Способ повышения энергетической эффективности параметрического источника звука в режиме самодетектирования

(51)5 6 01 3 15/ ПАТЕН 2 4 А С,С С (5 араметриожет быть эо изэ хо но хо пу ст ни ко о СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРСПАТЕНТ СССР)) Новиков Б.К., Тимошенко В,И, Параметческие антенны в гидролокации. ДСудооение, 1990, с,107.Кустов Л.М. и др. Детектирование акуческих сигналов на пузырьковом слое, - устический журнал, 1987, т.33, вып.2, 71-277.) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕОЙ ЭффЕКТИВНОСТИ ПАРАМЕТРИЧЕОГО ИСТОЧНИКА ЗВУКА В РЕЖИМЕ МОДЕТЕКТИРОВАНИЯ) Изобретение относится к иким источникам звука и м Изобретение относится к параметричем источникам звука и может быть испольано для создания высокоэффективного рокополосного акустического излучения. Целью изобретения является повыние стабильности параметрического учения и возможности управления его ективн остью.Экспериментально исследовалось продение параметрического широкополосо низкочастотного излучения через слой граничных газовых пузырьков, находяйся в области самодетектирования исных волн накачки. Приграничные ырьки создавались на алюминиевой плане, являющейся при этом не только граей, но и одной из электролизных пластин, рая располагалась на акустической оси аметрического источника (ПИ) звука, раиспользовано для создания высокоэффективного широкополосного акустического излучения. Целью изобретения является повышение стабильности параметрического излучения и возможность управления его эффективностью. Для достижения этой цели в способ, включающий введение в дальнюю зону параметрического излучателя пузырькового слоя и облучение его волнами накачки, вводят две металлические пластины 16 и 17, первую иэ которых - звукопрозрачную - располагают на оси параметрического источника звука, перпендикулярно ей, а вторую пластину располагают над первой, параллельно ей и в одной с нею плоскости и подают на них импульсное напряжение с постоянными амплитудой и скважностью, 2 ил. ботающего в режиме самодетектирования, перпендикулярно направлению распространения исходных волн накачки, Вторая электролизная пластина из нержавеющей а стали располагалась над первой пластиной, Я) параллельно ей и в одной с нею плоскости.Параметрический источник звука работал в р импульсном режиме, излучая короткие пря- О моугольные радиоимпульсы длительностью 50 мкс с частотой заполнения 260 кГц. Период следования излучаемых радиоимпульсов О составлял 50 мс, Уровень звукового давления в прошедшем через алюминиевую пластину параметрическом низкочастотном ( р излучении в полосе частот от 2 до 30 кГц контролировался гидрофоном диаметром 20 мм типа 8100 фирмы "Брюль и Кьер", который располагался на акустической оси параметрического источника звука, работа 1838800Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего способ, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу ПИ звука в режиме самодетектирования. Устройства содержит. последовательносоединенныесинхрониэатор 1,синхрониэирующий работу всего ПИ звука в режиме самодетектирования, схему 2 задержки, 5 осуществляющую задержку момента излучения формируемого сигнала накачки на временной промежуток длительностью т ззд, необходимый для достижения максимального значения уровня звукового давления в широкополосном низкочастотном излучении, прошедшем через металлическую пластину и сформировавшийся эа это время приграничный слой пузырьков, и первый формирователь 3 прямоугольных им пульсов, формирующий на своем выходевидеоимпульсы с длительностью гитиУравной или большей длительности излучаемых импульсов накачки т,1. Вход второго формирователя 4 прямоугольных импульсов, формирующего видеоимпульсы с длительностью г, равной длительности прикладываемых импульсных напряжений на электролизные пластины, соединен с выходом синхронизатора 1, Выход генератора 5 сигналов специальной формы, форма которых определяет форму огибающей излучаемых сигналов накачки, через усилитель-ограничитель 6 соединен с первым входом логического элемента И 7; второй 30 вход которого соединен с выходом первогоформирователя 3 прямоугольных импульсов. Синхронизируемый вход генератора 5 сигналов специальной формы соединен с выходом схемы 2 задержки, Выход генера тора 8 гармонических колебаний соединен спервым входом амплитудного модулятора 9, второй вход которого соединен с выходом генератора 5 сигналов специальной формы.