способ определения характеристики направленности гидроакустической антенны

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПРАВЛЕННОСТИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ, заключающийся в том, что производят буксировку гидроакустического излучателя с известной характеристикой направленности K_и() вдоль прямолинейной траектории в рабочем пространстве гидроакустической антенны, измеряют расстояние L от гидроакустического излучателя до антенны и выходное напряжение U_L гидроакустической антенны, по значениям которых определяют угол облучения антенны и ее характеристику направленности K() отличающийся тем, что измерение расстояния L и выходного напряжения U_L производят одновременно, а характеристику направленности K() гидроакустической антенны определяют из следующих соотношений:



где U_т - выходное напряжение гидроакустической антенны в момент ее нахождения на траверзном расстоянии L_т от излучателя;

P() - уровень звукового давления, создаваемого излучателем на расстоянии 1 м под углом к направлению траверза;

P(_T) - уровень звукового давления в направлении траверза.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что буксировку гидроакустического излучателя осуществляют с равномерной скоростью, а измерение расстояния L осуществляют путем измерения времени перемещения излучателя.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют гидроакустический излучатель с равномерной характеристикой направленности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для определения характеристик направленности гидроакустических антенн.

Известен лабораторный способ определения характеристики направленности гидроакустической антенны, заключающийся в облучении последней под различными углами с помощью гидроакустического излучателя с известной характеристикой направленности К_и ( ) и одновременном измерении величин угла и напряжения U₁ на выходе антенны и определении характеристики направленности исследуемой гидроакустической антенны по результатам проведенных измерений [1].

Согласно аналога гидроакустический излучатель последовательно перемещают в различные точки окружности, в центре которой располагают исследуемое гидроакустическое средство.

Недостатком аналога является ограниченность его применения случаем лабораторных испытаний гидроакустической антенны.

Известен способ определения характеристики направленности гидроакустической антенны в натурных условиях, заключающийся в том, что производят буксировку гидроакустического излучателя с известной характеристикой направленности К_и ( ) вдоль прямолинейной траектории в рабочем пространстве гидроакустической антенны, измеряют расстояние L от гидроакустического излучателя до антенны и выходное напряжение U_Lгидроакустической антенны, по значениям которых определяют угол облучения антенны и ее характеристику направленности К ( ) [2].

Недостатком прототипа являются погрешности в определении характеристики направленности гидроакустической антенны, вызванные тем, что расстояние L и выходное напряжение антенны U_L измеряются в различные времена, т.е. в прототипе не учитывается изменение выходного сигнала антенны U_L с изменением расстояния, которое принимается во внимание только для определения угла облучения антенны.

Кроме того, в прототипе не учитывается пространственный характер характеристики направленности гидроакустической антенны.

Техническим результатом, получаемым при осуществлении изобретения, является повышение точности определения характеристики направленности гидроакустической антенны в натурных условиях.

Это достигается тем, что в известном способе определения характеристики направленности гидроакустической антенны, заключающемся в том, что производят буксировку гидроакустического излучателя с известной характеристикой направленности К_и ( ) вдоль прямолинейной траектории в рабочем пространстве гидроакустической антенны, измеряют расстояние L от гидроакустического излучателя до антенны и выходное напряжение U_Lгидроакустической антенны, по значениям которых определяют угол облучения антенны и ее характеристику направленности К ( ), измерение расстояния L и выходного напряжения U_L производят одновременно, а характеристику направленности гидроакустической антенны определяют из следующих соотношений:

K() = K_и(); =arcos (1)

K_и() = где U_т - выходное напряжение гидроакустической антенны в момент ее нахождения на траверзном расстоянии L_т от излучателя; Р( ) - уровень звукового давления, создаваемого излучателем на расстоянии 1 м под углом к направлению траверза; Р(_т ) - уровень звукового давления в направлении траверза.

Буксировку гидроакустического излучателя осуществляют с равномерной скоростью, а измерение расстояния L - путем измерения времени перемещения излучателя. При этом используют гидроакустический излучатель с равномерной характеристикой направленности.

На фиг.1 представлена схема реализации способа в натурных условиях; на фиг.2 - диаграмма для пояснения работы способа; на фиг.3 - пример диаграммы направленности гидроакустической антенны, полученной данным способом.

Испытуемая гидроакустическая антенна 1, состоящая из линейки измерительных гидрофонов 2 (фиг.1) расположена, например, на дне 3 водоема 4. Такая антенна предназначена для измерений гидроакустических сигналов в верхней полусфере водной среды, при этом выход антенны 1 соединен кабелем 5 с соответствующей обрабатывающей и регистрирующей аппаратурой 6, расположенной по берегу 7 водоема 4 или в другом любом месте (буе, плавущей станции, на судне и т.п.).

Имеется гидроакустический излучатель 8 с известной, в частном случае с равномерной характеристикой направленности, расположенный на носителе 9, соединенном с судном 10, буксирующим кабель-тросом 11.

На носителе 9 рядом с излучателем 8 расположена система 12 измерения дистанций (СИД), передающая часть которой расположена на носителе 9, а приемная - на береговой аппаратуре 6.

Береговая аппаратура содержит блоки усиления и обработки сигналов от гидроакустической антенны и блоки обработки гидроакустической информации по алгоритму [1].

При воздействии на гидрофоны 2 гидроакустической антенны 1 давления Р( ) излучателя 8 на выходе антенны появляется напряжение U_L, эффективное значение которого равно

U_L = K_тK_cK_F (2) где L - измеренная СИД дистанция;

- чувствительность гидроакустической антенны;

К_т - коэффициент передачи измерительного тракта;

К_с - коэффициент передачи среды;

К_F - коэффициент влияния размеров конструкций подводного измерительного устройства из-за искажения измеряемого поля вследствие дифракционных явлений.

Когда излучатель 8 расположен на траверзном расстоянии L_т от гидроакустической антенны (фиг.2), то уравнение (2) примет вид

U_т = K_тK_сK_F (3)

Поделив уравнение (2) на уравнение (3) с учетом характеристики направленности К_и ( ) излучателя 8 получим уравнение (1) для характеристики направленности гидроакустической антенны.

При этом уравнение для угла легко получить из диаграммы, представленной на фиг.2.

Способ реализуется следующим образом. Гидроакустический излучатель 8, расположенный на носителе 9, направляется последовательно вдоль, поперек, справа и слева от гидроакустической антенны в зависимости от того в какой плоскости требуется определить характеристику направленности гидроакустической измерительной антенны измерительного средства. Акустические волны, достигая гидрофонов 2 антенны 1, вызывают появление на ее выходе сигнала U_L, величина которого зависит от угла падения акустических волн и расстояния L от излучателя до антенны. (Расстояние L много больше размеров антенны).

Принятый сигнал по кабелю 5 направляется на береговую обрабатывающую и регистрирующую аппаратуру 6. Одновременно с помощью СИД 12 измеряется дистанция L, которая также регистрируется в береговой аппаратуре.

По полученным данным затем определяют траверзное расстояние L_т и значение напряжения U_т на выходе гидроакустической антенны в момент ее расположения на траверзном расстоянии от излучателя, а также угол .

С учетом характеристики направленности излучателя К_и ( ) по формуле (1) находят характеристику направленности гидроакустической антенны.

Расчеты упрощаются для случая равномерной характеристики направленности, когда К_и ( ) = 1 при любом .

В частном случае излучатель можно буксировать с равномерной скоростью V. Тогда дистанции L и L_т можно определить измеряя время t движения носителя.