Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1959, H. 23 - Ljudvågor i vattnet, egenskaper och användning, av Sigfrid Wennerberg
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Ljudvågor i vattnet,
egenskaper och användning
Laborator Sigfrid Wennerberg, Stockholm
För överföring av information genom vattnet
i havet har man inom det elektromagnetiska
spektret icke funnit någon del med lägre
absorption än det synliga ljuset. Dämpningen där
är så stor, att överföringsdistanserna är
begränsade till ett hundratal meter.
Om man undersöker ljudvågornas, eller
rättare kompressionsvågornas absorption, finner
man, tabell 1, att man med hänsyn till
absorptionen kan överföra frekvenser upp till 100
kHz över avstånd av någon km och upp till
10 kHz över avstånd av tiotals km.
Bandbredden, en av de faktorer som bestämmer
överföringens informationskapacitet, är således
mycket begränsad i jämförelse med vad som
kan åstadkommas med radiovågor i luft.
Ljudvågornas fortplantningshastighet i havet
är omkring 1 500 m/s, och den varierar med
temperatur, salthalt och hydrostatisk tryck.
Denna jämförelsevis låga hastighet har
informationstekniska aspekter. Dels fördröjs
signalerna märkbart på stora avstånd, ca 0,7 s/km,
dels sätter utbredningshastigheten en gräns för
den entydiga datamängd, som per tidsenhet
kan erhållas med system av eko-typ, t.ex. ett
eko var 14:e sekund över ett avstånd av 10 km.
Utbredningsmediets gränsytor
Liksom all vågutbredning sker
ljudutbredningen från en i rymden koncentrerad källa i
första hand sfäriskt. Ljudintensiteten på större
Föredrag i Svenska Elektroingenjörers Riksförening den
17 oktober 1958.
Fig. 1.
Piezo-elektrisk under-vattensmikrofon; 1 hölie, 2
membran, 3
kristall, U
inspän-ningsblock, 5
tilledningar, 6
kabel.
534.417
avstånd sammansätts av den direkta vågen och
från gränsytorna reflekterade vågor.
Reflexionen i en gränsyta bestäms vid vinkelrätt infall
av det akustiska impedansförhållandet i
gränsytan och vid snett infall dessutom av
ljudhastighetsförhållandet. Vidare inverkar ytans
form. Såväl vattenytan som bottnen och t.ex.
föremål av stål reflekterar en stor del av den
infallande energin, tabell 2. Då både ytan och
bottnen kan ha ojämnheter med amplituder,
jämförbara med de akustiska våglängderna,
kan reflexionen bli av spridningstyp, varvid
den ej nämnvärt bidrar till ljudfältet på
avstånd.
När havets yta är så upprörd, att vågorna
bryts, intränger dessutom luftbubblor i
ytskiktet. Eftersom luften har mycket låg
impedans i jämförelse med vattnet, kommer dessa
luftbubblor att kraftigt störa ljudutbredningen,
vilket i praktiken medför stark absorption i
ytskiktet.
Principer för hydroakustiska system
De hydroakustiska vågorna har fått sin
viktigaste användning för vattendjupmätning, för
lägesbestämning, detektering och
kommunikation, framför allt i marinmilitära sammanhang.
För lägesbestämning och detektering finns
förutom aktiva även passiva system. I militär
terminologi kallas de hydrofoner.
Passiva hydrofoner
De passiva hydrofonsystemen grundar sig på
det förhållandet, att ett fartyg i vattnet
utsänder ljudvågor, vilka har sitt ursprung huvud-
Tabell i. Ljudvågors absorption i havsvatten
Hörbart ljud Ultraljud
Frekvens ..... Hz 100 103 104 105
Våglängd ...... m 15 1,5 0,15 0,015
Absorption:
teoretisk distans i km
för 20 dB
dämpning ............ 30 000 1 000 20 0,7
TEKNISK TIDSKRIFT 1959 5 77
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