Выход амплитудного модулятора 9 соеди нен с сигнальным входом первого импульсного модулятора 10, управляемый вход котОрого соединен с выходом логического элемента И 7. Вход усилителя 11 мощности соединен с выходом первого импульсного модулятора 10; а выход его соединен с входом акустического преобразования накачки 1, В ыход источника постоянного напряжения 13 соединен с сигнальным входом второго импульсного модулятора 14, управляемый 50 вход которого соединен с выходом второгоформирователя 4 прямоугольных импульсов. Вход усилителя 15 постоянного тока соединен с выходом второго импульсного модулятора 14, а выход соединен с первой 16 и второй 17 электролизными пластинами.Первая звукопрозрачная пластина 16, толщина которой много меньше длины волны накачки в материале (металле),иэ которого она изготовлена, является не только элект 1838800на второй вход которого подаются видеоимпульсы ИЗ. В результате сравнения длительностей видеоимпульсов ИЗ и И 6 на выходв логического элемента И формируется прямо угольный видеоимпульс И 7 длительностьють 1, который непосредственно участвует в формировании сигналов накачки. Непрерывные колебания с несущей частотой 1 с выхода генератора 8 гармонических колеба- О ний модулируются по амплитуде в амплитудном модуляторе 9 сигналами специальной формы (изменением формы и длительности сигналов возможно управление широкополосным низкочастотным спектром форми руемых при самодетектировании сигналов),которые, например, для определенности, сигналами с гауссовой огибающей И 5, формирующихся на выходе генератора 5. В результате на выходе амплитудного модуля тора 9 формируются амплитудно-модулированные радиосигналы с гауссовой огибающей и гармоническим заполнением с частотой 1, которые для устранения переходных процессов (затягивающих задний 5 фронт импульсных сигналов и обусловленных конечной добротностью резонансных цепей амплитудного модулятора 9) поступают на сигнальный вход первого импульсного модулятора 10, с выхода которого О радиоимпульсы накачки И 8 с конечной длительностью т,1 и гауссовой огибающей усиливаются усилителем 11 мощности и излучаются в водную среду акустическим преобразователем накачки 12, Перед излучением5 радиоимпульсов с гауссовой.огибающей, врезультате самодетектирования которых формируются широкополосное низкочастотное излучение. с помощью источника постоянного напряжения 13, второго им-. О пульсного модулятора 14 и усилителя 15 постоянного тока формируется импульсное напряжение длительностью т, которое подается на. электролиэные пластины 16 и 17 и под воздействием которого на поверхно сти первой звукопрозрачной металлическойпластины образуется слой приграничных газовых пузырьков, обладающих высоким па раметром акустической нелинейности. Врезультате уровень звукового давления в О формирующемся низкочастотном широкополосном излучении при прохождении его через звукопрозрачную пластину и слой приграничных газовых пузырьков возрастает. Таким образом повышается энергетическая эффективность ПИ звука, работающего в режиме самодетектирования. При постоянных амплитуде и скважности импульсного напряжения, подаваемого на электролизные ализной пластиной, но и границей,на кото- рой в момент подачи электролиэного напряжения начинает формироваться слойриграничных газовых пузырьков, располаается в дальней зоне параметрического исочника звука, работающего в режиме амодетектирования, на его акустической оси, перпендикулярно ей, Вторая электроизная пластина 17 располагается над аку-тической осью ПИ звука параллельно 1ервой пластине 16 в одной с нею плоскостисм.фиг.1). Первая пластина располагается вальней зоне ПИ звука, в.