(Л
С
Изобретение относится к параметрическим источникам звука и может быть использовано 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 из 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 постоян: ными амплитудой и скважностью. 2 ил.
Изобретение относится к параметриче- ск 1м источникам звука и может быть исполь- зозано для создания высокоэффективного широкополосного акустического излучения.
Целью изобретения является повышение стабильности параметрического из лучения и возможности управления его эффективностью.
Экспериментально исследовалось про- хо кдение параметрического широкополосно о низкочастотного излучения через слой приграничных газовых пузырьков, находя1ОД
йся в области самодете тирования исходных волн накачки. Приграничные Ну ырьки создавались на алюминиевой пла- CTI те, являющейся при этом не только грани дей, но и одной из электролизных пластин, которая располагалась на акустической оси параметрического источника (ПИ) звука, равстающего в режиме самодетектирования, перпендикулярно направлению распространения исходных волн накачки. Вторая электролизная пластина из нержавеющей стали располагалась над первой пластиной, параллельно ей и в одной с нею плоскости. Параметрический источник звука работал в импульсном режиме, излучая короткие прямоугольные радиоимпульсы длительностью 50 мкс с частотой заполнения 260 кГцЛТери- од следования излучаемых радиоимпульсов составлял 50 мс. Уровень звукового давления в прошедшем через алюминиевую пластину параметрическом низкочастотном 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, работа00
со
00
00
о о
со
ющегр в режиме самодетектирования. При самодетектировании излучаемых прямоугольных импульсов накачки вереде формировалось широкополосное низкочастотное излучение.в виде сдвинутых во времени противофазных скачков акустического давления, форма которых контролировалось с помощью осциллографа, а уровень которых регистрировался с помощью самописца уровня после предварительного стробиро- вания во времени. При подаче на электролизные пластины постоянного напряжения наблюдалось быстрое (в течение долей секунды) и резкое (на 20 дБ и более) увеличение уровня звукового давления в прошедшем через алюминиевую пластину широкополосном низкочастотном излучении. Далее в течение нескольких минут уровень звукового давления в прошедшем через алюминиевую пластину широкополосном низкочастотном излучении оставался постоянным, затем, несмотря на то, что напряжение на электролизных пластинах поддерживалось постоянным/наблюдалось медленное его уменьшение. Если при достижении максимального уровня в звуковом давлении низкочастотного широкополое ного излучения, прошедшего через алюминиевую пластину, напряжение на электролизных пластинах сразу выключалось, то уровень в прошедшем через алюминиевую пластину широкополосном низкочастотном излучении быстро в течение нескольких секунд падал до своего первоначального значения. При последующих кратковременных включениях напряжения на электролизных пластинах на время, необходимое для достижения максимального значения уровня в прошедшем через алюминиевую пластину излучении, осуществляемых с постоянной скважностью, наблюдалось стабильное увеличение уровня звукового давления в прошедшем через алюминиевую пластину и слой приграничных газовых пузырьков широкополосном низкочастотном излучении в одно и тоже число раз.Хледо- вательнолэнергетические параметры низкочастотного широкополосного излучения от посылки к посылке оставались постоянными и стабильными во времени, что выгодно отличает заявляемый способ управления энергетической эффективности ЛИ звука в режиме самодетектирования от прототипа.
Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего способна на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу ПИ звука в режиме самодетектирования.
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, синхронизм рующий работу всего ПИ звука в режиме самодетектирования, схему 2 задержки, осуществляющую задержку момента излучения формируемого сигнала накачки на временной промежуток длительностью т зад, необходимый для достижения максимального значения уровня звукового давления в широкополосном низкочастотном излучении, прошедшем через металлическую пластину и сформировавшийся за это время приграничный слой пузырьков, и первый формирователь 3 прямоугольных импульсов, формирующий на своем выходе видеоимпульсы с длительностью равной или большей длительности излучаемых импульсов накачки ти . Вход второго формирователя 4 прямоугольных импульсов, формирующего видеоимпульсы с длительностью Tfравной 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 вход которого соединен с выходом первого формирователя 3 прямоугольных импульсов. Синхронизируемый вход генератора 5 сигналов специальной формы соединен с выходом схемы 2 задержки. Выход генератора 8 гармонических колебаний соединён с первым входом амплитудного модулятора 9, второй вход которого соединен с выходом генератора 5 сигналов специальной формы. Выход амплитудного модулятора 9 соединен 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, Выход источника постоянного напряжения 13 соединен с сигнальным входом второго импульсного модулятора 14, управляемый вход которого соединен с выходом второго формирователя 4 прямоугольных импульсов, Вход усилителя 15 постоянного тока соединен с выходом второго импульсного модулятора 14, а выход соединен с первой 1.6 и второй 17 электролизными пластинами. Первая звукопрозрачная пластина 16, толщина которой много меньше длины волны накачки в материале (метэлле)из которого она изготовлена, является не только элект10
15
олизной пластиной, но и границей;на кото- ой в момент подачи электролизного наряжения начинает формироваться слой риграничных газовых пузырьков, расползается в дальней зоне параметрического ис- очника звука, работающего в режиме лмодетектирования, на его акустической юи, перпендикулярно ей. Вторая электро- изная пластина 17 располагается над аку- ;тической осью ПИ звука параллельно первой пластине 16 в одной с нею плоскости см.фиг.1). Первая пластина располагается в дальней зоне ПИ звука, в этом случае озву- енный диск с приграничными пузырьками ча.ее поверхности, размеры которого определяют ширину диаграммы направленности ш/фокополосного низкочастотного параметрического излучения велик, в результате ысокая направленность параметрического шрокополосного излучения, формйрующе- 20 ося при прохождении его через первую ластину и слой приграничных пузырьков охраняется.
