Zvočno polje. Širjenje zvoka. Parametri, ki označujejo zvočno polje Zvočno polje in njegove značilnosti

Prostor, v katerem potuje zvok, se imenuje zvočno polje. Značilnosti zvočnega polja delimo na linearne in energijske.

Značilnosti linearnega zvočnega polja:

1. zvočni tlak;

2. mešanje delcev medija;

3. hitrost nihanja delcev medija;

4. zvočna odpornost okolja;

Energijske značilnosti zvočnega polja:

1. moč (intenzivnost) zvoka.

1. Zvočni tlak je dodatni tlak, ki nastane, ko zvok prehaja skozi medij. Je dodaten tlak k statičnemu tlaku v mediju, na primer k atmosferskemu tlaku zraka. Označeno s simbolom R in se meri v enotah:

P = [N/m2] = [Pa].

2. Premik delcev medija je vrednost, ki je enaka odstopanju pogojnih delcev medija od ravnotežnega položaja. Označeno s simbolom L, merjeno v metrih (cm, mm, km), L = [m].

3. Hitrost nihanja delcev medija je hitrost premikanja delcev medija glede na ravnotežni položaj pod vplivom zvočnega valovanja. Označeno s simbolom u in se izračuna kot razmerje odmika L po času t med katerim je prišlo do tega premika. Izračunano po formuli:

Merska enota [m/s], v nesistemskih enotah cm/s, mm/s, µm/s.

4. Zvočni upor je upor, ki ga medij daje zvočnemu valu, ki prehaja skozenj. Formula za izračun:

Enota: [Pa s/m].

V praksi se za določanje akustične impedance uporablja druga formula:

Z=p*v. Z-akustična impedanca,

p je gostota medija, v je hitrost zvočnega valovanja v mediju.

Od energijskih karakteristik se v medicini in farmaciji uporablja le ena - jakost oz. jakost zvoka.

Moč (intenzivnost) zvoka je vrednost, ki je enaka količini zvočne energije E, ki poteka na enoto časa t na enoto površine S. Označeno s simbolom jaz. Formula za izračun: I=E/(S t) Enote: [J/s m2]. Ker je Joule na sekundo enak 1 Watu, potem

jaz = [ J/s m 2 ] = [ W/m2].

Psihofizične značilnosti zvoka.

Psihofizika je veda o povezavi med objektivnimi fizičnimi vplivi in ​​posledično subjektivnimi občutki.

Z vidika psihofizike je zvok občutek, ki nastane v slušnem analizatorju, ko nanj vplivamo. mehanske vibracije.

Psihofizično zvok delimo na:

Toni so preprosti;

Toni so kompleksni;

Ton mirovanja je zvok, ki ustreza sinusni harmonični mehanski vibraciji določene frekvence. Graf enostavnega tona - sinusni val (glej 3. Valovna oblika).

Kompleksen ton- to je zvok, sestavljen iz različnega (večkratnega) števila preprostih tonov. Kompleksni tonski graf je periodična nesinusoidna krivulja (glejte 3. Valovna oblika).

Hrup - to kompleksen zvok, sestavljen iz veliko število preprostih in kompleksnih tonov, katerih število in intenzivnost se ves čas spreminjata. Hrup nizke intenzivnosti (zvok dežja) pomirja živčnega sistema, hrup visoke intenzivnosti (delovanje močnega elektromotorja, delovanje mestnega prometa) utrudi živčni sistem. Boj proti hrupu je ena od nalog medicinske akustike.

Psihofizične značilnosti zvoka:

Pitch

Glasnost zvoka

Zvočni ton

Pitch je subjektivna značilnost frekvence slišnega zvoka. Višja kot je frekvenca, tem večjo višino tone.

Glasnost zvoka - To je lastnost, ki je odvisna od frekvence in jakosti zvoka. Če se moč zvoka ne spremeni, se glasnost poveča s povečanjem frekvence s 16 na - 1000 Hz. Pri frekvenci od 1000 do 3000 Hz ostane nespremenjena; z nadaljnjim povečevanjem frekvence se glasnost zmanjša in pri frekvencah nad 16.000 Hz zvok postane neslišen.

Glasnost (glasnost) se meri z enoto, imenovano "fon". Glasnost v ozadju se določi s pomočjo posebnih tabel in grafov, imenovanih "izoakustične krivulje".

Zvočni ton- to je najkompleksnejša psihofizična značilnost zaznanega zvoka. Zvok je odvisen od števila in intenzivnosti preprostih tonov, vključenih v kompleksen zvok. Preprost ton nima tembra. Enot za merjenje tembra zvoka ni.

Logaritemske enote za merjenje zvoka.

Poskusi so ugotovili, da velike spremembe v jakosti in frekvenci zvoka ustrezajo manjšim spremembam v glasnosti in višini. Matematično to ustreza dejstvu, da do povečanja občutka višine in glasnosti pride glede na logaritemskih zakonov. V zvezi s tem so se za merjenje zvoka začele uporabljati logaritemske enote. Najpogostejši enoti sta "bel" in "decibel".

Bel je logaritemska enota, ki je enaka decimalnemu logaritmu razmerja dveh homogenih količin. Če sta ti količini dve različni jakosti zvoka I 2 in I 1, potem lahko število belov izračunamo po formuli:

N B =log(I 2 /I 1)

Če je razmerje med I 2 in I 1 10, potem je N B = 1 belo, če je to razmerje 100, potem 2 bela, 1000 - 3 bela. Za druga razmerja je mogoče število belov izračunati z uporabo logaritemskih tabel ali z uporabo mikrokalkulatorja.

Decibel je logaritemska enota, enaka desetini bela.

Označeno z dB. Izračunano po formuli: N dB =10·lg(I 2 /I 1).

Decibel je bolj priročna enota za prakso in se zato pogosteje uporablja v izračunih.

Oktava je logaritemska enota medicinske akustike, ki se uporablja za karakterizacijo frekvenčnih intervalov.

Oktava je interval (pas) frekvenc, v katerem je razmerje med višjo in nižjo frekvenco dve.

Kvantitativno je frekvenčni interval v oktavah enak binarnemu logaritmu razmerja dveh frekvenc:

N OCT =log 2 (f 2 /f 1). Tukaj je N število oktav v frekvenčnem intervalu;

f 2, f 1 - meje frekvenčnega intervala (ekstremne frekvence).

Eno oktavo dobimo, ko je razmerje frekvenc dve: f 2 / f 1 =2.

V medicinski akustiki se uporabljajo standardne oktavne frekvenčne meje.

