Направленность и модуляция в акустической локации
При построении АЛС необходимо учитывать, что направленность проявляется только в дальней зоне излучения (зоне Фраунгофера) при г>lд.
Характеристика направленности D(r) датчика АЛС описывает отношение давлений, развиваемых в этой зоне на одном и том же расстоянии / от центра датчика в направлении произвольного радиус-вектора r и некоторого фиксированного r 0:
О направленности ультразвукового сигнала можно говорить только в том случае, если диаметр излучателя в несколько раз превышает его длину волны.
При оценке направленности в АЛС, так же как и в других ЛС, используют коэффициент концентрации Кнд. Определяют его как отношение интенсивности звука Jmах создаваемой на расстоянии l > lд в направлении главного максимума интенсивности к интенсивности J гипотетического ненаправленного излучателя с такой же излучаемой мощностью и на том же расстоянии l: Кнд = = Jmах/J. Значения Кнд рассчитывают по формуле
где Р — мощность излучателя, 
— амплитуда звукового давления в направлении радиус-вектора r0.
В активных АЛС приемник воспринимает сигнал, посланный собственным излучателем и отраженный от объекта. Чем выше направленность излучателя, тем меньше диаметр пятна озвучивания на объекте. Уровень полученного приемником сигнала зависит от отражательной способности и формы объекта.
В АЛС используют различные виды модуляции сигналов, выбор которой зависит от назначения системы и радиуса ее действия. Например, для акустических дальномеров, работающих в ближней зоне (до I м), обычно применяют непрерывную ЧМ или ФМ. В дальномерах среднего радиуса действия (r> 2 м) предпочтение отдают импульсному излучению на несущей частоте. Этот тип модуляции нашел особенно широкое применение в задачах звуковой локации и связи.
|
|
|
Для импульсной модуляции характерен сплошной спектр, для непрерывной — комбинированный, содержащий линии и сплошные участки.
Использование в АЛС непрерывной модуляции приводит к уменьшению ширины спектра сигнала, а следовательно, улучшению избирательности канала передачи информации и увеличению отношения сигнал/шум.
Датчики и системы акустической локации
Датчики АЛС подразделяют по двум основным признакам:
· по назначению — излучатели и приемники;
· по принципу действия — генераторные и параметрические преобразователи.
В излучателяхгенераторного типа колебания возбуждаются вследствие наличия препятствия на пути постоянного потока — струи газа или жидкости (к ним относятся сирены, свистки).
В параметрических излучателях заданные колебания электрического напряжения или тока преобразуются в механические колебания твердого тела, которое и излучает в окружающую среду акустические волны.
|
|
|
Эффективность излучателя зависит от соотношения между его размерами и длиной волны.
При расчетах реальных АЛС чаще всего пользуются моделями излучателей нулевого, первого, второго, ..., n-го порядка. Излучатель нулевого порядка — монополь — представляет собой пульсирующую сферу с конечным радиусом г, которая создает в окружающей среде сферические волны. Если размеры излучателя не удовлетворяют условию 5 > X , мощность излучения определяют приблизительно: 
, где — 
волновое число; V — объемная скорость излучателя,
Еще одним простейшим излучателем является акустический диполь (излучатель первого порядка). Он представляет собой сферу, осциллирующую около положения равновесия, а его излучение не имеет сферической симметрии и характеризуется направленностью. Диаграмма направленности диполя — тело вращения в виде восьмерки.
Приемники звука в зависимости от частотного диапазона разделяют на две группы: параметрические ультразвуковые приемники и микрофоны. И те и другие, как правило, устроены по принципу обратимых электроакустических преобразователей.
|
|
|
Задачей электроакустических преобразователей является определение звукового давления р в поле излучателя по известным значениям напряжения и тока на его входе и, наоборот, расчет напряжения или тока на выходе приемника по заданному полю (давлению р и колебательной скорости у).
Самым распространенным способом преобразования информации в электроакустических преобразователях является прямой и обратный пьезоэффект. При этом в режиме излучения используется обратный пьезоэффект, в режиме приема — прямой.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 550; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!