Способ реализуется следующим образом. -la выходе синхронизатора 1 формируются . 25 инхроимпульсы И1, синхронизирующие аботу всего ПИ звука. Задними фронтами инхроимпульсов И1 запускается схема 2 эдержки, формирующая видеоимпульсы 12 длительностью т зад., равной времен- 30 ому промежутку необходимому для фор- 1ирования оптимальной структуры узырькового приграничного слоя, при ко- орой достигается максимальный уровень вукового давления в формирующемся ши- 35 окополосном низкочастотном излучении, рошедшем через металлическую пластину слой приграничных пузырьков, задними рентами которых запускается первый фор- шрователь 3 прямоугольных импульсов, ормирующий видеоимпульсы ИЗ с дли- ельностью ги Тил, равной или большей лительности излучаемых импульсов накач- и Тил Задними фронтами синхроимпуль- ов И1 запускается также второй ю рмирователь 4 прямоугольньТх имлуль- ов, формирующий видеоимпульсы И4 с лительностью г, равной длительности по- аваемых.на электролизные пластины им- ульсных напряжений. Задними фронтами 50 идеоимпульсов И2 запускается генератор сигналов специальной формы, формируюий сигналы И5, длительность тИ1 и форма оторых определяют длительностью форму гибающей излучаемых сигналов накачки, зторые после усиления и ограничения усиителем-ограничителем б в виде видеоимульсов И6 с длительностью гИ1 поступает а первый вход логического элементов И 7,
40
и 45
55
10
15
- 20
25 30 35 50
40
45
55
на второй вход которого подаются видеоимпульсы ИЗ. В результате сравнения длительностей видеоимпульсов ИЗ и И6 на выходе логического элемента И формируется прямоугольный видеоимпульс И7 длительностью Ги , который непосредственно участвует в формировании сигналов накачки. Непрерывные колебания с несущей частотой f с выхода генератора 8 гармонических колебаний модулируются по амплитуде в амплитудном модуляторе 9 сигналами специальной формы (изменением формы и длительности сигналов возможно управление широкополосным низкочастотным спектром формируемых при самодетектировании сигналов), которые,например, для определенности, сигналами с гауссовой огибающей И5, формирующихся на выходе генератора 5. В результате на выходе амплитудного модулятора 9 формируются амплитудно-модулиро- в:анные радиосигналы с гауссовой огибающей и гармоническим заполнением с частотой f, которые для устранения переходных процессов (затягивающих задний фронт импульсных сигналов и обусловленных конечной добротностью резонансных цепей амплитудного модулятора 9) поступают на сигнальный вход первого импульсного модулятора 10, с выхода которого радиоимпульсы накачки И8 с конечной длительностью гИ1 и гауссовой огибающей усиливаются усилителем 11 мощности и излучаются в йодную среду акустическим преобразователем накачки 12. Перед излучением радиоимпульсов с гауссовой огибающей, в результате самодетектирования которых формируются широкополосное низкочастотное излучение, с помощью источника постоянного напряжения 13, второго импульсного модулятора 14 и усилителя 15 постоянного тока формируется импульсное напряжение длительностью ги, которое подается на электролизные пластины 16 и 17 и под воздействием которого на поверхности первой звукопрозрачной металлической пластины образуется слой приграничных газовых пузырьков, обладающих высоким параметром акустической нелинейности, В результате уровень звукового давления в формирующемся низкочастотном широко- полосТюм излучении при прохождении его через звукопрозрачную пластину и елой 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 пластины, уровень звукового давления в
формирующемся низкочастотном широкополосном излучении И9 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 из которых звукопрозрачнэя располагается в дальней зоне ПИ звука на его акустической оси, пер- пендикулярно 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 П1/1 звука в режиме самодетектирования от прототипа, поскольку существенно повышает уровень звукового давления в формирующемся при самодетек- тировании на пузырьковом слое широкополосном низкочастотном излучении и возрастает стабильность энергетических параметров {уровня звукового давления) параметрического низкочастотного широко- полосного излучения. .
Использование такого ПИ звука, например, в гидролокации обеспечивает получение большей дальности действия и высокой разрешающей способности и, следователь- но. большей точности, достоверности получаемой информации о подводной обета новке. Это только при поиске рыбных скоплений, полезных ископаемых, объектов, представляющих определенный интерес, обеспечивает экономию времени, топливных, энергетических, людских ресурсов, затраты которых обусловлены многократными проходами над обследуемыми районами.
1
Формула изобретения
Способ повышения энергетической эффективности параметрического источника звука в режиме самодетектирования, включающий введение в его дальнюю зону пузырькового слоя с повышенным параметром нелинейности и облучение его волнами накачки, от л ичающийся тем,что, с целые повышения стабильности параметрического излучения и возможности управления его эффективности, вводят две металлические пластины, первую из которых - звукопроз-- рачную с толщиной существенно меньше четверти длины волны накачки в металле, из 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 на них импульсное напряжение с постоянными амплитудой и скважностью.
Фиг.2