Znotraj vsakega intervala so podane povprečne zaokrožene oktavne frekvence.

Frekvenčne meje 18 - 45 Hz ustrezajo povprečni oktavni frekvenci - 31,5 Hz;

frekvenčne meje 45-90 Hz ustrezajo povprečni oktavni frekvenci 63 Hz;

meje 90-180 Hz - 125 Hz.

Zaporedje povprečnih oktavnih frekvenc pri merjenju ostrine sluha bo naslednje frekvence: 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz.

Poleg bele še decibel in oktava v akustika Uporablja se logaritemska enota "dekada". Frekvenčni interval v desetletjih je enak decimalnemu logaritmu razmerja dveh skrajnih frekvenc:

N dec =log(f 2 /f 1).

Tukaj je N dekad število dekad v frekvenčnem intervalu;

f 2, f 1 - meje frekvenčnega intervala.

Eno desetletje dobimo, ko je razmerje skrajnih frekvenc intervala enako desetim: f 2 / f 1 = 10.

V smislu lestvice je dekada enaka beli barvi, vendar se uporablja samo v akustiki in samo za karakterizacijo frekvenčnega razmerja.

Pogoji za človekovo zaznavo zvoka.

Linearne značilnosti zvočnega polja v tekočinah in plinih vključujejo zvočni tlak, premik delcev medija, hitrost nihanja in zvočni upor medija.

Zvočni tlak v plinih in tekočinah je razlika med trenutno vrednostjo tlaka v točki medija, ko skozenj prehaja zvočni val, in statičnim tlakom v isti točki, tj.

Zvočni tlak je izmenična količina: v trenutkih zgostitve (zgoščevanja) delcev medija je pozitiven, v trenutkih redčenja (raztezanja) medija pa negativen. Ta vrednost je ocenjena z amplitudo ali efektivno vrednostjo. Za sinusna nihanja je efektivna vrednost vrednost amplitude.

Zvočni tlak je sila, ki deluje na enoto površine: V sistemu se meri v newtonih na kvadratni meter Ta enota se imenuje pascal in je označena s Pa. V absolutnem sistemu enot se zvočni tlak meri v dinih na kvadratni centimeter: prej se je ta enota imenovala bar. Ker pa se je enota atmosferskega tlaka, enaka , imenovala tudi bar, je med standardizacijo za enoto atmosferskega tlaka ostalo ime bar. V komunikacijskih sistemih, radiodifuziji in podobnih sistemih imajo opravka z zvočnimi tlaki, ki ne presegajo 100 Pa, to je 1000-krat manj od atmosferskega tlaka.

Premik je odstopanje delcev medija od njegovega statičnega položaja pod vplivom prehajajočega zvočnega vala. Če pride do odstopanja v smeri gibanja valov, se premiku dodeli pozitiven predznak, v nasprotni smeri pa negativni predznak. Premik se meri v metrih (sistem enot) ali centimetrih (sistem absolutnih enot).

Hitrost nihanja je hitrost gibanja delcev medija pod vplivom prehajajočega zvočnega vala: kjer je premik delcev medija; čas.

Ko se srednji delec premika v smeri širjenja valov, se hitrost nihanja šteje za pozitivno, v nasprotni smeri pa za negativno. Upoštevajte, da te hitrosti ne smemo zamenjevati s hitrostjo valovanja, ki je konstantna za dani medij in pogoje širjenja valov.

Hitrost nihanja se meri v metrih na sekundo ali v centimetrih na

Specifična akustična upornost je razmerje med zvočnim tlakom in hitrostjo vibracij. To velja za linearne pogoje, zlasti kadar je zvočni tlak bistveno manjši od statičnega. Specifična akustična upornost je določena z lastnostmi materialnega medija in pogoji širjenja valov (glej § tabele 1.1 in 1.2 za specifične vrednosti upora za številna okolja in pogoje, slika 1.1 pa prikazuje odvisnost specifične upornosti od nadmorska višina. V splošnem primeru je specifična zvočna upornost kompleksna količina, kjer sta aktivna in reaktivna komponenta specifične zvočne upornosti (pridevnik "specifična" zaradi kratkosti pogosto izpuščen.) Razsežnost specifične zvočne upornosti. v sistemu in v absolutnem sistemu Če je znano. upornost potem uporabijo odnos

Zvočno * polje razumemo kot tisto omejeno območje prostora, v katerem se širi hidroakustično sporočilo. Zvočno polje lahko obstaja v katerem koli elastičnem mediju in predstavlja nihanje njegovih delcev, ki nastanejo zaradi vpliva zunanjih motečih dejavnikov. Posebnost Razlika med tem procesom in katerim koli drugim urejenim gibanjem delcev v mediju je v tem, da pri majhnih motnjah širjenje valov ni povezano s prenosom same snovi. Z drugimi besedami, vsak delec niha glede na položaj, ki ga je zasedal pred motnjo.

Idealen elastični medij, v katerem se širi zvočno polje, lahko predstavimo kot niz popolnoma togih elementov, ki so med seboj povezani z elastičnimi vezmi (slika 1.1). Za trenutno stanje nihajočega delca tega medija je značilno njegovo odmik U glede na ravnotežni položaj, nihajna hitrost v in pogostost obotavljanje. Nihajna hitrost je določena s prvim časovnim odvodom odmika delcev in je pomembna značilnost obravnavanega procesa. Oba parametra sta praviloma harmonični funkciji časa.

delec 1 (Sl. 1.1), premaknjeno za količino U iz ravnotežnega položaja prek elastičnih vezi vpliva na delce, ki ga obdajajo, zaradi česar se tudi ti premikajo. Posledično se v obravnavanem mediju začne širiti motnja, vnesena od zunaj. Če zakon o spremembi premika delcev 1 je določena z enakostjo kje Hm je amplituda nihanja delcev in w- frekvenca nihanj, nato zakon gibanja drugih i– s delce lahko predstavimo v obliki:

kje U mi- amplituda vibracij i- oh delci, y i– fazni zamik teh nihanj. Ko se medij (delci) oddaljuje od vira vzbujanja 1 ) vrednosti amplitude vibracij U mi zaradi disipacije energije se bo zmanjšala in fazni premiki y i zaradi omejene hitrosti širjenja vzbujanja se poveča. Tako pod zvočno polje lahko razumemo tudi kot zbirko nihajočih delcev medija.

