КІРІСПЕ

Толқын өткізгіш дегеніміз – электромагниттік немесе дыбыстық (акустикалық толқын өткізгіш) толқындар таралатын іші қуыс металл түтік. Оның бойымен толқын таралған кезде таралушы толқын әлсіз басылады.

Толқын өткізгіштердің негізгі атқаратын қызметі – толқындарды тарату үрдісінде мүмкін болатын шығындарды азайтып, электромагниттік толқындарды қандай да бір канал арқылы бағыттау. Ол үшін мүмкіндігінше ток өткізгіштің өршуін болдырмау және электромагниттік энергияның канал қабырғасына өтіп кетпеуін қадағалау қажет. Толқын өткізгіштердің қарапайым үлгілерінің бірі – ішінде электромагниттік толқын таралатын іші қуыс құбыр болып табылады.

Негізінен бағыттаушы жүйелерге немесе толқын өткізгіштерге электромагниттік энергияны тарататын барлық таратушы сызықтар жатады, себебі бұл процесс толқын тарату процесі болып табылады.

Акустикалық толқын өткізгіш бұл акустикалық энергия (дыбыс) берілетін канал. Оның қабырға түріндегі шекаралары бар, оның қасиеттері ішкі және сыртқы орталардың қасиеттерінен күрт өзгереді; бірақ бұл барлық жағыдайларда да сыртқа шығатын энергия ағыны әдетте көп емес және оны елемесе де болады.

Акустикалық толқын өткізгіштер сондай-ақ біртекті емес орталарда күрт өзгеретін шекаралар болмағанда да , яғни бір ортадан екінші ортаға бірқалыпты өткен кезде де бола алады. Мұндай толқын өткізгіштер атмосферада, теңіздерде ішінде және сыртында температураларымен ғана ерекшеленетін қабат түрінде байқалады. Бұл жағыдайларда “қабырғалардан” өтетін энергия ағыны байқалады, алайда ол әлі де аз, сондықтан энергияның негізгі бөлігі акустикалық толқын өткізгіш бойымен тасымалданады.

1 Акустикалық толқын өткізгіштер

Акустикалық толқын өткізгіш – бір немесе екі бағытта қабырғаларымен немесе орталармен шектелген орта бөлігі, мұның нәтижесінде толқындардың жан-жаққа шашылуы жойылады немесе азайтылады, сондықтан дыбыстың бөлік бойымен таралуы шектелмеген біртектес ортамен салыстырғанда аз әлсіреумен жүреді [1].

Егер қандай да бір біртекті ортаның аумағы бір немесе екі бағытта шектелген болса, онда онымен толқын өткізгіштің қабырғасынан кезектес шағылуының нәтижесінде пайда болатын, жазық толқын түріндегі (дәл шектелмеген ортадағыдай) серпімді толқындар да, нормаль түріндегі сепімді толқындар да тарала алады, яғни толқын өткізгіш шарттары іске асырылады немесе толқын өткізгіш бойымен дыбыс таралады. Мұндай толқын өткізгіштердің мысалдары: сұйықпен немесе газбен толтырылған қабаттар немесе құбырлар, өзекшелер немесе пластиналар – қатты толқын өткізгіштер; соңғы жағдайда көлденең және бойлық толқындардың бірлесіп таралуы жүреді.

1.1 Нормаль толқындар

Толқын өткізгіште формаларының өзгерісінсіз таралатын гармоникалық толқындар нормаль толқындар деп аталады. Дыбыс көзі жоқ толқын өткізгіш ішіндегі кез-келген дыбыстық толқынды берілген толқын өткізгіштің нормаль толқындарының суперпозициясы түріде көрсетуге блады. Дыбыстық өрістің құрылымы бойынша әрбір нормаль толқын, толқын өткізгіш бойымен жүретін, көлденең бағыттағы тұрғын толқын болып табылады. Екі дыбыс өткізбейтін қабырғалар арасында қамалған сұйықтың немесе газдың жазық қабатымен түзілген, толқын өткізгіштегі екіөлшемді қозғалыстың ең қарапайым жағыдайында түйіндік беттер қабырғаларға парралель жазықтықтар болып табылады.Әрбір нормаль толқынға онда бар түйіндік жазықтықтар санына тең сан тағайындалады.

Қабаттағы х осі бойымен жүретін, z осіне перпендикуляр қандайда бір нормаль толқынға түсетін қысымды келесі түрде көрсетуге болады [2]:

,

Мұндағы n – толқын реті;

– амплитуда;

– нормаль толқынның толқындық саны, ол келесі теңдеуді қанағаттандырады:

,

Мұнда – берілген жиілікте шектелмеген ортадағы дыбыстық толқынның толқындық саны;

– жарық жылдамдығы;

және шамалары қабырғалардағы шекаралық шарттардан табылады.

Барлық толқын өткізгіштерде әрбір нормаль толқын үшін (нөлінші ретті толқыннан басқасы) критикалық жиілік болады, ол жиіліктен төмен болса толқын таралмай амплитудасы бар тербеліске айналады, ол толқын өткізгіш бойымен экспоненциалды заң бойынша өзгереді. Барлық нормаль тоқындар (бұрынғыдай нөлінші ретті толқыннан басқасы) жоғары жылдамдық дисперсиясына ие.

Шектеусіз қатты орталардағы серпімді толқындармен салыстырғанда пластиналардағы және өзекшелердегі нормаль толқындар тек қана серпімділік теориясы теңдеулерін қанағаттандырмай, сонымен қоса пластинананың немесе өзекшенің бетіндегі шекаралық шарттарды да қанағаттандырады. Сондықтан нормаль толқындардың сипаттамалары, сондай-ақ оның серпімді өрісі – шектеусіз қатты орталармен салыстырғанда кернеулердің үлестірілуі және пластинаның немесе өзекшенің көлденең қимасы бойнша жылжуы айтарлықтай күрделірек. Сонымен бірге нормаль толқындар шектелмеген ортадағы көлденең және бойлық толқындар сияқты элементар толқындар болып табылады, оның мағынасы пластиналардағы және өзекшелердегі кез-келген қиын толқындық қозғалыс нормаль толқындардың қосындыларына бөлінеді, ал серпімді энергия ағыны барлық нормаль толқындардың ағындары қосындысына тең.