Министерство образования Российской Федерации
Санкт - Петербургский государственный университет
Физический факультет
Рассмотрено и рекомендовано на заседании кафедры радиофизики | УТВЕРЖДАЮ декан факультета ________________ |
Протокол от 18. 11. 2003 № 10 Заведующий кафедрой _____________________ |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СДМ. В.01-05 - «Теория акустических преобразователей»
Магистерская программа 510414/38
Разработчик:
доцент, канд. физ.-мат. наук _________________
Рецензент:
профессор, докт. физ.-мат. наук _______________
Санкт - Петербург - 2003 г.
1. Организационно-методический раздел
1.1. Цель изучения дисциплины: Обучение студентов методам исследования и расчета свойств акустических преобразователей разного типа: пьезоэлектрических, магнитострикционных, электродинамических, электрокинетических.
1.2. Задачи курса: Изучение физических принципов работы акустических преобразователей и освоение математических методов получения их основных свойств.
1.3. Место курса в профессиональной подготовке выпускника:
Дисциплина “Теория акустических преобразователей” является необходимой при подготовке профессионального акустика, поскольку знакомит выпускника с методами расчета основных элементов практической акустики: излучателей и приемников звука.
1.4. Требования к уровню освоения дисциплины "Теория акустических преобразователей"
- знать основную цель курса; знать физические явления, на основе которых создаются акустические преобразователи, и приближения, используемые при выводе материальных соотношений;
- уметь сформулировать исходные уравнения (уравнение движения, материальные соотношения) и граничные условия для описания работы плоских пьезопреобразователей в квазистатическом и динамическом режимах;
- знать принцип применения стержневых пьезопреобразователей для исследования свойств среды;
- знать принцип электрического управления коэффициентом отражения волны давления от границы раздела сред;
- уметь рассчитать импульсное давление, создаваемое электродинамическим излучателем.
2. Объем дисциплины, виды учебной работы, форма текущего, промежуточного и итогового контроля
| Всего аудиторных занятий | 48 часов |
| Из них: - лекций | 48 часов |
| - практических занятий | Нет |
| Самостоятельная работа студента (в том числе на курсовую работу по дисциплине)* | 30 часов |
| Итого (трудоемкость дисциплины) | 78 часов |
Изучение дисциплины по семестрам: 10 семестр: лекции - 48 час. Экзамен. |
| |
3. Содержание дисциплины
3.1.1. Темы дисциплин, их краткое содержание и виды занятий
10 - й семестр
1.Введение. Линейные материальные соотношения. Обратимость процессов. Связь коэффициентов определяющих уравнений между собой. Зависимость их числа от вида симметрии кристаллической структуры. (5 часов).
2.Исходные уравнения для пьезопреобразователей. Вывод соотношений для входного сопротивления и чувствительности. (4 часа).
3.Плоский пьезопреобразователь в квазистатическом и динамическом режимах излучения и приема. (13 часов).
4. Резонансные свойства свободного и нагруженного стержневого пьезопреобразователя. (7 часов).
5.Пьезостержневые трансформаторы. (5 часов).
6.Импульсный электродинамический излучатель и магнитострикционный преобразователь. (5 часов).
7.Электрическое управление коэффициентом отражения волны давления от границы раздела сред. (4 часа).
8.Химотронные преобразователи. (5 часов).
3.2. Лабораторный практикум - не предусматривается.
3.3. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы
· вывод определяющих уравнений, физический смысл входящих в него коэффициентов;
· исходные уравнения для описания пьезоэлектрических преобразователей;
· плоский пьезопреобразователь в режимах излучения и приема сигналов;
· резонансные свойства нагруженного пьезостержня;
· электрическое управление коэффициентом отражения волны давления;
· принцип работы импульсного электродинамического излучателя.
3.4. Темы курсовых работ
Могут быть сформулированы курсовые работы на тему:
· Применение принципа Гюйгенса-Френеля для исследования акустического поля излучателей разной формы;
· Расчет импеданса излучателя плоской формы;
· Применение стержневого пьезорезонатора для исследования свойств среды;
· Исследование свойств пьезотрансформаторов.
3.5. Темы рефератов
Раздел 3.5 в данной программе отсутствует.
3.6. Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу
· Определяющие уравнения, их физический смысл.
· Вывод соотношений для входного сопротивления и чувствительности преобразователя.
· Свойства плоского пьезопреобразователя в режимах излучения и приема сигналов.
· Электрическое управление коэффициентом отражения волны давления.
· Резонансные свойства нагруженного пьезостержня.
· Импеданс тонкого слоя вязкой жидкости.
· Расчет основных характеристик стержневых пьезотрансформаторов.
· Давление, создаваемое импульсным электродинамическим излучателем.
· Принцип работы электрокинетических приемников звука.
4. Учебно-методическое обеспечение курса
4.1. Перечень обучающих, контролирующих и расчетных программ, диафильмов, слайдфильмов, кино и видио - фильмов
- программа расчета электропроводности стержневого пьезопреобразователя,
- программа расчета резонансных свойств простейших стержневых пьезотрансформаторов,
- программа расчета импеданса тонкого слоя жидкости,
- программа расчета акустического согласования сред с помощью пьезоэлектрического слоя.
4.2. Активные методы обучения
В данном курсе используются классические аудиторные методы.
4.3. Материальное обеспечение дисциплины, технические средства обучения и контроля
Стандартно оборудованные лекционные аудитории, наличие необходимой учебной литературы в библиотеке факультета и учебного пособия по данной дисциплине.
4.4. Литература
1. , Лифшиц упругости. М., 1965.
2. , Лифшиц . М., 1988.
3. Короткина . М., 1988.
4. Харкевич электроакустических преобразователей. В кн.: Избранные труды. Т.1. М., 1973, с.52-217.
5. Акустические волны. Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов. М., 1990.
6. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М., 1990.
7. , , Балашов преобразователи информации. М., 1973.
8. Малов датчики. М., 1989.
9. , Кудрявцев пьезоэлектрических и электропроводных тел. М.,1988.
10. , Тихомиров преобразователи. Учебное пособие. С.-Пб., 2002.