Če v zvočnem polju izberemo delce, ki imajo enako fazo nihanja, dobimo krivuljo oz valovna fronta. Valovna fronta se nenehno oddaljuje od vira motnje z določeno hitrostjo, ki jo imenujemo hitrost širjenja valovne fronte, hitrost širjenja vala ali samo hitrost zvoka v tem okolju. Vektor prikazane hitrosti je pravokoten na površino fronte vala v zadevni točki in določa smer zvočni žarek, po kateri se širi val. Ta hitrost je bistveno odvisna od lastnosti medija in njegovega trenutnega stanja. Pri širjenju zvočnega valovanja v morju je hitrost zvoka odvisna od temperature vode, njene gostote, slanosti in številnih drugih dejavnikov. Tako se s povišanjem temperature za 1 0 C hitrost zvoka poveča za približno 3,6 m/s, s povišanjem globine za 10 m pa za približno 0,2 m/s. V povprečju se lahko hitrost zvoka v morskih razmerah giblje med 1440 – 1585 m/s. Če v sredo anizotropno, tj. ima različne lastnosti v različnih smereh od središča motnje, bo tudi hitrost širjenja zvočnega vala različna, odvisno od teh lastnosti.

Na splošno je hitrost širjenja zvočnega valovanja v tekočini ali plinu določena z naslednjim izrazom:

(1.2)

kje TO– modul volumetrične elastičnosti medija, r 0– gostota nemotenega medija, njegova statična gostota. Modul nasipne elastičnosti je številčno enak napetosti, ki nastane v mediju pri njegovi enotni relativni deformaciji.

Elastični val se imenuje vzdolžni, če se nihanja zadevnih delcev pojavljajo v smeri širjenja valov. Val se imenuje prečno,če delci nihajo v ravninah, ki so pravokotne na smer širjenja valov.

Prečni valovi lahko nastanejo samo v mediju, ki ima elastično obliko, tj. sposoben upreti strižnim deformacijam. To lastnost imajo samo trdna telesa. Longitudinalni valovi so povezani z volumetrično deformacijo medija, zato se lahko širijo tako v trdne snovi ter v tekočih in plinastih medijih. Izjema od tega pravila je površno valovi, ki nastanejo na prosti površini tekočine ali na mejah nemešljivih medijev z različnimi fizikalnimi lastnostmi. V tem primeru delci tekočine istočasno izvajajo vzdolžne in prečne vibracije, ki opisujejo eliptične ali bolj zapletene trajektorije. Posebne lastnosti površinskih valov pojasnjujemo z dejstvom, da imajo pri njihovem nastanku in širjenju odločilno vlogo sile gravitacije in površinske napetosti.

Med procesom nihanja v motenem mediju se pojavijo cone povečanega in zmanjšanega tlaka in gostote glede na ravnotežno stanje. Pritisk kjer je njegova trenutna vrednost v zvočnem polju in je statični tlak medija v odsotnosti vzbujanja, se imenuje zvok in je številčno enaka sili, s katero val deluje na enoto površine, nameščeno pravokotno na smer njegovega širjenja. Zvočni tlak je ena najpomembnejših značilnosti stanja okolja.

Za oceno sprememb gostote medija se uporablja relativna vrednost, imenovana pečat z, ki je določena z naslednjo enakostjo:

(1.3)

kje r 1 – trenutna vrednost gostote medija na točki, ki nas zanima, in r 0 – njegovo statično gostoto.

Vse zgornje parametre je mogoče določiti s klicem neke skalarne funkcije potencial j vibracijske hitrosti. V skladu s Helmholtzovim izrekom ta potencial v celoti označuje zvočne valove v tekočih in plinastih medijih in je povezan z nihajno hitrostjo v naslednjo enakost:

. (1.4)

Imenuje se vzdolžno zvočno valovanje ravno, če ima potencial j in druge povezane količine, ki označujejo zvočno polje, so odvisne samo od časa in enega od njih Kartezične koordinate, na primer X(slika 1.2). Če so omenjene količine odvisne samo od časa in razdalje r z neke točke O prostor imenovan središče vala, imenujemo longitudinalno zvočno valovanje sferične. V prvem primeru bo valovna fronta črta ali ravnina, v drugem pa lok ali odsek sferične površine.

V elastičnih medijih lahko pri obravnavanju procesov v zvočnih poljih uporabimo princip superpozicije. Če se torej v mediju širi sistem valovanja, ki ga določajo potenciali j 1 …j n, potem bo potencial nastalega vala enak vsoti navedenih potencialov:

(1.5)

Vendar pa je pri obravnavi procesov v močnih zvočnih poljih treba upoštevati možnost nelinearnih učinkov, zaradi katerih je lahko uporaba principa superpozicije nesprejemljiva. Poleg tega, ko visoke ravni Vpliv, ki moti okolje, lahko korenito poruši elastične lastnosti okolja. Tako se lahko v tekočem mediju pojavijo vrzeli, napolnjene z zrakom, in njegov kemijska struktura itd. Na prej predstavljenem modelu (slika 1.1.) bo to enakovredno pretrganju elastičnih vezi med delci medija. V tem primeru se energija, porabljena za ustvarjanje vibracij, praktično ne bo prenesla na druge plasti, zaradi česar bo nemogoče rešiti kakršen koli poseben praktični problem. Opisani pojav se imenuje kavitacija.

Z energijskega vidika lahko zvočno polje označimo z pretok zvočne energije oz zvočna moč P, ki jih določa količina zvočne energije W ki prehaja skozi dano površino na enoto časa:

(1.6)

Zvočna moč na območje s obravnavano površino, določa intenzivnost zvočni val:

(1.7) V zadnjem izrazu se predpostavlja, da je energija na mestu enakomerno porazdeljena s.

Koncept se pogosto uporablja za označevanje zvočnega okolja gostota zvočne energije, ki je definirana kot količina zvočne energije na enoto volumna elastičnega medija.

Raziščimo razmerje med posameznimi parametri zvočnega polja.

1.3 Enačba kontinuitete medija

Enačba kontinuitete medija povezuje potencial hitrosti in njegovo zbijanje. V odsotnosti prekinitev v mediju velja zakon o ohranitvi mase, ki ga lahko zapišemo v naslednji obliki:

kje W 1 in r 1– prostornina in gostota tekočine v zvočnem polju in W 0 in r 0– enaki parametri v odsotnosti motenj. Ta zakon pravi, da v zveznem linearnem mediju sprememba prostornine povzroči takšno spremembo gostote medija, da njihov produkt, ki ustreza masi obravnavanega volumna, vedno ostane konstanten.

