Расчет и разработка пленочных термоакустических источников излучения звука в газах и жидкостях

Данная работа носит обзорный характер по результатам проведенных исследований процессов излучения звука в газах и жидкостях плёночными термоакустическими источниками - термофонами. Целью статьи является показать особенности расчета, работы и определения основных акустических характеристик термофонов, способов повышения эффективности их излучения и направлений возможного практического применения.
Представлены основные соотношения и формулы, расчет по которым подтверждается проведенными экспериментальными результатами, анализируются способы возбуждения и повышения эффективности термофонов.
Пленочные термофоны различной формы без теплоизолирующей подложки обладают равномерными, воспроизводимыми акустическими характеристиками, которые можно прогнозировать путем расчета, зная теплофизические константы используемых материалов конструкции термофонов. В качестве активных элементов термофонов использовались тонкие плёнки, сформированные методом вакуумного напыления металлов на поверхностях несущих пластин, изготовленных из полимерных материалов. При пропускании через активный элемент переменного электрического тока с частотой f происходит излучение звуковой волны на удвоенной частоте 2f. Плёночные термофоны являются единственными источниками звука, излучающая поверхность которых удовлетворяет определению поршневого излучателя. Термофоны работают в диапазоне частот от 1,0 до 150 кГц. Перспективным направлением исследования является использование термофонов в качестве источников излучения звука в жидкую среду. Приводятся результаты исследования излучения пленочного термофона в две жидкости (дистиллированная вода и керосин). По сравнению с излучением в воздух излучение в керосин, например, выше примерно на 20 дБ.