro, A.B. David // JASA. – 2002. – Vol. 112, no. 2. – P. 753–763.
9. Aronov B. Couplend vibration analysis of the thinwalled cylindrical piezoelectric ceramic transducers / B. Aronov // JASA. – 2009. – Vol. 125, no. 3. – P. 803–818.
10. Коржик, A.B. Амплитудно-частотные характеристики некоторых форм колебаний пьезокерамических цилиндрических приемников звука при различных видах электродирования в условиях связанности / А.В. Коржик // Акустический вестник. 2009. – Т. 12. – № 3. – С. 33–40.
Рецензия
Для цитирования:
Лейко А.Г., Кандрачук И.В., Святненко А.О. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМЕХАНОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ С ВНУТРЕННИМИ ЭКРАНАМИ В СОСТАВЕ ПЛОСКИХ СИСТЕМ. Приборы и методы измерений. 2018;9(1):85-95. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-1-85-95
For citation:
Leiko A.G., Kandrachuk I.V., Sviatnenko A.O. FEATURES OF ELECTROMECHANICAL ACOUSTIC ENERGY CONVERSION BY CYLINDRICAL PIEZOCERAMIC TRANSDUCERS WITH INTERNAL SCREENS IN COMPOSITION OF FLAT SYSTEMS. Devices and Methods of Measurements. 2018;9(1):85-95. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-1-85-95