Da bi upoštevali zgoščenost medija, odštejemo od leve in desne strani enačbe (1.8) produkt W 0 r 1. Kot rezultat bomo imeli:

(1.9)

Tukaj je sprejeto, da Ta predpostavka je možna zaradi dejstva, da so v ultrazvočnem frekvenčnem območju spremembe prostornine in gostote tekočine nepomembne glede na njihovo absolutno vrednost in zamenjava količin v imenovalcu enakosti (1.9) r 1 na r 0 praktično ne vpliva na rezultat analize.

Naj ρ 1= 1,02 g/cm3, a ρ 0 = 1,0 g/cm3. Potem

A . Relativna napaka sprejete predpostavke je
.

Izrazimo relativno volumetrična deformacija okolje, ki ga predstavlja leva stran enačbe (1.9), skozi delne premike tekočih delcev in upoštevajte, da desna stran navedena enakost določa zgoščenost medija. Potem bomo imeli:

(1.10)

kje U x, U y in Uz- premik delcev medija vzdolž pripadajočih osi pravokotnega koordinatnega sistema.

Razločimo zadnjo enakost glede na čas:

Tukaj v x, v y in v z– komponente nihajne hitrosti vzdolž istih osi. Glede na to

(1.12)

(1.13) kjer je s Hamiltonov operator, ki definira prostorsko diferenciacijo:

(1.14)

Pomembno!

A jaz, j in k sta enotska vektorja izbranega pravokotnega koordinatnega sistema. torej odvod zgoščenosti medija glede na čas je enak drugemu odvodu glede na prostorske koordinate potenciala hitrosti, vzetega z nasprotnim predznakom.

Enačba nihajno gibanje

Enačba nihajnega gibanja povezuje potencial hitrosti in zvočni tlak. Za izpeljavo te enačbe izberemo elementarni volumen v zvočnem polju, ki niha vzdolž osi Oh(Slika 1.3.) V skladu z Newtonovim zakonom lahko zapišemo:

(1.15)

kje F – sila, ki deluje na izbrano prostornino v smeri osi Oh,

m– masa določene prostornine, j– pospešek gibanja volumna vzdolž iste osi . Če tlake, ki delujejo na robu izbranega volumna, označimo kot str 1 in str 2, in sprejmite to > ​​, nato prisilite F lahko definiramo z naslednjo enakostjo:

(1.16)

kje

Zamenjava izraza (1.16) v enakost (1.15) in upoštevanje tega in pospeševanje in tudi z omejevalnim prehodom na infinitezimalne količine, ugotovimo:

(1.17)

Upoštevajoč to in končno dobimo:

. (1.18)

Zadnja enačba ne vsebuje koordinat in zato velja za val poljubne oblike.

Enačba stanja medija

Enačba stanja medija glede na ultrazvočno polje, v katerem se vsi procesi odvijajo praktično brez spremembe temperature, izraža razmerje med tlakom in gostoto medija. V idealni tekočini, v kateri ni sil viskoznega trenja, je zvočni tlak r sorazmerna s togostjo medija TO in njegovo zbijanje c: Če pa je medij resničen, potem v njem obstajajo sile viskoznega trenja, katerih velikost je sorazmerna z viskoznostjo medija in hitrostjo spreminjanja stanja medija, zlasti s hitrostjo spreminjanja njegovega zbijanje. Zato bo izraz, ki določa tlak v viskoznem mediju, pridobil komponento, odvisno od navedenih dejavnikov:

(1.19)

kjer je L sorazmernostni koeficient. Kot rezultat poskusov je bila ugotovljena ocena tega koeficienta, ki je omogočila, da se končni izraz, ki določa stanje okolja, zapiše v obliki:

(1.20) kjer je h koeficient dinamične (newtonske) viskoznosti medija. Dobljena enačba velja za katero koli valovno obliko.

Valovna enačba

Valovna enačba določa zakon spremembe potenciala hitrosti. Za izpeljavo te enačbe zamenjamo izraz (1.20) za stanje medija v enačbo (1.18). Kot rezultat dobimo:

(1.21)

Da bi predstavili zbijanje medija skozi potencial hitrosti, diferenciramo izraz (1.21) glede na čas:

(1.22)

Ob upoštevanju odvisnosti (1.13), dobljene iz pogoja kontinuitete medija in enakosti (1.2), zapišemo želeno valovno enačbo v končni obliki:

(1.23)

Če je val raven in se širi na primer vzdolž osi Oh, potem bo potencial hitrosti odvisen le od koordinate X in čas. V tem primeru bo valovna enačba imela preprostejšo obliko:

(1.24) Z reševanjem nastalih enačb lahko najdemo zakon spremembe potenciala hitrosti in posledično katerega koli parametra, ki označuje zvočno polje.

Analiza glavnih parametrov zvočnega polja

Najprej določimo parametre, ki označujejo ravno harmonično valovanje. Za to najdemo rešitev enačbe (1.24), ki je linearna diferencialna enačba drugega reda in ima torej dva korena. Navedene korenine predstavljajo dva procesa j 1 (x,t) in j2(x,t), ki definira valove, ki se širijo v nasprotnih smereh. V izotropnem mediju so parametri zvočnega polja v točkah, ki so enako oddaljene od vira sevanja, enaki, kar nam omogoča, da se omejimo na iskanje samo ene rešitve, na primer za val j 1, ki se širi v pozitivni smeri osi Oh.

Ker je podana partikularna rešitev funkcija trenutne koordinate in časa, jo bomo iskali v naslednji obliki:

kje - valovna frekvenca, m– zahtevani koeficient, ki določa odvisnost potenciala hitrosti od prostorskih koordinat, - valovno število, . Izračun potrebnih derivatov j 1 in jih nadomestimo v enačbo (1.24), ugotovimo:

(1.26) Rešitev zadnje enačbe glede na m in ob upoštevanju, da val, ki upada z oddaljenostjo od vira motenj, ustreza negativni vrednosti, bomo imeli:

(1.27)

V ultrazvočnem polju je drugi člen v oklepajih izraza (1.27) bistveno manjši od enote, kar nam omogoča, da ta izraz razširimo v potenčno vrsto in se omejimo na dva izraza:

(1.28)

Zamenjava najdene vrednosti m v enakost (1.25) in uvedbo zapisa

(1.29)

poiščimo končni izraz za hitrostni potencial j 1:

Posebna rešitev za potencial j 2 je mogoče najti podobno kot v obravnavanem primeru:

Uporabimo dobljene izraze za določitev osnovnih parametrov zvočnega polja.

