Модель моностатической донной реверберации, обусловленной параметрическим источником звука Текст научной статьи по специальности «Физика»

Re c, м/с

Im с, м/с

Рис. 3. Зависимость скорости распространения звука в среде от частоты для различных значений вязкости жидкости

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Biot M.A. Acoustics, elasticity and thermodynamics of porous media./twenty-one papers by Maurice Anthony Biot; Ivan Tolstoy, editor. Published by the Acoustical Society of America, 500 Sunnyside Boulevard Woodbury, New York. 1992. - 265 p.

2. . .

// . « -нейные акустические системы НЕЛАКС - 2003»: Материалы научно-технической конференции. Таганрог. 2003. №6(35).

3. . . -

// . -ский выпуск «Нелинейные акустические системы НЕЛАКС - 2003»: Материалы научно-технической конференции. Таганрог: 2003. №6(35).

МОДЕЛЬ МОНОСТАТИЧЕСКОЙ ДОННОЙ РЕВЕРБЕРАЦИИ, ОБУСЛОВЛЕННОЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ ИСТОЧНИКОМ ЗВУКА АХ. Борисов, С.А. Борисов

В последние годы заметно вырос интерес к решению задач экологического мониторинга донной поверхности и верхнего слоя донных осадков различных водоемов, т.е. к решению задач поиска, обнаружения и распознавания малоразмерных , . объектами могут быть, например, нефтепроводы, газопроводы, кабельные линии, затонувшие жизнеопасные объекты, обломки летательных аппаратов, различных плавсредств и др. Наиболее эффективно эти задачи решаются путем комплексирова-ния различных методов и средств, но основными средствами при этом являются гидроакустические системы поиска, обнаружения и классификации малоразмерных донных и заиленных объектов. Обнаружение малоразмерных объектов на донной поверхности и в толще грунта гидроакустическими средствами происходит на фоне шумов и помех. Особенно сильное влияние оказывают реверберационные помехи.

Секция методов и средств экологического мониторинга водных районов

Причем мешающее воздействие реверберации ослабевает при увеличении направленности и уменьшении уровней боковых лепестков и ореола в характеристике направленности излучающей антенны. Как известно [1], подобными направленными свойствами (при малых габаритах) обладают параметрические гидроакустические

,

.

Для донной реверберации, обусловленной параметрическим источником, в работе [2] получено выражение для расчета ее уровней. Вывод выражения для реверберации осуществлялся в такой же постановке, как и в работе [3], т.е. для дальнего поля. Для параметрических излучателей характерно то, что локация объектов осуществляется фактически в ближнем поле излучателей, так как процесс генерации рабочих волн (обычно разностных) происходит на протяжении нескольких ближних зон . -жет составлять десятки-сотни метров и даже единицы километров. Поэтому более адекватной моделью донной реверберации представляется модель, учитывающая это свойство параметрической антенны, т.е. основанная на понятии о дифракции узких звуковых пучков [1]. В этом случае интенсивность донной реверберации (I ) можно определить, если известно эффективное сечение обратного рассеяния (ст ) звуковых волн поверхностью донного грунта:

7 1 - СТэфф.

I, ,=-^~ ’ С1)

где I - интенсивность звуковых волн разностной частоты параметрического источ-

, .

Эффективное сечение обратного рассеяния, в свою очередь, может быть найдено, если известна эффективная площадь рассеяния (5 ) поверхности облу-

эфф.

ченного донного грунта и коэффициент донной реверберации (а )

д.р.

а = 5 -а . Эффективную площадь рассеивающей поверхности донного грун-

та найдем, считая, что источником акустических импульсов является остронаправленный параметрический излучатель, тогда

= 2 в ^а^1>.(г ^, (2)

где с - скорость звука в водной среде; т - длительность зондирующего акустического импульса; в - угол падения звукового пучка на поверхность донного грунта; 2аэфф(г)- эффективная ширина «озвученной» дорожки на поверхности грунта;

ст _- длина «озвученной» дорожки на поверхности грунта (р^мер текущего зву-

2sin$

кового пятна на поверхности грунта в направлении распространения зондирующего ).

, (2)

эффективной площади рассеяние при условии, что С ' Т < 2^ ’ФФ. , в противном случае

2sine cos в

эффективную площадь необходимо определять из выражения £ = т1фф .

Эффективную ширину звукового пятна найдем, полагая, как и в [1], что дифракция звукового пучка параметрической антенны происходит по закону:

/

exp

1

V R 21 + ' 70

. Здесь х - поперечная координата; R - линейный размер антенны

х

накачки; I - характерная длина зоны дифракции параметрического излучателя.

Учитывая дифракционную расходимость звукового пучка, находим эффективную ширину звукового пятна на поверхности грунта:

а^» = ^п(1 + г7¡1 )/4 . (3)

Возвращаясь к выражению (1), с учетом сделанных пояснений, и переписывая это выражение в терминах звукового давления, получим для среднего значения звукового давления в донной реверберации (р ) следующее выражение:

= р _ (г )-в КРС т- ^+ г 7I]) . (4)

д'р' Г М 28шв

(4) « » -

ной реверберации, т.е. той части реверберации, которая обусловлена рассеянием волны разностной частоты, образованной взаимодействием волн накачки до их падения на поверхность грунта. «Нелинейной» частью моностатической реверберации, образованной в результате взаимодействия рассеянных от донного грунта волн на,

« ». , -верберации не требует учета направленных свойств приемной антенны. Это связано с

,

меньше направленности параметрических излучающих антенн.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ¡.Новиков Б. К.,Руденко О.В.,Т1шошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. - Л.: Судостроение, 1981. - 264 с.

2.Ишутко А.Г.,Куценко Т.Н.,Тарасов СМ. Энергетические характеристики гидролокатора при поиске заиленных объектов // Известия ТРТУ. Тематический выпуск « »: - -ции - Таганрог. 2003. №6. - С. 150-153.

3.Сташкевич А.П. Акустика моря. - Л.: Судостроение, 1966. - 354 с.

ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ АДАПТИВНОЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

И.А. Кириченко, МЛ. Раскита

В работе рассмотрены вопросы создания обобщенной методики построения адаптивной гидроакустической системы. Решаемая задача включает в себя два ос: -ектирования и адаптация гидроакустической системы в реальных условиях. При решении такой задачи предлагается разделение гидроакустической системы на основную и дополнительную измерительную систему. Задачей дополнительной измерительной системы является определение и учёт реальных океанологических условий в реальном масштабе времени, а именно измерение температуры и солёности воды, расчёт по полученным данным скорости распространения звука и коэффициента затухания звука в воде, измерение и учёт угла качки носителя и возвышения приемоизлучающей антенной системы. Результаты дополнительных измерений используются основной системой для корректировки проводимых измерений.

Любую сложную гидроакустическую систему можно считать адаптивной, если она удовлетворяет следующим условиям [1]: