Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Рожин Ф.В. -> "Общая гидроакустика" -> 36

Общая гидроакустика - Рожин Ф.В.

Рожин Ф.В., Тонаканов О.С. Общая гидроакустика — М.: Моск.ун-т, 1988. — 160 c.
Скачать (прямая ссылка): obshgidroakust1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 >> Следующая

Ряд параметров имеет явную зависимость от рабочей частоты гидролокатора или шумопеленгатора,, поэтому дальность действия локаторов будет определяться и правильным выбором рабочей час- *' тоты. Так повышение частоты способствует увеличению дальности действия за счет снижения уровня помех, но из-за увеличения за-
- 154 - '
тухания звуковых волн это одновременно приводит к уменьшению дальности. Таким образом, должна существовать некоторая оптимальная частота, на которой достигается максимальная дальность действия гидролокатора при постоянном уровне излучения сигнала или минимальный уровень излучения (излучаемая мощность) для получения заданной дальности действия.
Рассмотрим аналитически частотную оптимизацию параметров гидролокатора, учитывая совокупность частотных зависимостей спектральных характеристик сигналов и помех, акустических характеристик среды и объекта локации и частотных свойств системы обработки информации.
Запишем отношение сигнал/помехи в функции частоты с учетом работы системы обработки в приемном тракте в виде
JT ~ ум ' (15Л)
где частотные зависимости !інтенсивностей сигнала
и помехи; Cfnop(t) - частотная зависимость интенсивности порогового сигнала (система обработки в приемном тракте). Частотные зависимости указанных величин можно представить в виде
3no?JJm'K'P> (I5'2).
где Тпс и - показатели степени при частоте для энергетического спектра сигнала и помехи, Wпор - показатель степени при частоте в системе обработки сигнала и помехи, Мс и A^2 - кратность пути сигнала и помехи, ?0 - коэффициент в уравнении затухания звука в зависимости от частоты, ґ - расстояние.
Подставив соотношение (15.2) в (І5.І), получим
Поскольку затухание принято измерять в дБ/км, переведем ?o в соответствующий масштаб соотношением
f° /О еде 4.H
где
Таким образом,
Л ' (15.4)
Для нахождения оптимальной частоты анализируем (15.4) на экстремум. Беря производную по частоте и приравнивая ее к нулю, получаем
• п
(15.5)
Проведем количественную оценку формулы (15.5) для различных случаев:
а) Для гидролокатора интенсивность сигнала может быть записана в виде
(15,6)
где - мощность излучения, Y - коэффициент концентрации, ^i- эквивалентный радиус цели. Для плоской антенны К~ / 2 , т.е. Jc и щ?2 . ,
Интенсивность помехи Зпо содержит частотно-зави-
сший ЧЛЄН hf - Af нг +^І+ЬІ** А^-^^У1 ,
А^нг - нестабильность генератора (от частоты не зависит),
~ полоса пропускания за счет излучаемого импульса (от частоты не зависит - полоса пропускания за счет эффекта Доплера, ( % - 2/? ) - разность скоростей сигнала и цели. Таким образом, для гидролокатора %^^3 , 7^n = -3.
б) Для эхолота эффект Доплера можно не учитывать, и интен-
сивность помехи ? , TUn^ -4.
Показатель степени в Зпор зависит от системы обработки в приемном тракте, как правило, это определяется величиной
, полосой пропускания ^ ? и временем усреднения, т.е. %of>~jyi, ЯЦ»= 0,5.
Подставляя найденные значения 77^c и шп в (15.5) и учитывая, 'гго кратность пути в активной гидролокации для эхо- сигнала Мс =2, а для =0 , получим:
для гидролокатора m = 2-(-3) + 0,5 =* 5,5 , /ty =» 2,
(15.7)
- 156 -
для эхолота m =2 - (-4) + 0 = 6, M =* 2, тогда
J3onr ' (I5.8)
в) Для случая связи по гидроакустическому каналу /rf - I, эффект Доплера нэ влияет на работу, получим
Л =(2G/vfhr)'/n;
Тсвопт < / (15>д)
г) В случае лоцирования протяженных рыбных скоплений уровень эхо-сигнала
да = К
где - акустическое поперечное сечение рассеяния групповой
цели, которое ^cP2, тогда , Wc = 4.
В ИТОГе ПП- ?ПС -ГПп+ ТППор = 4 - (~3)-+ 0,5~ 7,5
и оптимальная частота для групповых целей примет вид
Л = '/»Ar) У»,
Jrponr ' (15Л0)
Принимая в диапазоне частот 20 Гц-5-IOO кГц аппроксимацию коэффициента затухания в виде ? = 0,036 ^ дБ/ил, получим окончательно
1 = 36,6//-? (І5ЛІ)
~>гопт .
=s38S/r** (15.12)
з опт
**мт = «'3'Г'*> (15.13)
Хгр опт '
'гропт - 7 (15.14)
Расчет оптимальных частот, как уже указывалось, ііриводит к минимально затрачиваетлой мощности излучения при активной локации при заданной дальности действия. Кривые зависимости излучаемой мощности от частоты носят достаточно плзвней характер, и в области оптимальной частоты ее изменение не приводит к существенному росту МОЩНОСТИ ИЗЛучеНКЯ. ЭТО ИЛЛДЭСТрИруеТСЯ РПС.Х7.2, где
для двух дальностей действия П > Q качественно показано из; те-
ншше мощности в функции частоты.
В ряде случаев, например для рыбопоисковой аппаратуры, существуют расчетные таблицы для определения оптимальных частот.
Здесь были рассмотрены оптимальные частоты с точки зрения энергетической, однако не следует забывать, что дальность действия определяется и геометрической дальностью, зависящей от вертикальной стратификации скорости звука.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вреховских Л.М., Лысанов Ю.ЇЇ. Теоретические основы акустики океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.
2. Вреховских Л.М. Волны в слоистых средах. M.: Наука, 1973.
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed