ivdon3@bk.ru
Донные осадки (ДО) представляют собой среды, в которых могут присутствовать как продольные, так и сдвиговые акустические колебания. Наличие нескольких компонент скорости в донных осадках дает возможность возбуждения различного типа волн как продольных, так и сдвиговых. В данной работе проанализированы методы возбуждения, генерации и приема сдвиговых волн разностной частоты (ВРЧ) создаваемых параметрическими системами в ДО в режимах локации. Представлен анализ их работы в ДО, и даны их сравнительные характеристики по сравнению с возбуждением, формированием и распространением поля продольных ВРЧ в ДО. Даны предпосылки к созданию параметрического профилографа работающего с использованием метода возбуждения, генерации и локации сдвиговых волн в сложной многофазной среде «вода-ДО». Представлена структурная схема и описан принцип работы параметрического профилографа на сдвиговых волнах. Показаны достоинства и недостатки данного метода локации. Сделан вывод о возможности создания и рациональном применении систем, работающих на возбуждении сдвиговых волн.
Ключевые слова: параметрическая антенна, донные осадки, сдвиговые волны, волны разностной частоты, параметрический профилогаф
Поиск и определение количества биоресурсов – актуальная задача, как с точки зрения продовольственной безопасности РФ, так и с точки зрения экологии. Большинство биоресурсов в океане концентрируется в мелководных зонах (на глубинах от 1 до 200м). В работе приведены результаты разработки параметрического гидролокатора траверзного обзора для поиска биоресурсов на мелководье. Сделан расчет энергетической дальности действия параметрического гидролокатора траверзного обзора. Приведены натурные морские испытания разработанного макета гидролокатора траверзного обзора в Таганрогском заливе Азовского моря (условия мелководья). Средняя глубина полигона составляла 2,2 метра. Рассмотрена осциллограмма строки записи эхограммы при определении максимальной дальности обнаружения цели на мелководье (отраженный сигнал от цели на расстоянии 1100 м) и эхограмма от цели, которая удаляется от антенны гидролокатора траверзного обзора на расстояние до 800 м. Сделаны выводы о перспективности применения параметрических гидролокаторов траверзного обзора для поиска рыбных скоплений на мелководье.
Ключевые слова: траверзный обзор, параметрический гидролокатор, поиск биоресурсов, мелководье, энергетическая дальность действия
Рассмотрены гидроакустические параметрические системы мониторинга и связи. Приведено краткое описание разработанных на кафедре элктрогидроакустической и медицинской техники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета (ЭГАиМТ ИНЭП ЮФУ) наиболее перспективных гидроакустических систем с параметрическими излучающими антеннами. Представлен внешний вид и диаграммы направленности (ДН) различных вариантов исполнения преобразователей накачки переметрических антенн малогабаритных профилографов. Приведена конструкция составного преобразователя накачки и ДН параметрического сейсмопрофилографа. Приведено описание параметрического гидролокатора бокового обзора и гидролокатора траверзного обзора. Кроме того рассмотрены параметрические системы гидроакустической связи и мониторинга моря на протяженных трассах.
Ключевые слова: гидроакустическая параметрическая система, параметрическая антенна, система передачи данных, широкополосная антенна, мониторинг акватории, параметрический профилограф. параметрическая система навигации, траверзный обзор
01.04.06 - Акустика , 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения
Рассмотрен метод локального позиционирования подводных аппаратов гидроакустической системой с линейно-частотно-модулированными зондирующими сигналами. Метод основан на измерении дальности до объекта и вычислении углов прихода эхо-сигналов на две или более разнесенные антенны. Для увеличения энергетики и помехозащищенности применены сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Экспериментально показана возможность практического использования данного метода для высокоточного измерения пространственного положения подводного буксируемого или автономного аппарата относительно надводного судна и, соответственно, возможность географической привязки получаемых подводным аппаратом акустических изображений и профилограмм морского дна. В работе также предложено для связи между автономными необитаемыми подводными аппаратами (АНПА) движущимися «в стае» использование траверзных узконаправленных широкополосных параметрических систем. Описаны основные технические характеристики системы и приведены экспериментально измеренные диаграммы направленности антенны на средней частоте накачки и на разностных частотах. Представлены особенности распространения сигналов в мелком море.
