Пестерев Иван Сергеевич – Инженер 2-й кат. преподаватель-исследователь (2019) по специальности "Акустика".
Автор 9 научных публикаций. Сфера научных интересов – разработка и исследование электроакустических преобразователей, а также систем формирования электрических сигналов возбуждения.
ул. Малая Посадская, д. 30, Санкт-Петербург, 197046
Ivan S. Pesterev, Engineer 2 cat.
teacher-researcher (2019) specialty "Acoustics"
The author of 9 scientific publications. Area of expertise: research and development of electro-acoustic transducers and electric excitation signals forming systems.
30, Malaya Posadskaya str., Saint Petersburg 197046
Сосновский Николай Николаевич – кандидат технических наук (1975), старший научный сотрудник (1984), доцент кафедры алгоритмической математики
Автор 40 научных публикаций. Сфера научных интересов – теория вероятностей и математическая статистика, решение прикладных задач с использованием современных средств компьютерной алгебры (Wolfram Mathematica).
ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376
Ivan S. Pesterev, Engineer 2 cat.
teacher-researcher (2019) specialty "Acoustics"
The author of 9 scientific publications. Area of expertise: research and development of electro-acoustic transducers and electric excitation signals forming systems.
30, Malaya Posadskaya str., Saint Petersburg 197046
Степанов Борис Георгиевич – кандидат технических наук (1987), старший научный сотрудник (1992), доцент (1996) кафедры электроакустики и ультразвуковой техники
Автор более 110 научных публикаций. Сфера научных интересов – разработка и исследование различных электроакустических преобразователей и систем с заданными направленными и частотными свойствами.
ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376
Boris G. Stepanov, Cand. Sci. (Eng.) (1987), Senior Researcher (1992), Associate Professor (1996) of the Department of Electroacoustics and Ultrasonic Technics
The author of more than 110 scientific publications. Area of expertise: research and development of various electroacoustic transducers and systems with predetermined directionality, and frequency properties.
5 Professor Popov Str., St Petersburg 197376
Введение. Современный этап развития гидроакустической техники характеризуется постоянным улучшением элементной базы и ростом вычислительных мощностей. На этом этапе при решении прикладных задач все чаще сталкиваются с ограничением ширины полосы пропускания электроакустических преобразователей и антенн. Большинство известных способов расширения полосы пропускания не обеспечивают линейность фазочастотной характеристики (ФЧХ) излучения в рабочей полосе частот, которая имеет первоочередное значение для эффективного формирования сравнительно коротких, перестраиваемых по частоте и сложных по структуре акустических сигналов. В связи с этим преимущественным является использование преобразователя волноводного типа (ПВТ), способ построения и электрического возбуждения которого обеспечивает близкую к линейной ФЧХ излучения.
Цель работы. Разработка обобщенной расчетной модели, которая включает в себя частные случаи излучения ПВТ в соосные с ним цилиндрические волноводы и в полупространства, а также учитывает влияние волн, отраженных от границ ПВТ, на его полевые характеристики.
Материалы и методы. ПВТ представлен соосным набором идентичных водозаполненных пьезоцилиндров с амплитудно-фазовым возбуждением, обеспечивающим режим широкополосного излучения по типу бегущей волны. Использование метода частичных областей позволяет решить задачу об излучении ПВТ через водозаполненные апертуры в граничащие с ними конусные полупространства с изменяемым углом раскрыва.
Результаты. Приведены и проанализированы результаты расчетов частотных характеристик звукового давления при излучении ПВТ, возбуждаемых в соответствии с решением задачи синтеза, во фронтальном и тыльном направлениях для разных углов раскрыва конусов. С использованием предложенной расчетной модели ПВТ показана возможность получения полосы пропускания порядка трех октав. Оценивается влияние толщины пассивных фланцев, которые используются для компоновки ПВТ в антеннах. Рассматривается возможность излучения в рабочей полосе частот ПВТ перестраиваемых по частоте ультракоротких однопериодных импульсов для разных углов раскрыва конусов. Дается сопоставительная оценка результатов расчета с другими частными решениями: излучение ПВТ в соосные водозаполненные волноводы, а также – в полупространства.
Заключение. Сделан вывод о целесообразности использования обобщенной расчетной модели для более точного описания акустических полей реальных макетов антенн, составленных из ПВТ.
Introduction. The present stage of development of hydroacoustic equipment is characterized by a constant improvement of an element base and by an increase in computing power. However, in solving of applied problems one is increasingly faced with a restriction on the realized bandwidth of electroacoustic transducers and antennas. The most of well-known methods of bandwidth expansion do not provide a linear character of the phase-frequency characteristic (PFC) of radiation in the working frequency band, which is of primary importance for the effective formation of relatively short, frequency-tunable, and complex acoustic signals. From this position, the use of a transducer of waveguide type (TWT) is preferential. Its construction and electrical excitation method provides a close to linear phase response of radiation.
Aim. The development of a generalized computational model. It has to include particular cases of TWT radiation into cylindrical waveguides coaxial with it and into half-spaces, and also to take into account the influence of waves reflected from the boundaries of the TWT on its field characteristics.
Materials and methods. The TWT was presented by a coaxial set of identical water filled piezocylinders with amplitude-phase excitation, provided a mode of broadband radiation in the form of traveling waves. The usage of the method of partial regions allowed one to obtain a solution of the problem of TWT radiation through water filled apertures into the conical adjacent half-spaces, variable in angle.
Results. Frequency characteristics of TWT sound pressure results calculated in accordance with the solution of the synthesis problem in the frontal and rear directions for different angles of cone opening were presented and analyzed. Using the proposed computational model of TWT, the possibility of obtaining a bandwidth of the order of 3 octaves was demonstrated. An influence of the thickness of the passive flanges, which are used to link the TWT in the antennas was estimated. The possibility of radiation in the working frequency band of TWT of ultrashort ultra-short single-period pulses for different angles of cone opening was considered. A comparative assessment of the result of calculation with other particular solutions (the radiation by TWT in coaxial water-filled waveguides and also – in half-spaces) was presented
Conclusion. An expedient to use a generalized computational model for a more accurate description of the acoustic fields of real antenna models made up of TWT was concluded.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.