Zvočni tlak v območju širjenja pozitivno usmerjenega valovanja je določen z naslednjo enakostjo:

(1.32)

kje .

Če se obrnemo na enakost (1.4) in upoštevamo, da v ultrazvočnem polju >> A, potem lahko izraz za nihajno hitrost zapišemo v naslednji obliki:

kje Dobljeni izrazi kažejo, da se spremembe v trenutnih vrednostih zvočnega tlaka in hitrosti nihanja dogajajo v fazi, zaradi česar na mestih, kjer je medij zbit, vektor nihajne hitrosti sovpada v smeri s hitrostjo širjenja valovna fronta, na mestih redčenja pa ji nasproti.

Poiščimo razmerje med zvočnim tlakom in hitrostjo nihanja, ki se imenuje specifična zvočna odpornost:

(1.34)

Specifični zvočni upor je pomembna značilnost medija, ki vpliva na številne parametre procesov, ki se v njem odvijajo.

Širjenje zvočnih valov

Pri ustvarjanju hidroakustičnih naprav je eden od najpomembnejše naloge je prava izbira parametri sevanja: nosilna frekvenca oddajnega signala, način modulacije signala in njegove energijske značilnosti. Razpon širjenja valov, značilnosti njegovega odboja in prehoda skozi različne vmesnike med mediji z različnimi fizikalne lastnosti, sposobnost izolacije signala od spremljajočega šuma.

Kot je navedeno zgoraj, je ena glavnih energijskih značilnosti hidroakustičnega signala njegova intenzivnost. Izraz, ki definira ta parameter, je mogoče najti iz naslednjih premislekov. Oglejmo si nek elementarni odsek valovne fronte s površino , ki se med nihanjem premakne glede na začetni položaj po znesku Temu premiku bodo nasprotovale sile notranja interakcija. Delo bo porabljeno za premagovanje teh sil, potrebnih za zagotovitev obravnavanih vibracij, kot delo, porabljeno na enoto časa:

(1.35)

kje T– valovno obdobje. Intenzivnost pa je določena z močjo, porabljeno za gibanje samski območje valovne fronte in bo zato enako:

(1.36)

Če nadomestimo enakosti (1.32) in (1.33) v dobljeni izraz, ugotovimo:

Glede na to, da je 0,5 - jakost signala v neposredni bližini oddajnika, potem bo zakon spremembe intenzitete z oddaljenostjo od vira določen z naslednjo enakostjo:

(1.38)

Zadnjo formulo je dobil angleški fizik in matematik Stokes in nosi njegovo ime. Kaže, da ko se oddaljujete od vira sevanja, intenzivnost zvočnega valovanja pada eksponentno. Poleg tega, kot izhaja iz izraza (1.29), indeks slabljenja A je sorazmerna s kvadratom frekvence nihanja oddanega vala. To nalaga določene omejitve pri izbiri nosilnih frekvenc sporočil, zlasti med zaznavanjem na dolge razdalje.

Vendar z uporabo Stokesove formule ni vedno mogoče dobiti pravilne ocene procesa slabljenja zvočnega vala. Tako eksperimenti kažejo, da zvočni valovi v morskem okolju oslabijo veliko hitreje, kot izhaja iz zgornjega izraza. Ta pojav je posledica razlike med lastnostmi realnega in idealiziranega okolja, ki se običajno upošteva pri reševanju teoretičnih problemov, pa tudi dejstva, da je morsko okolje heterogena tekočina, vključno z živimi organizmi, zračnimi mehurčki in drugimi nečistočami.

V praksi se običajno uporabljajo različne empirične formule za določanje zakonitosti spreminjanja jakosti zvočnega valovanja. Tako je na primer s svojimi frekvencami v območju 7,5 - 60 kHz vrednost koeficienta A v decibelih na kilometer (dB/km) je mogoče oceniti z naslednjim razmerjem:

, (1.39)

in zakon o spremembah intenzitete na razdaljah od vibratorja, ki ne presegajo 200 km, z napako do 10%, je določen z enakostjo:

(1.40)

V primeru sferičnega valovanja je intenziteta

. (1.41)

Iz zadnjega izraza sledi, da val v veliki meri oslabi zaradi širjenja njegove fronte z naraščajočo razdaljo r.

Ultrazvočni val se pri gibanju v homogenem izotropnem mediju širi premočrtno. Če pa je medij nehomogen, je pot zvočnega žarka ukrivljena in pod določenimi pogoji se lahko signal odbije od vmesnih plasti. vodno okolje. Pojav ukrivljenosti zvočnih žarkov zaradi heterogenosti morskega okolja se imenuje lom zvoka. Lom zvoka lahko pomembno vpliva na točnost hidroakustičnih meritev, zato je treba v večini primerov oceniti stopnjo njegovega vpliva.

Ko se žarek širi proti dnu, gre praviloma skozi tri območja na svoji poti: izotermno (s konstantno temperaturo) površinsko območje, območje temperaturnega skoka, za katerega je značilen oster negativni temperaturni gradient, in skoraj spodnja izotermna cona (slika 1.4). Debelina udarne cone je lahko več deset metrov. Ko zvočni val prehaja skozi udarno plast, opazimo močan lom in znatno zmanjšanje jakosti zvoka. Zmanjšanje intenzivnosti je posledica razhajanja žarkov zaradi ostrega loma na zgornji meji udarne plasti, pa tudi zaradi njihovega odboja od te plasti. Skrajni žarki razcepljenega žarka tvorijo območje zvočne sence.

Slika 1.4.

Spremembe gostote morskega okolja in njegove temperature ustvarjajo pogoje za nastanek zvočnih valovodov. So vodoravne plasti vode, vzdolž katerih je hitrost širjenja zvoka najmanjša na njihovi osi in narašča proti obrobju. To vodi do odboja valov od plasti vode, ki so oddaljene od osi, zaradi česar se začne širiti vzdolž osi valovoda na znatne razdalje. Takšno širjenje valov na ultra dolge razdalje je mogoče uporabiti za reševanje nekaterih specifičnih problemov. Ko se v enem mediju širi več zvočnih valov, se zaradi njihovega seštevanja intenzivnost nastalega zvočnega valovanja na določenih točkah polja poveča, na drugih pa zmanjša. Ta pojav se imenuje motnje zvočnih vibracij. Moteča nihanja imajo lahko različne amplitude, frekvence in faze. Pri normalnem vpadu zvočnega žarka na vmesnik med dvema medijema, katerih zvočni upor se močno razlikuje, lahko

nastati stoji val. Značilnost stoječega vala je, da vse njegove točke nihajo z isto fazo in tvorijo v intervalih, enakih četrtini valovne dolžine nihanja, antinode, v katerih je amplituda nihanja največja, in vozlišča, v katerih sploh ni nihanj. . Stoječe valovanje ne prenaša skoraj nobene energije.