Ключевые слова: гидроакустические системы, интерферометрический гидролокатор бокового обзора, системы локального позиционирования, параметрическая антенна, система передачи данных, широкополосная антенна
В статье предлагается использовать для описания полюсных уравнений нелинейных резистивных двухполюсников соответствующие дифференциальные уравнения. Это упрощает реализацию нелинейных резисторов на базе аналого-цифро-аналогового элемента. Постоянные коэффициенты, входящие в предлагаемую математическую модель рассматриваются как постоянные интегрирования. Поэтому настройка элемента на требуемую вольтамперную характеристику осуществляется путём задания соответствующих начальных условий.
Ключевые слова: нелинейный элемент, математическая модель, полюсное уравнение, дифференциальная форма
05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
В данной работе обсуждаются особенности построения широкополосных гидроакустических антенн, предназначенных для экологического мониторинга водной среды, дна и донных осадков. Целью данной работы является исследование и разработка широкополосных гидроакустических антенн систем экологического мониторинга водной среды и придонных осадочных пород. Поставленная цель достигается посредствам решения двух задач: - использование широкополосных, по своей природе, излучающих параметрических антенн, принцип действия которых основан на нелинейном взаимодействии волн накачки в среде распространения; - использование разночастотных преобразователей для формирования необходимой по полосе частотной характеристики. Результаты исследований широкополосных антенн, представленных в данной статье, демонстрируют возможность построения широкополосных сигналов. Рассмотрены характеристики широкополосных параметрических гидроакустических антенн, принцип действия которых основан на использовании эффекта нелинейного взаимодействия акустических волн. Приводятся результаты экспериментальных исследований амплитудно-частотных характеристик широкополосных параметрических антенн. Особое внимание уделено рассмотрению возможности построения широкополосных гидроакустических антенн, состоящих из разночастотных преобразователей, механически связанных по полю. Для примера приведены расчеты импедансных характеристик таких антенн. Рассчитана частотная зависимость активной составляющей полного сопротивления антенны и характеристики направленности. В заключении сделан вывод, что, использование разночастотных преобразователей позволяет не только решить задачу построения широкополосных антенн систем передачи информации для подводного аппарата, но и обеспечить примерно одинаковую направленность антенны в широком диапазоне частот. Представлены эхограммы дна и донных структур, полученные с помощью макетов параметрического профилографа и сверхширокополосного гидролокатора.
Ключевые слова: широкополосный сигнал; сверхширокополосный сигнал; гидроакустическое наблюдение; передача информации; параметрическая гидроакустическая антенна; разночастотные преобразователи
В данной работе рассматриваются вопросы разработки схемы замещения нелинейного двухполюсника с вольт-амперной характеристикой, управляемой напряжением, либо током, которую можно формировать, не изменяя схемы, в соответствии с требованиями проектирования. Для решения задачи используется аналого-цифро-аналоговый элемент. Вольт-амперная характеристика данного элемента определяется программой работы цифрового устройства. Для аппроксимации характеристик нелинейных элементов применяются полиномы различной степени - отрезки рядов Тейлора, Маклорена, Лагранжа и др. По нашему мнению решение подобной задачи является актуальным.
Ключевые слова: Синтез схемы, нелинейные цепи, эквивалентные преобразования, аналого-цифро-аналоговый элемент, нелинейное сопротивление, управляемый источник напряжения, ряд Тейлора, ВАХ нелинейного элемента
05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
Выбраны и рассчитаны параметры акустической системы: типы волн, используемые при контроле, углы ввода и частоты, в зависимости от природы процесса затухания и ослабления ультразвука. Разработана методика контроля.
