Ghid de unde acustice

Ghid de undă acustică  - o secțiune a mediului, limitată în una sau două direcții de pereți sau alte medii, în urma căreia divergența undelor către laturi este eliminată sau redusă, astfel încât propagarea sunetului de-a lungul secțiunii are loc cu o atenuare mai mică decât în un mediu omogen nelimitat.

Tipuri

Ghidurile de undă acustice artificiale sunt de obicei conducte închise de pereți izolați fonic (de exemplu conducte de orgă, canale de ventilație, tuneluri).

Ghidurile de undă acustice naturale sunt de obicei straturi ale mediului: de exemplu, pentru frecvențele sonore joase, oceanul este un ghid de undă sub forma unui strat de apă, limitat pe o parte de sol, iar pe de altă parte de o suprafață liberă de apă. Un ghid de undă acustic poate fi format și printr-o neomogenitate stratificată verticală a mediului (de exemplu, un canal de sunet subacvatic în ocean): undele care traversează la unghiuri mici un strat în care viteza sunetului are o valoare minimă se întorc la acesta ca un rezultat al refracției în straturile adiacente cu o viteză mai mare a sunetului, ca și cum ar fi reflectat din aceste straturi (vezi Hidroacustică ). Spre deosebire de conducte, în care sunetul se propagă în linie dreaptă (de-a lungul axei conductei), sunetul într-un strat se poate propaga și sub formă de unde cilindric divergente sau convergente.

Proprietăți

Singurul tip de unde care se propagă în ghidurile de undă acustice fără a-și schimba structura sunt undele normale ( modurile ). În cel mai simplu caz de propagare a sunetului într-un mediu omogen neabsorbant care umple un strat sau un tub dreptunghiular, o undă normală este o undă armonică care se deplasează (undă normală omogenă) sau se descompune exponențial (undă normală neuniformă) de-a lungul ghidului de undă și o undă staționară sinusoidală în direcția transversală. La o anumită frecvență, undele normale formează un set infinit discret de unde care diferă în viteza de fază și în numărul de linii nodale de câmp sonor în direcția transversală: fiecărei undă normală i se atribuie un număr egal cu numărul acestor linii.

Într-un ghid de undă acustic cu un mediu stratificat neomogen, atât artificial, cât și natural, există și seturi discrete de unde normale cu proprietăți similare. Cu o neomogenitate stratificată a mediului care umple ghidul de undă, unda staționară în direcția transversală nu va mai fi sinusoidală, dar undele normale pot fi încă numerotate în funcție de numărul de linii nodale din secțiunea transversală. Proprietățile de dispersie ale ghidurilor de undă acustice naturale diferă de obicei semnificativ de proprietățile de dispersie ale ghidurilor de undă omogene.

Ghidurile de undă acustice în stare solidă sunt de obicei limitate de limite libere (tije, plăci). Undele normale în astfel de ghiduri de undă acustice sunt formate atât prin unde de forfecare de polarizare orizontală (paralelă cu interfața), cât și prin propagarea în comun a undelor longitudinale și de forfecare de polarizare verticală, care sunt convertite unele în altele la reflexiile la granițe. Setul de astfel de unde normale este mai bogat decât în ​​ghidurile de undă acustice lichide. În special, undele normale cu numere de undă complexe sunt posibile în ele.

În tehnologia cu ultrasunete, ghidurile de undă acustice în stare solidă sunt numite și orice dispozitive (tije, concentratoare) pentru transmiterea energiei vibraționale la o anumită distanță de sursă sau pentru introducerea energiei vibraționale în orice mediu.

Vezi și

Literatură