Odboj in lom zvočnih valov

Ko val pade na mejo med dvema medijema, se delci medija, ki pripadajo tej meji, vzbujajo. Po drugi strani pa nihanje mejnih delcev povzroči valovne procese, tako v mediju vpadnega vala kot v mediju, ki meji nanj. Prvi val se imenuje odraža, in drugi – lomljena. Koti in (slika 1.5) med normalo na vmesnik in smerjo žarkov imenujemo koti padci,
razmišljanja in lomnost, oz. Po Descartesovih zakonih veljajo naslednje enakosti:

(1.42)

Če na poti širjenja žarka naletimo na več vmesnikov med mediji, potem velja enakost:

(1.43)

Količina se imenuje Snellova konstanta. Njegova vrednost se ne spreminja vzdolž zvočnega žarka.

Energijska razmerja v vpadnem, odbitem in lomljenem žarku so določena s koeficienti A in IN odboj in lom. Ti koeficienti so določeni z naslednjimi enačbami:

(1.44)

Lahko se pokaže, da se v medijih z enakim zvočnim uporom zvočna energija popolnoma prenese iz enega medija v drugega. Če obstaja velika razlika v akustični upornosti medijev, se skoraj vsa vpadna energija odbije od vmesnika med mediji.

Obravnavani vzorci se pojavijo, če dimenzije odbojne površine presegajo valovno dolžino vpadnega sevanja. Če je njegova valovna dolžina večja od velikosti zrcalne površine, se val praviloma delno odbije od ovire (razprši) ​​in delno upogne okoli nje. Pojav valovanja, ki se upogiba okoli ovire, imenujemo difrakcija zvoka. Do uklona pride tudi pri predmetih, katerih dimenzije presegajo valovno dolžino nihanja, vendar se v tem primeru pojavi le na robovih odbojne površine. Za oviro se oblikuje območje akustične sence, v katerem ni zvočnih tresljajev. Hkrati se slika zvočnega polja pred oviro zaplete zaradi interakcije vpadnih, odbitih in difrakcijskih valov. Zvočni val se lahko odbija od številnih predmetov, ki so raztreseni morska voda, kot so zračni mehurčki, plankton, delci trdnih lebdečih snovi itd. V tem primeru se odbiti signal imenuje signal volumetrični odmev. Sprejemnik sevanja ga zazna kot nihajoči odmev v trenutku, ko je signal poslan. Na začetku je lahko ta odmev precej močan, nato pa hitro izzveni.

Do odmevanja lahko pride zaradi sipanja zvoka na ravnih površinah, ki imajo majhne nepravilnosti glede na valovno dolžino. Največkrat so takšne površine dno ali gladina morja. Ta odmev se imenuje dno oz površno, oz.

. Osnovni principi hidroakustičnega sondiranja

Skoraj vse hidroakustične navigacijske naprave, ki se uporabljajo v transportni floti, delujejo v načinu aktivnega zaznavanja vodnega prostora. Razvoj naprav, ki izvajajo ta način, zahteva naslednje:

§ določitev zahtev za sondiranje sevanja glede na vsebino problema, ki ga rešujemo;

§ določitev zahtev za sprejemne in oddajne antene;

§ analiza pogojev širjenja sondirnega signala in ocena narave prejetega signala;

§ razvoj zahtev za vhodne bloke sistema, ki izvajajo primarno pretvorbo prejetega signala;

§ določanje sestave sprejemne poti, ki pretvori primarno informacijo v obliko, ki je potrebna za njen prikaz ali nadaljnjo uporabo v drugih napravah ali sistemih;

§ določanje sestave naprav za prikaz in snemanje informacij;

§ oblikovanje zahtev za izhodni signal hidroakustične naprave iz drugih naprav, ki delujejo skupaj z njo.

Kot je navedeno zgoraj, je sondirno sevanje lahko neprekinjeno ali impulzno. Kontinuirano sevanje pri enakih amplitudah signala ima največjo povprečno moč, kar je lahko odločilna prednost pri sondiranju območij, ki so precej oddaljena od vira sevanja. Večja povprečna moč oddanega signala omogoča ne samo povečanje ravni sprejetega odbitega signala, temveč tudi pogosto izogibanje pojavu kavitacije. Najpogosteje se ta vrsta sevanja uporablja v Dopplerjevih sistemih za merjenje hitrosti ladij.

Če je treba izmeriti razdalje do odbojnih predmetov, je treba neprekinjeno sevanje najprej modulirati na poseben način. Pravilna izbira metode modulacije in obdelave prejetega signala vam omogoča ustvarjanje najbolj natančnih merilnih sistemov. Vendar je treba upoštevati, da v obravnavanem primeru prejeti signal praviloma spremlja precejšnja motnja, ki je posledica volumetričnega odmeva.

Za impulzno sevanje je značilna oblika impulza, njegovo trajanje T in(slika 1.6), frekvenca ali obdobje ponavljanja impulza. Najpogosteje se uporabljajo pravokotni impulzi (slika 1.6.a), ki so energetsko najbolj nasičeni. V nedavni preteklosti je bila eksponentna oblika precej razširjena (slika 2.6, b) zaradi dejstva, da jo je bilo lažje tehnično izvajati. Reševanje posameznih težav lahko zahteva ustvarjanje impulzov z več kompleksna oblika njihove ovojnice.

Trajanje impulza je velika vrednost, saj skupaj s svojo amplitudo določa moč, ki jo vsebuje, in posledično največji obseg zaznavanja. Poleg tega je ločljivost območja odvisna od trajanja impulza, tj. tisto minimalno razliko v razponu, ki jo lahko izmeri sistem. Zaradi dejstva, da je impulz nosilec ene same informacije, sistem ne bo registriral vseh sprememb v obsegu znotraj njegovega prostorskega obsega. Glede na to, da impulz prepotuje dvojno razdaljo - do reflektorja in nazaj, bo ločljivost sistema enaka polovici prostorske dolžine impulza:

(1.45)

V praksi je trajanje impulza najpogosteje v območju od 10 -5 z do 10 -3 z.

Hitrost ponavljanja impulza je običajno izbrana tako, da se v katerem koli delovnem območju naslednji impulz odda šele po sprejemu odbitega. Z drugimi besedami, obdobje t str Zaporedje impulzov mora izpolnjevati neenakost: kje - največje območje zaznavanja v območju delovanja, - povprečna hitrost zvok v vodi, običajno enak 1500 m/c. Ta pristop ustvarja pogoje za uporabo ene antene kot sprejemne in oddajne antene. V nekaterih primerih se lahko hitrost ponavljanja pulza izbere na podlagi drugih razlogov.

Pri oblikovanju zahtev za sondiranje signala je zelo pomembna pravilna izbira nosilne frekvence sevanja. Od tega je v veliki meri odvisno slabljenje signala, njegov odboj od vmesnikov med medijem in različnimi predmeti, pa tudi trajektorija valovne fronte. Zmanjšanje nosilne frekvence praviloma zahteva povečanje velikosti antenskih naprav, vendar pomaga povečati obseg zaznavanja.

Pri oblikovanju osnovnih zahtev za antenski sistem je potrebno:

§ določiti število anten in način njihove postavitve na ladji;

§ izbrati najboljšo stopnjo usmerjenosti sevanja;

§ izberite vrsto elementa, ki pretvarja električno energijo v mehansko energijo in obratno, ter vrsto antene;

§ določiti način namestitve anten na plovilo.

Število uporabljenih anten in shema njihove postavitve sta določena glede na naravo problema, ki se rešuje, pa tudi glede na prisotnost ali odsotnost njihove redundance, da se poveča zanesljivost sistema. Vsako anteno je mogoče namestiti na plovilo samostojno ali pa vse antene združiti v eno antensko enoto, ki je običajno nameščena v klinker. Takšen blok lahko vsebuje do 20 ali več anten, ki jih v tem primeru pravilneje imenujemo vibratorji.

Zahtevano stopnjo usmerjenosti sevanja narekuje tudi narava problema, ki ga rešujemo.

Feromagnetni in piezokeramični vibratorji se uporabljajo kot pretvorniki električne energije v mehansko energijo in nazaj, katerih princip delovanja je obravnavan spodaj.

Splošne značilnosti oddajno-sprejemne antene

Feromagnetni pretvorniki električne energije v mehansko energijo uporabljajo magnetostrikcijski učinek. Bistvo tega učinka je, da pri spreminjanju magnetno stanje izdelkov iz feromagnetnega materiala, pride do nekaterih sprememb v njegovih dimenzijah. Vzorec je deformiran, ta deformacija pa se povečuje z naraščajočo intenzivnostjo njegove magnetizacije. Če za vzorec vzamemo jedro palice, ga opremimo z navitjem in napajamo izmenični tok, potem se bo dolžina jedra občasno spreminjala. Električna energija, ki se porabi za njeno magnetizacijo, se pretvori v energijo mehanskih vibracij, ki lahko vzbudijo zvočno polje v elastičnem mediju, v katerem je zadevna palica.

Obstaja tudi nasprotni učinek. Če je jedro izdelano iz feromagnetnega materiala z nekaj preostale magnetizacije, je rahlo deformirano, tj. spremeni svojo notranjo napetost, potem se bo napetost spremenila magnetno polje povezana s tem. V tem primeru bo sprememba magnetnega polja posledica

Z Zvočno polje se kaže v obliki kinetične energije nihajočih materialnih teles, zvočnega valovanja v medijih z elastično strukturo (trdne snovi, tekočine in plini). Proces širjenja vibracij v elastičnem mediju se imenuje val. Smer širjenja zvočnega valovanja se imenuje zvočni žarek, površina, ki povezuje vse sosednje točke polja z isto fazo nihanja delcev medija, pa je valovna fronta. V trdnih snoveh se lahko vibracije širijo tako v vzdolžni kot v prečni smeri. Širijo se samo po zraku vzdolžni valovi.

Brezplačno zvočno polje imenujemo polje, v katerem prevladuje neposredni zvočni val, odbitih valov pa ni ali so zanemarljivo majhni.

Difuzno zvočno polje- to je polje, v katerem je v vsaki točki gostota zvočne energije enaka in v katere smeri se v časovni enoti širijo enaki tokovi energije.

Za zvočne valove so značilni naslednji osnovni parametri.

Valovna dolžina- enako razmerju med hitrostjo zvoka (340 m/s v zraku) in frekvenco zvočnih nihanj. Tako lahko valovna dolžina v zraku variira od 1,7 cm (npr f= 20000 Hz) do 21 m (za f= 16 Hz).

Zvočni tlak- je definirana kot razlika med trenutnim tlakom zvočnega polja na dani točki in statističnim (atmosferskim) tlakom. Zvočni tlak se meri v Pascalih (Pa), Pa = N/m2. Fizični analogi – električna napetost, tok.

Intenzivnost zvoka– povprečna količina zvočne energije, ki prehaja na enoto časa skozi enoto površine pravokotno na smer širjenja valov. Jakost se meri v enotah W/m2 in predstavlja aktivno komponento moči zvočnih nihanj. Fizični analog je električna energija.

V akustiki so rezultati meritev običajno prikazani v obliki relativnih logaritemskih enot. Za oceno slušnega občutka se uporablja enota, imenovana Bel (B). Ker je Bel precej velika enota, je bila uvedena manjša vrednost - decibel (dB), ki je enak 0,1 B.

Zvočni tlak in jakost zvoka sta izražena v relativnih akustičnih ravneh:

,

Ničelne vrednosti akustičnih ravni ustrezajo splošno sprejetim in W/m 2 pri harmoničnem zvočne vibracije frekvenca 1000 Hz. Navedene vrednosti približno ustrezajo minimalnim vrednostim, ki povzročajo slušne občutke (absolutni prag sluha).

Pogoji za merjenje karakteristik mikrofona. Akustične meritve imajo številne posebnosti. Tako je treba meritve nekaterih karakteristik elektroakustične opreme izvajati v pogojih prostega polja, tj. ko ni odbitih valov.

V običajnih prostorih tega pogoja ni mogoče izpolniti, zato je treba meritve opraviti pri na prostem težko in ni vedno mogoče. Prvič, na prostem se je težko izogniti odbojem od površin, kot so tla. Drugič, meritve so v tem primeru odvisne od atmosferskih razmer (veter ipd.) in lahko povzročijo velike napake, da ne omenjamo številnih drugih nevšečnosti. Tretjič, na prostem se je težko izogniti vplivu tujega (industrijskega itd.) hrupa.

