GetAClass - физика и здравый смысл

#физика

Для съёмок нашего нового ролика мы взяли обычный динамик, подали на него сигнал с частотой 200 Гц, измерили громкость звука на одном и том же расстоянии 30 см вокруг него с интервалом в 10° и построили график громкости в полярных координатах — диаграмму направленности динамика.

Она представляет собой два почти симметричных лепестка, вытянутых по направлению 0° вперёд и 180° назад, а в плоскости динамика для углов 90° и 270° громкость звука оказалась совсем небольшой. Динамик хорошо излучает звук назад, потому что не закрыт коробкой. При этом когда его диафрагма идёт вперёд, давление воздуха перед ней увеличивается, а позади — уменьшается, поэтому колебания с разных сторон динамика происходят в противофазе.

Длина звуковой волны в нашем случае больше полутора метров, и измерения громкости проводились в зоне, где волны ещё не сформировались. А чтобы построить волновую диаграмму направленности, надо уменьшить длину волны. Для этого мы использовали два ультразвуковых излучателя с длиной волны 8 мм, способных работать как в режиме передатчика, так и в режиме приёмника. Диаграмма каждого из них представляет собой единственный лепесток, вытянутый по направлению 0°: теперь излучатели заключены в жёсткий корпус и излучают в основном вперёд.

Диаграмму направленности антенны, принимающей электромагнитные волны, мы рассматриваем на примере соревнований «охота на лис», которые ведутся на частоте 3,5 МГц. Здесь задача спортсмена — запеленговать источники радиоволн с помощью составной антенны, размеры которой много меньше длины волны 80 м.

Основная антенна — рамочная, переменный магнитный поток наводит в ней ЭДС индукции. Когда волна распространяется перпендикулярно плоскости рамки, вектор магнитного поля лежит в её плоскости, магнитный поток равен нулю, и сигнал отсутствует. Если же волна распространяется параллельно рамке, можно добиться того, чтобы магнитное поле было перпендикулярно её плоскости, и тогда магнитный поток, а значит и сигнал, имеют наибольшую величину.

Спортсмен может ориентироваться как по максимуму, так и по минимуму принимаемого сигнала. Однако диаграмма направленности представляет собой два симметричных лепестка, поэтому есть два противоположных направления, в которых может быть находиться источник излучения.

И тут на помощь приходит вспомогательная штыревая антенна, расположенная в плоскости основной и реагирующая на электрическое поле волны. Когда волна распространяется вдоль штыря, электрическое поле перпендикулярно ему, и сигнал в антенне равен нулю. Если же волна распространяется перпендикулярно штырю, можно повернуть его так, чтобы электрическое поле было направлено вдоль штыря, и тогда сигнал в антенне максимален.

Когда включены обе антенны, их сигналы складываются, при этом можно настроить их так, чтобы амплитуды обоих сигналов были равны. Найдём направление, в котором сигналы от обеих антенн максимальны. Если теперь повернуть рамку на 180°, не меняя ориентации штыря, сигнал рамочной антенны поменяет знак, и суммарный сигнал станет равным нулю. Теперь направление на источник определяется однозначно!

Смотрите наш новый ролик «Диаграмма направленности» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти исходный ролик на других платформах.

[Поддержите нас]

YouTube

Что такое диаграмма направленности?

Исследуем диаграмму направленности акустического динамика, а потом обсуждаем, как работает приёмник для спортивной радиопеленгации на длине волны 80 м.

--------------------------------------------------------------------------------------------
Благодарим…

www.group-telegram.com/id/getaclass_channel.com/745

1.4K viewsedited  Dec 26 at 08:32

#физика

Для съёмок нашего нового ролика мы взяли обычный динамик, подали на него сигнал с частотой 200 Гц, измерили громкость звука на одном и том же расстоянии 30 см вокруг него с интервалом в 10° и построили график громкости в полярных координатах — диаграмму направленности динамика.

Она представляет собой два почти симметричных лепестка, вытянутых по направлению 0° вперёд и 180° назад, а в плоскости динамика для углов 90° и 270° громкость звука оказалась совсем небольшой. Динамик хорошо излучает звук назад, потому что не закрыт коробкой. При этом когда его диафрагма идёт вперёд, давление воздуха перед ней увеличивается, а позади — уменьшается, поэтому колебания с разных сторон динамика происходят в противофазе.

Длина звуковой волны в нашем случае больше полутора метров, и измерения громкости проводились в зоне, где волны ещё не сформировались. А чтобы построить волновую диаграмму направленности, надо уменьшить длину волны. Для этого мы использовали два ультразвуковых излучателя с длиной волны 8 мм, способных работать как в режиме передатчика, так и в режиме приёмника. Диаграмма каждого из них представляет собой единственный лепесток, вытянутый по направлению 0°: теперь излучатели заключены в жёсткий корпус и излучают в основном вперёд.

Диаграмму направленности антенны, принимающей электромагнитные волны, мы рассматриваем на примере соревнований «охота на лис», которые ведутся на частоте 3,5 МГц. Здесь задача спортсмена — запеленговать источники радиоволн с помощью составной антенны, размеры которой много меньше длины волны 80 м.

Основная антенна — рамочная, переменный магнитный поток наводит в ней ЭДС индукции. Когда волна распространяется перпендикулярно плоскости рамки, вектор магнитного поля лежит в её плоскости, магнитный поток равен нулю, и сигнал отсутствует. Если же волна распространяется параллельно рамке, можно добиться того, чтобы магнитное поле было перпендикулярно её плоскости, и тогда магнитный поток, а значит и сигнал, имеют наибольшую величину.

Спортсмен может ориентироваться как по максимуму, так и по минимуму принимаемого сигнала. Однако диаграмма направленности представляет собой два симметричных лепестка, поэтому есть два противоположных направления, в которых может быть находиться источник излучения.

И тут на помощь приходит вспомогательная штыревая антенна, расположенная в плоскости основной и реагирующая на электрическое поле волны. Когда волна распространяется вдоль штыря, электрическое поле перпендикулярно ему, и сигнал в антенне равен нулю. Если же волна распространяется перпендикулярно штырю, можно повернуть его так, чтобы электрическое поле было направлено вдоль штыря, и тогда сигнал в антенне максимален.

Когда включены обе антенны, их сигналы складываются, при этом можно настроить их так, чтобы амплитуды обоих сигналов были равны. Найдём направление, в котором сигналы от обеих антенн максимальны. Если теперь повернуть рамку на 180°, не меняя ориентации штыря, сигнал рамочной антенны поменяет знак, и суммарный сигнал станет равным нулю. Теперь направление на источник определяется однозначно!

Смотрите наш новый ролик «Диаграмма направленности» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти исходный ролик на других платформах.

[Поддержите нас]

BY GetAClass - физика и здравый смысл