Ключевые слова: ультрозвук, частота,процесс затухания, технология,акустическая система
Представлены результаты экспериментального исследования прохождения ультразвукового пучка через изменяемую слоистую структуру с целью получения данных об изменении уровней давления во фронтальном срезе акустического поля. Приведены пространственные характеристики распределения акустического поля после прохождения различных слоев в жидкости. Отмечается не только смещение траектории распространения, но и изменение диаграммы давления во фронтальной области по уровню амплитуды, ширине диаграммы, положению бокового лепестка и его амплитуде.
Ключевые слова: Ультразвук, слоистые среды, экспериментальная установка, преломление.
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения
В работе приводится определение обратимости, которое может быть использовано в теории линейных электрических цепей. Для определения условий протекания процессов в обратной последовательности выбрана линейная электрическая цепь второго порядка, содержащая два реактивных элемента L и C. Для линейной электрической цепи в момент коммутации ток (или напряжение) можно представить в виде суммы двух составляющих: принужденной и свободной. Условия обратимости для принужденной составляющей тока (или напряжения) можно добиться соответствующим изменением параметров независимых источников электрической энергии. Для свободной составляющей обратимость процесса можно обеспечить, изменив знаки элементов цепи таким образом, чтобы знаки корней характеристического уравнения изменились на противоположные.
Ключевые слова: Обратимый процесс, электрическая цепь, ток, коммутация, многополюсник, входное сопротивление, характеристическое уравнение
05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
Исследуются вопросы распространения акустических волн звукового диапазона вблизи границ раздела сред. Показаны особенности волновых процессов происходящих на границе раздела вода-воздух, связанные с влиянием неоднородных волн. Подробно рассмотрены свойства и параметры плоской неоднородной волны. Приведены математические расчеты коэффициентов прохождения Л.М. Бреховских для сферических и цилиндрических волн через данную границу, позволяющие учесть вклад неоднородной компоненты. Показано, что чем ниже частота излучения источника и чем ближе он расположен к границе раздела вода-воздух, тем выше акустическая прозрачность данной границы
Ключевые слова: неоднородная плоская волна, граница раздела вода-воздух, коэффициент прохождения, длина волны, сферическая волна, акустический импеданс.
В статье рассмотрено решение проблемы передачи видеоизображения по гидроакустическому каналу с высокой скоростью при помощи амплитудной модуляции c использованием ортогональных поднесущих. Представлены результаты экспериментальной проверки метода.
Ключевые слова: гидроакустика, передача видеоизображения, амплитудная модуляция
Сведения об авторах выпуска №4 (2013)
Ключевые слова: авторы
Рассмотрено применение многоэлементных пьезоэлектрических преобразователей в ультразвуковой скоростной дефектоскопии рельсов. Предложен алгоритм обработки эхо-сигналов от многоэлементных пьезопреобразователей для получения дополнительной информации о положении дефекта, который позволит более обоснованно принять решение о степени его опасности, а также повысить вероятность обнаружения дефектов. Полученный алгоритм реализован в виде пакета программ. Для верификации предложенного алгоритма, проведена серия экспериментов для 4-х элементного наклонного пьезоэлектрического преобразователя выполненных на стандартном образце СО-3Р при различных положениях датчика. При этом установлено, что характер изменения эхо-сигналов позволяет применять предложенный алгоритм для многоэлементных датчиков при скоростной дефектоскопии рельсов. Также установлено, что форма эхо-сигналов на каждом элементе пьезопреобразователя сильно зависит от формы преломляющей призмы и от их взаимного расположения на призме.
Ключевые слова: Многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь; ультразвуковые методы; эхо-сигнал; скоростная дефектоскопия
В данной работе обсуждается проблема контроля характеристик гидроакустических приемных антенн многолучевого эхолота. Гидроакустические средства, такие как гидролокатор бокового обзора, профилограф, эхолот, многолучевой эхолот, активно применяются для дистанционного определения параметров сред в целях рационального природопользования. В статье рассматривается методика контроля фазо-частотных характеристик приемных антенн многолучевых эхолотов. Исследуемая методика позволяет проводить измерения фазо-частотных характеристик антенн в гидроакустическом бассейне, размер которого меньше длины ближнего поля приемной антенны.
Ключевые слова: Рациональное природопользование, многолучевой эхолот, исследование дна, гидроакустика