Zato se za izvajanje meritev v prostem polju uporabljajo posebne zvočno oslabljene komore, v katerih odbitih valov praktično ni.

Merjenje karakteristik mikrofona v brezehoični komori. Da bi izmerili občutljivost mikrofona s prostim poljem, bi najprej izmerili zvočni tlak na točki, kamor bi postavili testirani mikrofon, in ga nato postavili na to točko. Ker pa v komori praktično ni motenj in je razdalja mikrofona od zvočnika enaka 1 - 1,5 m (ali več) s premerom oddajnika največ 25 cm, lahko merilni mikrofon postavite blizu na preizkušani mikrofon. Diagram merilne postavitve je prikazan na sliki 4. Občutljivost se določi v celotnem nazivnem frekvenčnem območju. Z nastavitvijo zahtevanega tlaka z merilnikom zvočnega tlaka (zvokomer) izmerite napetost, ki jo razvije testirani mikrofon, in določite njegovo aksialno občutljivost.

E O.C. = U M /P( mV/Pa)

Občutljivost je določena z napetostjo odprtega tokokroga ali z napetostjo pri nazivni obremenitvi. Kot nazivna obremenitev se praviloma vzame modul notranjega upora mikrofona pri frekvenci 1000 Hz.

Slika 4. Funkcionalni diagram merjenja občutljivosti mikrofona:

1 - generator tonskega ali belega šuma; 2 - oktavni filter (ena tretjina oktave); 3 - ojačevalnik; 4 - brezzvočna komora; 5 – akustični oddajnik; 6 - testirani mikrofon; 7 - merilni mikrofon; 8 - milivoltmeter; 9 - milivoltmeter, graduiran v paskalih ali decibelih (merilnik ravni zvoka).

Stopnja občutljivosti je definirana kot občutljivost, izražena v decibelih, glede na vrednost, ki je enaka 1.

Standardna stopnja občutljivosti (v decibelih) je opredeljena kot razmerje med napetostjo, ki se razvije pri nominalni obremenitveni upornosti pri zvočnem tlaku 1 Pa, in napetostjo, ki ustreza moči = 1 mW, in se izračuna po formuli:

kjer je napetost (V), ki jo razvije mikrofon pri nazivnem uporu obremenitve (Ohm) pri zvočnem tlaku 1 Pa.

Frekvenčni odziv občutljivost mikrofona je odvisnost občutljivosti mikrofona od frekvence pri konstantnih vrednostih zvočnega tlaka in toka napajanja mikrofona. Frekvenčni odziv se meri z gladkim spreminjanjem frekvence generatorja. Na podlagi dobljenega frekvenčnega odziva se ugotovi njegova neenakomernost v nazivnem in delovnem frekvenčnem območju.

Smerne značilnosti Mikrofon se odstrani po isti shemi (slika 4) in glede na nalogo, bodisi na več frekvencah, z uporabo tonskega generatorja, bodisi za signal hrupa v pasovih ene tretjine oktave ali za določen frekvenčni pas, z uporabo ustreznega pasovnega filtra namesto enotretjinsko oktavnih filtrov.

Za merjenje smernih karakteristik je testirani mikrofon nameščen na vrtljivi disk s številčnico. Disk se vrti ročno ali avtomatsko, sinhrono s snemalno mizo. Karakteristika se vzame v eni ravnini, ki poteka skozi delovno os mikrofona, če gre za telo vrtenja okoli svoje osi. Za druge oblike mikrofona se karakteristika vzame za dane ravnine, ki potekajo skozi delovno os. Vrtilni kot se meri med delovno osjo in smerjo proti viru zvoka. Karakteristika usmerjenosti je normalizirana glede na aksialno občutljivost.

Zvočno polje je območje prostora, v katerem se širijo zvočni valovi, to je zvočna nihanja delcev elastičnega medija (trdnega, tekočega ali plinastega), ki zapolnjujejo to območje. Koncept zvočnega polja se običajno uporablja za območja, katerih dimenzije so enake ali večje od zvočne valovne dolžine.

Na energijski strani je zvočno polje značilno z gostoto zvočne energije (energija nihajnega procesa na enoto volumna) in jakostjo zvoka.

Površina telesa, ki vibrira, je oddajnik (vir) zvočne energije, ki ustvarja akustično polje.

Akustično polje imenovano območje elastičnega medija, ki je sredstvo za prenos zvočnih valov. Za akustično polje je značilno:

· zvočni tlak str sv, Pa;

· akustična odpornost z A, Pa*s/m.

Energijske značilnosti akustičnega polja so:

· intenzivnost I, W/m2;

· zvočna moč W, W je količina energije, ki prehaja na enoto časa skozi površino, ki obdaja vir zvoka.

Pomembno vlogo pri oblikovanju akustičnega polja ima značilnost usmerjenosti oddajanja zvoka F, tj. kotna prostorska porazdelitev zvočnega tlaka, ustvarjenega okoli vira.

Vse te količine so med seboj povezane in odvisne od lastnosti medija, v katerem se zvok širi.

Če akustično polje ni omejeno na površino in se razteza skoraj v neskončnost, se takšno polje imenuje prosto akustično polje.

V zaprtem prostoru (na primer v zaprtih prostorih) je širjenje zvočnih valov odvisno od geometrije in akustičnih lastnosti površin, ki se nahajajo na poti valov.

Proces oblikovanja zvočnega polja v prostoru je povezan s pojavi odmev in difuzijo.

Če v prostoru začne delovati zvočni vir, potem imamo v prvem trenutku le neposreden zvok. Ko val doseže zvočno odbojno pregrado, se vzorec polja spremeni zaradi pojava odbitih valov. Če v zvočno polje postavimo predmet, katerega dimenzije so majhne v primerjavi z dolžino zvočnega vala, potem praktično ni opaziti popačenja zvočnega polja. Za učinkovita refleksija potrebno je, da so dimenzije odbojne pregrade večje ali enake dolžini zvočnega vala.

Zvočno polje, v katerem se pojavi veliko število odbiti valovi od v razne smeri, zaradi česar je specifična gostota zvočne energije enaka v celotnem polju, se imenuje difuzno polje.

Ko vir preneha oddajati zvok, se akustična jakost zvočnega polja zmanjša na ničelni nivo za neskončen čas. V praksi velja, da je zvok popolnoma oslabljen, ko njegova intenzivnost pade na 10 6-kratno raven, ki obstaja v trenutku, ko je izklopljen. Vsako zvočno polje kot element vibrirajočega medija ima svojo značilnost dušenja zvoka - odmev(»naknadni zvok«).