声波的辐射(10)

2019-08-31 14:25

利距离(Re)是辐射器近场距离的标志。

kka2k2222接近远场区(当z?a),则(z?a?z)?,(z?a?z)?kz,代入式

224z(4.7.7),得声压函数

2v0ka2j(?t?kz)p(z,t)??j??sin()e

k4z(4.7.8)

ka2ka2)规律衰减;当z??D0,sin()可以展开当z?D0,式(4.7.8)幅值按sin(4z4z成级数,保留其前两项,式(4.7.8)近似表示为

22???ka1ka?1????? 4z?6?4z????2p(z,t)??j??2v0j(?t?kz)ek(4.7.9)

式(4.7.9)中第一项正是把活塞面元波看作平行声束在轴上叠加结果,它符合球面波衰减规律。由此可见,按弗朗霍费观点计算的远场声压振幅是按球面波规律传播,而在向远场过渡的区域中,声压近似按时(4.7.9)规律传播,因此按弗朗霍费观点计算结果的修正误差近似地等于式(4.7.9)中方括号中的第二项。法线上声压按弗朗霍费观点计算结果的相对误差近似地等于?。

?1?ka2?????

6?4z? 在声学测量中(如测量辐射器的指向性时)应考虑此误差,虽然在z??a时,这个误差很小,但在靠近费涅尔衍射区域仍应考虑。

[结论1]:在辐射器辐射声场的远场区,声压幅值沿径向(r)变化?周向由指向性函数描述。所以,在远场区,声压为:

1,声压幅值沿rp(r,?,?,t)?p0D(?,?)ej(?t?kr) r (4.7.10)

[结论2]:在辐射器辐射声场的近场区,由于声场幅值不均匀(有起伏),辐射器辐射性能的测量一般要求在大于瑞利距离(Re)外进行。频率愈高,半径愈大的发射器,近区衍射场愈长,因此按安排的更远些。

1规律计算声场误差愈大,即在高频声测量时,收发换能器之间距离应r


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