Лекции по Электрическому приводу

4.2. Акустика

Акустоэлектрический эффект – возникновение проводящего тока или ЭДС в проводящей среде (металл, полупроводник) под действием бегущей ультразвуковой волны. Появление тока связано с передачей импульса (и соответственно энергии) от ультразвуковой волны электроном проводимости. Это приводит к направленному движению носителей - электрическому току в направлении распространения звука.
В замкнутой цепи, состоящей из кристалла CdS с металлическими электродами, перпендикулярными направлению распространению звука, и измерительного прибора, будет протекать акустоэлектрический ток. Если же цепь разомкнута, то между электродами возникает акустоэлектрическая разность потенциалов.
Наряду с продольными можно наблюдать и поперечный эффект, то есть возникновение разности потенциалов на электродах кристалла, расположенных параллельно направлению распространения звука. Эффект имеет место и при упругих поверхностных волнах.
Применение: измерение интенсивности ультразвука в твердых телах, структуры звукового поля, для исследования электрических свойств полупроводников.

Рис. 4.1. Схема измерителя акустоэлектрической ЭДС:

1 – кристалл CdS; 2 – электроды; 3 – звукопроводы;
4 – излучатель; 5 – приемник

Одним из широко известных колебательных движений является звук – продольные колебания частичек среды, в которых распространяется звуковая волна.

Акустические (звуковые) колебания, как и механические колебания, часто используют для интенсификации различных технологических процессов.
Акустические колебания различной частоты по разному воздействуют на животных.
На основе этого в США разработаны устройство и способ, предназначенные для разгона животных. С этой целью мозг животных подвергается действию раздражающих колебаний со спектром, лежащим в звуковом диапазоне частот, представляющий собой совокупность многочисленных колебаний, успокаивающих мозг животных. Раздражающие колебания действуют на мозг животного одновременно с успокаивающими колебаниями при этом осуществляется модуляция раздражающих колебаний успокаивающими.
Характер звуковых колебаний зависит от свойства источника звука, поэтому, измеряя различные характеристики звуковых колебаний, можно установить характеристики источника звука. А зная характеристики звуковой волны, можно по ее изменению при прохождении различных сред установить параметры среды.
В США разработан автоматический прибор, сортирующий при помощи звука яблоки, так как установлено, что зрелые, незрелые и перезрелые яблоки оказывают различное сопротивление проходящим сквозь них звуковым волнам разных частот.
Звук распространяется в воздухе с определенной скоростью. Если в какой-то определенной системе координат возникает звуковой импульс, то по времени прохождения его к осям координат, которое может быть зафиксировано приемниками звука, можно определить координаты источника звука. Такой путь и избрали в институте Кибернетики АН БССР.
При использовании ЭВМ в качестве автоматического проектировщика необходимо вводить в нее графическую информацию. С этой целью графическая информация предоставляется в виде набора различных кривых, координаты которых вводятся с помощью миниатюрной искры, возникающей при соприкосновении специального звукового карандаша (Электроакустического преобразователя) с любой из точек чертежа, звук который достигает системы координатных микрофонов, расположенных по краям чертежа. Одна система выдает координату по Х, другая по У.
При подходе к преграде акустические волны отражаются (эффект известен как эхо). Поэтому, если в закрытом помещении включить и сразу выключить источник звука, то возникает явление реверберации т.е. послезвучание, обусловленное приходом в определенную точку запоздавших отраженных или рассеянных звуковых волн.
Измеряя время реверберации (время в течении которого интенсивность звука уменьшается в 1000000 раз) можно определить объем свободного помещения.