этом случае озвуенный диск с приграничными пузырьками , а ее поверхности, размеры которого опрееляют ширину диаграммы направленности ирокополосного низкочастотного параетрического излучения велик, в результате ысокая направленность параметрическогоирокополосного излучения, формирующе ося при прохождении его через первую ластину и слой приграничных пузырьков охраняется,Способ реализуется следующим образом. а выходе синхронизатора 1 формируются 2 инхроимпульсы И 1, синхронизирующие аботу всего ПИ звука, Задними фронтами инхроимпульсав И 1 запускается схема 2 адержки, формирующая видеоимпульсы2 длительностью тзад, равной времен , ому промежутку необходимому для форирования оптимальной структуры узырькового приграничного слоя, при коорой достигается максимальный уровень вукового давления в формирующемся шиокополосном низкочастотном излучении, . , рошедшем через металлическую пластинуслой приграничных пузырьков, задними ронтами которых запускается первый форирователь 3 прямоугольных импульсов, 4 ормирующий видеоимпульсы ИЗ сдлиельностью %гил, равной или большей лительности излучаемых импульсов накачи гил. Задними фронтами синхроимпульов. И 1 запускается также второй ормирователь 4 прямоугольных импульов, формирующий видеоимпульсы И 4 с лительностью г, равной длительности поаваемых на электролизные пластины им. ульсных напряжений. Задними фронтами 5 в деоимпульсов И 2 запускается генераторсигналов специальной формы, формируюцГий сигналы И 5, длительнссть тит и форма крторых определяют длительность и форму о 1 гибающей излучаемых сигналов накачки, к торые после усиления и ограничения усил телем-ограничителем 6 в виде видеоими, льсов И 6 с длительностью ги 1 поступает на первый вход логического элементов И 7,пластины, уровень звукового давлениформирующемся низкочастотном широкополосном излучении И 9 от посылки к посылке остается постоянным и неизменным во времени, что практически невозможно добиться в случае прототипа за счет непрерывно изменяющейся во времени структуры пузырькового, слоя,Наличие двух пластин, одна иэ которых звукопрозрачная располагается в дальней зоне ПИ звука на его акустической оси, перпендикулярно ей, а вторая пластина располагается над первой, параллельно ей и в одной с нею плоскости, на которые подается импульсное напряжение с постоянными амплитудой и скважностью, выгодно отличает предлагаемый способ управления энергетической эффективностью ПИ звука в. режиме самодетектирования от прототипа, поскольку существенно повышает уровень звукового давления в формирующемся при самодетектировании на пузырьковом слое широкополосном низкочастотном излучении и возрастает стабильность энергетических параметров (уровня звукового давления) параметрического низкочастотного широкополосного излучения.Использование такого ПИ звука, например, в гидролокации обеспечивает получение большей дальности действия и высокой разрешающей способности и, следовательно, большей точности, достоверности получаемой информации о подводной обса новке. Это только при поиске рыбных скоп.лений, полезных ископаемых, объектов, представляющих определенный интерес.5 обеспечивает зкономию времени, топливных, энергетических, людских ресурсов, затраты которых обусловлены многократными проходами над обследуемыми районами.10 Формула изобретенияСпособ повышения энергетической эффективности параметрического источника звука в режиме самодетектирования, включе ющий введение в его дальнюю зону пузырькового слоя с повышенным параметроц нелинейности и облучение его волнами накачки,отл и чающий ся тем,что, с целье повышения стабильности параметрическо го излучения и возможности управления егоэффективности, вводят две металлические пластины, первую из которых - звукопрозрачную с толщиной существенно меньше четверти длины волны накачки в металле, из 25 которого изготовлена первая пластина, располагают на оси параметрического источника звука, перпендикулярно ей, а вторую пластину располагают над первой, параллельно ей и в одной с нею плоскости и подают 30 на них импульсное напряжение с постоянными амплитудой и скважностью..2 венного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/б водственно-издательский комбинат."Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина