Общая гидроакустика - Рожин Ф.В.
Скачать (прямая ссылка):
- 144 -
т.е. "число максимумов равно целой части отношения /#~ ^
В практике наличие больших по величине дополнительных максимумов нежелательно, так как это создает ложные сигналы и дополнительные помехи.
Можно показать, что условием отсутствия этих максимумов является неравенство
т •
Так как длина антенны Z- d{n~ і) 9 домножив неравенство слова и справа на 71-I и пренебрегая слагаемым И'1 по сравнению с Ti (что возможно при больших ті ), получим
—д - Г)
При большом числе элементов (практически при У) > б), число элементов должно быть по крайней мере на 2 больше отношения ?/Л
Свойства характеристик направленности имеют простой физический смысл. Рассмотрим для этого векторные диаграммы. Очевидно, если разность хода между соседними элементами kd$in<l= тОГ или d =0, то сигналы складываются синфазно, и на векторной диаграмме имеем прямую (рис.ПУ.5).
В случае, если d.~d! , разность хода^= Kc/s/rpoi',и в сумме имеем амплитуду А.
В случае, когда сумма внешних углов правильного многоугольника равна 21IT , в результате имеем в сумме ноль, что соответствует первому минимуму диаграммы направленности и условию или ък4s\y\dx ^2^. Второй ноль соответствует двойному наложению ломаной на один многоугольник (состоящий из вдвое меньшего числа сторон, при этом ^kd SJn^ ~ 2 57 и ЗЬ = Ноль порядка ?
определяется условием St ~ ~ .
В гидроакустике, в силу сложности вращения тяжелых многоэлементных систем, прибегают к электрическому вращению диаграммы направленности, которое достигается введением в цепи приемников переменных во времени задержек. Этот прием носит название компенсации, а сами приборы - компенсаторами. Они представляют собой в простейшем случае линии задержки из L и С элементов с многочисленными выводами. Время задержки одного звена ^r ^Uc и соответствующий сдвиг фазы со Uj iuc , Jj3 рис.НУ.6 показано схема такой задержки. Современные метода обработки шіформация
10-3053 _ ЫГ1 _
позволяют вводить задержки сигналов электронными цифровыми способами. Для получения компенсации в заданном направлении для линейной базы необходимо ввести задержку - 5F /с для ближнего от опорного приемника и Tn-п$/с для /2-го приемника. Если расстояние между приемниками a , то задержка выразится, очевидно, формулой Tf1- Ti f^.**6 9 где oL - угол прихода волны относительно линии базы. Примеры диаграмм направленности линейной эквидистантной решетки при ti =2,3,4 показаны на рис .НУ. 7.
2. !фуговая антенна
Для линейной антенны характерен недостаток, связанный с неоднозначностью пеленгования. Этого не наблюдается для круговых антенн. В круговой антенне элементы расположены равномерно в плоскости пеленгования (горизонтальная плоскость) по окружности.
Основные особенности:
1. Острота направленного действия и чувствительность не зави-оят от направления Ърихода звука в плоскости пеленгования.
2. Повторный максимум отсутствует, отсчет направления однозначен.
3. Восприимчивость к помехам меньше по сравнению с линейной антенной.
Рассмотрим круговую антенну. Пусть акустические приемники расположены непрерывно по окружности. Согласно рис НУ. 8 разность хода лучей, приходящих к элементу дуги А ? ив центр окружности, равна
§ - Г Со5> Ч>)*
Допустим, что элемент сЦ, компенсирован на направление ot0 , тогда
*Е = г cos C^o + 4V)
и
Проведя преобразования, получим где d -диаметр окружности.
- 147 ~
Для сдвига фаз имеем
а 4= к а § = - иг*, т +ч>) (^).
ИЛИ
где
Для характеристики направленности согласно определению будем иметь в случае непрерывного распределения приемников:
о
где Z -длина окружности»
Подставляя Д їїп (Jl+ Ч>) 9 rely, 2Tr9
получим 2f
о
Расчет для дискретной круговой антенны, содержащей ^ приемников дает: при четном Tl
ограничиваясь только первым членом ряда, получим при нечетном %
ограничиваясь только одним членом суммы, имеем R1U) = { Jfa) + [2JnM sr* ft'/*
Рассмотрим форму диаграммы направленности при четном Tl : из формулы следует, что диаграмма получится сложением ординат
CJ0(^ с ординатами 21Ц*С*) , умноженными на (^qA При т> б форма основного максимума вполне определяется видом функции Зо і не зависящей от разности cLl-<^-<X0 и пгь , поэтому при повороте форма максимума остается неизменной и не зависит от числа элементов. Наиболее подвержена влиянию добавочных максимумов область, противоположная основному максимуму.
На рис.ПЭЧЭ показан вид функции и 3^7n (2) .
ХУ. ДУЗШОСТЪ ДЕЙСТВИЯ ЩЦРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ. УРАВНЕНИЯ ГИДРОЛОКАЦИИ. ОПТОМЛЬНЫЕ ЧАСТОТЫ
I. Уравнение гидролокации
При решении задач гидроакустического обнаружения и пеленгования необходимо учитывать весь комплекс факторов, определяющих рабочие характеристики приборов. Соотношения, связывающие различные параметры распространения звука под водой, свойства аппаратуры и локируемой цели носят название уравнений гидролокации. Эти уравнения позволяют решить две основные задачи: I) прогнозирование рабочих характеристик гидролокатора; 2) проектирование гидролокаторов, обладающих звранее установленной дальностью действия.
