الکتروتکنیک-برق صنعتی

يكي از مهمترين روابط در مورد تئوري بدهي قانون اسنل مي*باشد. در اين قانون رابطه انكسار امواج صوتي در محيطي كه سرعت انتشار متغير است مورد بحث قرار مي*گيرد. شكل زير سرعت و زواياي تاثير براي يك موج صوتي نشان مي*دهد و قانون اسنل بصورت زير بيان مي*شود.
(26) k= 



در اين رابطه k مقداري ثابت است. 



C₁
C₂
C₃


نمودار (2ـ 1) نمودار تغييرات سرعت بر حسب زاويه شكست\

12-انتشار صوت در آبهاي عميق و كانالهاي صوتي مشخصه نقاط کور برای فرکانس های مختلف 

چنانچه در دريا درجه حرارت*هاي متفاوت وجود نداشت امواج صوتي تقريباً بصورت مستقيم حركت مي*كردند. چون در تمام عمقها سرعت صوت تقريباً* برابر است. همانطوري كه در شكل زير ديده مي*شود امواج پخش شد، با يك نسبت ثابت ضعيف مي*شوند. متاسفانه سرعت صوت در تمام درجه حرارت*ها يكي نيست. چنانچه درجه حرارت از 30 درجه فار نهايت به 85 درجه تغيير يابد سرعت صوت در آب از 4700 فوت بر ثانيه به 5300 فوت بر ثانيه تغيير مي*يابد. 
نمودار (19=1) الف سرعت صوت بر حسب عمق 

نمودار (20=1) ب حركت صوت در آب با درجه حرارت ثابت

بعلت وجود تغييرات درجه حرارت آب دريا امواج در يك خط مستقيم در داخل آب حركت نمي*كنند بلكه در اثر تغيير سرعت موجب خميدگي، انشعاب و آشفتگی بيم صوتي مي*شوند. وقتي كه يك بيم صوتي از يك محيط كه در آن سرعت صوت بيشتر است (مانند آب گرم) وارد محيطي مي*شود كه سرعت در آن كمتر است (مانند آب سرد) شكسته مي*شود. و بيم صوت بطرف محيطي كه درجه حرارت كمتري دراد و سرعت صوت در آن كمتر است شكسته مي*شود. شكل زير نشان دهنده شكست يك بيم صوتي مي***باشد. 
يكي از مهمترين روابط در مورد تئوري بدهي قانون اسنل مي*باشد. در اين قانون رابطه انكسار امواج صوتي در محيطي كه سرعت انتشار متغير است مورد بحث قرار مي*گيرد. شكل زير سرعت و زواياي تاثير براي يك موج صوتي نشان مي*دهد و قانون اسنل بصورت زير بيان مي*شود.
(27) k= 



در اين رابطه k مقداري ثابت است. 



C₁
C₂
C₃


نمودار (21ـ 1) نمودار تغييرات سرعت بر حسب زاويه شكست\
نمودار سرعت صوت در لايه*هاي عميق دريا
شكل روبرو نمودار مشخص سرعت امواج صوتي است در اين نمودار لايه*هاي مختلف با خصوصيات متفاوتي كه دارند نشان داده شده**اند. درست در زيرسطح دريا لايه سطحي قرار دارد. در اين ناحيه سرعت صوت نسبت به تغييرات روزانه درجه حرارت و شرايط جوي حساس بوده و به آن بستگي دارد. در اين لايه، لايه ديگري به نام لايه ايزوتريال وجود دارد كه در اثر وزش باد در سطح بالاي دريا با لايه سطحي مخلوط مي*گردد. و درجه حرارت در اين لايه يكنواخت است. امواج صوتي كه به اين لايه مي*رساند كاناليزه شده و در اين لايه محبوس مي*گردند. در زير لايه سطحي لايه ترموكلاين فصلي قرار دارد. كلمه ترموكلاين اشاره به لايه*اي دارد كه در آن دما با عمق تغيير مي*نمايد. در اينجا دو اصطلاح را تعريف مي*كنيم. 
شيب حرارتي مثبت: اگر در ناحيه*اي ازدياد درجه حرارت با افزايش عمق افزايش يابد گويند آن ناحيه داراي شيب حرارتي مثبت است. در اين حالت سطح آب سردتر از لايه زيرين آن مي*باشد. گر چه اين وضعيت غيرعادت ولي اتفاق مي*افتد و باعث مي*شود كه شيب حرارتي بسرعت بسمت بالا شكسته شود. در بعضي از نقاط در درياي سرخ بين آفريقا و عربستان در عمق بيش از يك مايل،اختلاف درجه حرارت 100 درجه فار نهايت ديده شده است. شكل زير نشان دهند، حالتيست كه درجه حرارت با زياد شدن عمق زيادي شود. 
“شيب حرارتي مثبت سعي مي*كند بيم صوتي را به طرف بالا خم كند.”

نمودار( 22 ـ1 )منحني اثر شيب حرارتي مثبت بر بيم صوتي


شيب حرارتي منفي: وقتي كه عمق آب زياد مي**شود و درجه حرارت آن كم مي*شود گفته مي*شود كهآب داراي شيب حرارتي منفي است. در اين حالت صوت بطرف پايين خم مي*شود و اثر حرارت خيلي بيشتر از اثر عمق مي*باشد. اين وضعيت بسيار اتفاق مي*افتد و در شكل زير نمايش داده شده است. 
“شيب حرارتي منفي باعث خميدگي صدا به طرف پائين مي*شود.”






نمودار (23ـ 1) منحني اثر شيب حرارتي منفي بربيم صوت

چنانچه درجه حرارت در آب ثابت باشد شيب حرارتي وجود خواهد داشت (درجه حرارت يكنواخت) در شكل زير رگه بالايي شيب حرارتي ندارد و در زير اين رگه هر چه عمق بيشتر شود درجه حرارت پايين مي*رود. 

نمودار (24ـ 1) منحني شكل رگه در دريا

اين نوع تغييرات درجه حرارت باعث مي*شود كه امواج تقسيم شوند و در رگه با درجه حرارت يكنواخت بطرف بالاي خم شود و در رگه زير آن بطرف پايين خم مي*شوند. 
لايه ترموكلين فصلي با شيب حرارتي منفي مشخص مي*شود كه با فصلهاي مختلف سال تغيير مي*نمايد. در فصلهاي تابستان و پاييز كه آبهاي سطحي گرم هستند ترموكلاين فصلي كاملاً مشخص و قوي مي*باشد. و از لايه سطحي جداست و در فصلهاي تابستان و بهار و در مناطق قطبي تمايل به محو شدن دارد و از لايه سطحي غيرقابل تشخيص است. 
در زير لايه ترموكلاين فصلي لايه ترموكلاين اصلي قرار دارد. كه در اثر تغيير فصلهاي سال تغييرات كمي پيدا مي*كند. در پايين اين لايه، لايه ايزوترمال عمقي يا لايه هم مالي عمقي قرار دارد. حرارت در اين ناحيه تقريباً ثابت بوده و مقدار آن در درصد 39 درجه فار نهايت است. در اين ناحيه سرعت صوت با افزايش عمق زياد مي*شود كه علت آن تاثير فشار بر سرعت صوت مي*باشد. 
بين گرايان منفي سرعت در ترموگلاين اصلي و گراديان مثبت در لايه عمقي يك حداقل و سرعت وجود دارد. 
در شرايط عادي درجه حرارت دريا شبيه شكل زير مي*باشد. اين ساختمان درجه حرارت از سه قسمت تشكيل شده است.