Гидрофон. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Гидрофон (от греч. hydor - вода и phone - звук) - подводный электроакустический преобразователь для приёма акустич. сигналов и шумов. Г. может быть конструктивно и функционально объединён с простейшими электронными устройствами - предварит. усилителями, модуляторами и т. д. Наиб. часто Г. наз. измерит. приёмники звука, используемые в гидроакустике. В зависимости от назначения и условий работы Г. имеют разные конструкции. Чувствит. элементом Г. обычно служит пьезоэлектрический преобразователь (реже магнитострикционный преобразователь ).Его размер выбирают исходя из требования, чтобы осн. частота резонанса механич. системы была выше диапазона рабочих частот; это позволяет уменьшить неравномерность частотной характеристики и искажения диаграмм направленности в этом диапазоне. Чувствит. элементы могут иметь форму стержней, цилиндров, пластин, мембран, полых сфер, выполненных из пьезоэлектрических материалов, в частности из пьезокерамики и реже из пьезокристаллов, или из магнитострикц. материалов; используются также чувствит. элементы на основе пьезополимеров. Принимаются спец. меры по обеспечению герметичности и прочности, особенно при работе Г. в условиях, когда действуют большие гидро-статич. давления.

Г., как и всякий приёмник звука, характеризуется: чувствительностью холостого хода

(В/Па), где Е_хх - эдс холостого хода чувствит. элемента, р - действующее на него звуковое давление; уд. чувствительностью

, определяющей пороговое, т. е. минимальное, звуковое давление, к-рое Г. может зарегистрировать при заданном превышении уровня сигнала над уровнем собств. электрич. шумов при оптим. согласовании со входом усилителя или индикатора (Z_BH - собств. электрич. импеданс чувствит. элемента Г.); неравномерностью частотной характеристики, измеряемой обычно в децибелах; характеристикой направленности, к-рая в случае работы Г. в составе многоэлементной антенны влияет на направленность антенны в целом.

К измерит. Г. предъявляются спец. требования; необходимы большая чувствительность

, стабильность

при изменении температуры и гидростатич. давления и малая зависимость чувствительности от частоты и направления прихода звука, а также постоянство параметров во времени. Поэтому чувствит. элементы таких Г. обычно изготовляют в виде полых сфер диаметром от одного до неск. см (рис.) из эффективных и достаточно стабильных пьезокерамич. материалов. В УЗ-технике для целей контроля и при биол. и мед. исследованиях применяют Г. с чувствит. элементами размером в один или неск. мм. Г. подобного типа может использоваться в диапазоне частот от десятков Гц до МГц. При измерениях используется набор ("ряд") Г. с различными по размерам пьезоэлементами, каждый из к-рых предназначается для измерений внутри определ. участка частотного диапазона. Наряду с Г.- эл--акустич. преобразователями имеются Г.- акустооптич. преобразователи, основанные на модуляции звуком световых лучей в оптико-волоконных устройствах.

Схема измерительного гидрофона: 1 - чувствительный пьезоэлектрический элемент; 2 - внутренний электрод; 3 - внешний электрод; 4 - тонкое резиновое покрытие для изоляции внешнего электрода от водной среды; 5 - резиновый виброизолирующий элемент; 6 - полый металлический стержень, внутри которого проходит провод 7 от внутреннего электрода; 8 - корпус усилителя.

Литература по гидрофонам

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.