RU2158029C2 - Method for receiving of elastic waves in sea-water (modifications) - Google Patents
Method for receiving of elastic waves in sea-water (modifications) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2158029C2 RU2158029C2 RU98122520A RU98122520A RU2158029C2 RU 2158029 C2 RU2158029 C2 RU 2158029C2 RU 98122520 A RU98122520 A RU 98122520A RU 98122520 A RU98122520 A RU 98122520A RU 2158029 C2 RU2158029 C2 RU 2158029C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- receiver
- modulation
- signal
- elastic wave
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в конструкциях гидроакустических приборов (для гидролокации и передачи информации в широкой полосе частот), измерительных приемно-излучающих комплексах и др. The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used in the design of hydroacoustic devices (for sonar and information transfer in a wide frequency band), measuring receiving-emitting complexes, etc.
Известен способ приема упругой волны в морской воде, включающий линейное преобразование электрической энергии в акустическую и формирование направленного излучения или прием сигнала (см. Б.К. Новиков, О.В. Руденко, В.И. Тимошенко Нелинейная гидроакустика, Л.: Судостроение, 1981, с. 7). A known method of receiving an elastic wave in sea water, including the linear conversion of electrical energy into acoustic energy and the formation of directional radiation or signal reception (see B.K. Novikov, O.V. Rudenko, V.I. Timoshenko Non-linear hydroacoustics, L .: Shipbuilding , 1981, p. 7).
Недостаток этого технического решения - значительные габариты излучающих и приемных электронных блоков, особенно для низких частот и малая чувствительность в режиме приема. The disadvantage of this technical solution is the significant dimensions of the emitting and receiving electronic units, especially for low frequencies and low sensitivity in the reception mode.
Известен также способ приема упругой волны в морской воде, включающий формирование в рабочей зоне приемника параметрической приемной антенны посредством излучения дополнительного сигнала в эту зону. В основе процесса лежит эффект нелинейного взаимодействия звуковых волн при мощных исходных сигналах (сигналах "подсветки"). При этом за счет нелинейного взаимодействия упругих волн в нелинейной среде (морская вода) появляется ряд эффектов, которые позволяют формировать узкие диаграммы направленности на разностной частоте, сканирование этих узких диаграмм направленности в пространстве, частотная и частотно-фазовая модуляция сигналов и множество других важных прикладных технических эффектов (см. Б.К. Новиков, О.В. Руденко, В.И. Тимошенко Нелинейная гидроакустика, Л.: Судостроение, 1981, с. 7 -12). There is also known a method of receiving an elastic wave in sea water, comprising forming a parametric receiving antenna in the working area of the receiver by emitting an additional signal into this zone. The process is based on the effect of nonlinear interaction of sound waves with powerful source signals ("backlight" signals). In this case, due to the nonlinear interaction of elastic waves in a nonlinear medium (sea water), a number of effects appear that allow you to create narrow radiation patterns at the difference frequency, scanning these narrow radiation patterns in space, frequency and frequency-phase modulation of signals, and many other important applied technical effects (see B.K. Novikov, O.V. Rudenko, V.I. Timoshenko Nonlinear hydroacoustics, L .: Shipbuilding, 1981, pp. 7-12).
Недостаток этого технического решения - низкая чувствительность. The disadvantage of this technical solution is its low sensitivity.
Основной вклад в эффективность преобразования высокочастотного сигнала в низкочастотные гармоники вносят так называемые нелинейные параметры воды, которые невелики, например, для дистиллированной воды E = 3,1 при температуре 0oC; 3,5 - при 20oC; 3,7 - при 40oC. Для морской воды при солености 35% в диапазоне температур 20-30oC величина E равна 3,6.The main contribution to the efficiency of converting a high-frequency signal to low-frequency harmonics is made by the so-called non-linear parameters of water, which are small, for example, for distilled water E = 3.1 at a temperature of 0 o C; 3.5 - at 20 o C; 3.7 - at 40 o C. For sea water at a salinity of 35% in the temperature range 20-30 o C, the value of E is 3.6.
