ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМЕХАНОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ С ВНУТРЕННИМИ ЭКРАНАМИ В СОСТАВЕ ПЛОСКИХ СИСТЕМ

The problem of sound emission is considered by a system formed from cylindrical piezoceramic radiators with internal acoustically soft screens. Longitudinal axis of emitters lie in one plane. This system is characterized by the interaction of electric, mechanical and acoustic fields in the process of conversion electrical energy to acoustical energy and acoustic fields in the process of forming them in the environments. The purpose of the work is to determine the peculiarities of the electromechanical acoustic transformation of energy by cylindrical piezoceramic radiators with internal screens in the composition of flat systems, taking into account all types of interaction.The research was carried out by the method of bound fields in multiply connected domains with the use of addition theorems for the cylindrical wave functions. The physical fields arising from the emission of sound by such a system are determined by the joint solution of the system of differential equations: the wave equation; equations of motion of thin piezoceramic shells with circular polarization in displacements; the equations of forced electrostatics for piezoceramics at given boundary conditions, the conditions of conjugation of fields at the boundaries of the division of domains and electric conditions.The solution of the problem is reduced to the solution of an infinite system of linear algebraic equations with respect to unknown coefficients of field expansions.An analysis of the results of numerical calculations, performed on the basis of the obtained analytical relations, called to establish a number of features in the electromechanical acoustic transformation of energy by emitters in the composition of flat systems. They include: the role of acoustic interaction in the process of energy conversion; determination of the mechanism of quantitative assessment of the influence of interaction on these processes; the dependence of the degree of violation of the radial symmetry of the acoustic loading of the emitters on the amount of acoustic interaction; the appearance of multimodality of the mechanical field of emitters in the structure of the plane system and the dependence of the redistribution of energy between all modes on the degree of disturbance of the radial symmetry of the acoustic loading of the emitters.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

Аналіз властивостей фізичних полів, що створюються системами пьезокерамических циліндричних перетворювачів, розташованих поблизу акустичного екрану у вигляді порожнього пружного цілінріческого тіла

The thesis deals with the analysis of numeral results of physical characteristics of connected fields which appear in pies ceramic cylindrical transformations of round and arch cylindrical lattices with resilient acoustic cylindrical screen in their inner laprobe together with interaction of flat acoustic waves depending on parameters of transducers, lattices and waves. Conformity to natural laws of this interaction on acoustic, mechanic and electric fields of lattices and transformations were determinedВыполнен численный анализ физических характеристик связанных полей, возникающих в пьезокерамических цилиндрических преобразователях круговых и дуговых цилиндрических решеток с упругим акустическим цилиндрическим экраном в их внутренней полости при взаимодействии решеток с плоскими акустическими волнами, в зависимости от параметров преобразователей,  решеток  и  волн. Установлены законо мерности  этого  взаимодействия  на  акустические, механические и электрические поля решеток и преобразователей.Виконано чисельний аналіз фізичних характеристик пов'язаних полів, що виникають в п'єзокерамічних циліндричних перетворювачів кругових і дугових циліндричних решіток з пружним акустичним циліндричним екраном в їх внутрішньої порожнини при взаємодії решіток з плоскими акустичними хвилями, в залежності від параметрів перетворювачів, решіток та хвиль. Встановлено законо мірності цієї взаємодії на акустичні, механічні та електричні поля граток і перетворювачів

FEATURES OF ELECTROMECHANICAL ACOUSTIC ENERGY CONVERSION BY CYLINDRICAL PIEZOCERAMIC TRANSDUCERS WITH INTERNAL SCREENS IN COMPOSITION OF FLAT SYSTEMS

The problem of sound emission is considered by a system formed from cylindrical piezoceramic radiators with internal acoustically soft screens. Longitudinal axis of emitters lie in one plane. This system is characterized by the interaction of electric, mechanical and acoustic fields in the process of conversion electrical energy to acoustical energy and acoustic fields in the process of forming them in the environments. The purpose of the work is to determine the peculiarities of the electromechanical acoustic transformation of energy by cylindrical piezoceramic radiators with internal screens in the composition of flat systems, taking into account all types of interaction.The research was carried out by the method of bound fields in multiply connected domains with the use of addition theorems for the cylindrical wave functions. The physical fields arising from the emission of sound by such a system are determined by the joint solution of the system of differential equations: the wave equation; equations of motion of thin piezoceramic shells with circular polarization in displacements; the equations of forced electrostatics for piezoceramics at given boundary conditions, the conditions of conjugation of fields at the boundaries of the division of domains and electric conditions.The solution of the problem is reduced to the solution of an infinite system of linear algebraic equations with respect to unknown coefficients of field expansions.An analysis of the results of numerical calculations, performed on the basis of the obtained analytical relations, called to establish a number of features in the electromechanical acoustic transformation of energy by emitters in the composition of flat systems. They include: the role of acoustic interaction in the process of energy conversion; determination of the mechanism of quantitative assessment of the influence of interaction on these processes; the dependence of the degree of violation of the radial symmetry of the acoustic loading of the emitters on the amount of acoustic interaction; the appearance of multimodality of the mechanical field of emitters in the structure of the plane system and the dependence of the redistribution of energy between all modes on the degree of disturbance of the radial symmetry of the acoustic loading of the emitters

Radiation field angled horn antenna with a piezoceramic transducer with radial polarization

Проведено чисельний аналіз акустичних властивостей циліндричної антени з плоским акустично м’яким екраном, розміщеним в діаметральній площині її випромінювача, виконаного у вигляді силової чи компенсованої конструкцій. Порівняльний аналіз частотних властивостей звукових полів і кутового розподілення полів в дальній зоні антени дозволив встановити ряд тонких ефектів у формуванні полів, що залежать як від типу конструктивного виконання випромінювача антени, так і від розмірів її акустичного екрана.The numerical analysis of the acoustic properties of a cylindrical antenna with a flat acoustically soft baffle located in the diametral plane of its transmitter, made in the form of power or compensated structures was performed. Comparative analysis of the frequency characteristics of the sound fields and the angular distribution of the fields in the far field of the antenna allowed us to establish a number of subtle effects in the formation of fields depending on both the type of embodiment the transmitter of antenna and the size of the acoustical baffle.Проведен численный анализ акустических свойств цилиндрической антенны с плоским акустически мягким экраном, расположенным в диаметральной плоскости её излучателя, выполненного в виде силовой или компенсированной конструкций. Сопоставительный анализ частотных свойств звуковых полей и углового распределения полей в дальней зоне антенны позволил установить ряд тонких эффектов в формировании полей, зависящих как от типа конструктивного исполнения излучателя антенны, так и от размеров её акустического экрана