Последние экспериментальные работы, проведенные в открытом море показали, что коэффициент нелинейности E в широком диапазоне частот и на глубинах до 300 м меняется незначительно и не превышает 4. Поэтому принципиально новых эффектов по сравнению с уже изученными в открытом океане на произвольных глубинах ожидать нельзя. Таким образом, дальнейшее повышение эффективности работы гидроакустических приборов за счет совершенствования работы излучателей, используемых для подсветки (в том числе и наращивания мощности излучаемого сигнала), проблематично. Recent experimental work carried out in the open sea showed that the coefficient of nonlinearity E in a wide frequency range and at depths up to 300 m varies slightly and does not exceed 4. Therefore, fundamentally new effects cannot be expected compared to those already studied in the open ocean at arbitrary depths. Thus, a further increase in the operational efficiency of hydroacoustic devices by improving the operation of emitters used for backlighting (including increasing the power of the emitted signal) is problematic.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в увеличении коэффициентов нелинейности рабочей среды и усилении на этой основе положительных эффектов, связанных с нелинейными эффектами (широкополосность, направленность в режиме приема и т.п.). The problem to which the claimed invention is directed is expressed in increasing the non-linearity coefficients of the working medium and enhancing on this basis the positive effects associated with non-linear effects (broadband, directivity in receive mode, etc.).
Технический результат, получаемый при решении названной задачи, выражается в улучшении направленности параметрической антенны в режиме приема. The technical result obtained by solving this problem is expressed in improving the directivity of the parametric antenna in receive mode.
Для решения поставленной задачи способ приема упругой волны в морской воде, включающий формирование в рабочей зоне приемника параметрической приемной антенны посредством излучения дополнительного сигнала в эту зону, отличается тем, что предпочтительно в ближней зоне приемника модулируют по времени параметры среды, для чего в эту область кроме упругой волны вводят сигнал иной физической природы, подвергнутый частотно-временной модуляции, с частотой, превышающей частоту принимаемой упругой волны, например, электромагнитную волну. Кроме того, в качестве промодулированного по времени сигнала используют промодулированный по времени гидродинамический поток жидкости. Кроме того, модуляцию гидродинамического потока осуществляют путем изменения плотности жидкости за счет ее управляемого насыщения газом. Кроме того, модуляцию гидродинамического потока осуществляют путем изменения плотности жидкости за счет управляемого изменения ее температуры. Кроме того, модуляцию гидродинамического потока осуществляют путем изменения плотности и упругости жидкости за счет управляемого изменения ее химического состава. Кроме того, модуляцию гидродинамического потока осуществляют путем проведения серии управляемых взрывов в рабочей зоне приемника. To solve this problem, a method for receiving an elastic wave in sea water, comprising forming a parametric receiving antenna in the receiver’s working area by emitting an additional signal into this zone, differs in that preferably environmental parameters are modulated in the near zone of the receiver, for which purpose, in addition to this region an elastic wave, a signal of a different physical nature is introduced, subjected to time-frequency modulation, with a frequency exceeding the frequency of the received elastic wave, for example, an electromagnetic wave. In addition, a time-modulated hydrodynamic fluid flow is used as a time-modulated signal. In addition, the modulation of the hydrodynamic flow is carried out by changing the density of the liquid due to its controlled saturation with gas. In addition, the modulation of the hydrodynamic flow is carried out by changing the density of the liquid due to a controlled change in its temperature. In addition, the modulation of the hydrodynamic flow is carried out by changing the density and elasticity of the liquid due to a controlled change in its chemical composition. In addition, the modulation of the hydrodynamic flow is carried out by conducting a series of guided explosions in the working area of the receiver.
Сопоставительный анализ признаков заявленного и известных технических решений свидетельствует о его соответствии критерию "новизна". A comparative analysis of the features of the claimed and well-known technical solutions indicates its compliance with the criterion of "novelty."
Признаки отличительной чисти формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:
Признаки "предпочтительно, в ближней зоне приемника модулируют по времени параметры среды" обеспечивают возможность управляемого увеличения коэффициентов нелинейности рабочей среды и, тем самым, обеспечивают возможность повышения эффективности работы гидроакустических приборов. При этом указание на местоположение объема с промодулированными во времени параметрами среды определяет вариант, наиболее легко реализуемый на практике.The features of the distinctive nature of the claims solve the following functional tasks:
The signs "preferably, in the near zone of the receiver, the environmental parameters are modulated in time" provide the possibility of a controlled increase in the nonlinearity coefficients of the working medium and, thus, provide the opportunity to increase the efficiency of sonar devices. Moreover, an indication of the location of the volume with time-modulated environmental parameters determines the option that is most easily implemented in practice.
Признак, указывающий на дополнительный ввод промодулированного сигнала иной физической природы, обеспечивает "формирование параметрической приемной антенны" менее энергоемким методом, по сравнению с известным, основанным на взаимодействии двух одинаковых по физической природе акустических сигналов. A sign indicating an additional input of a modulated signal of a different physical nature, provides the "formation of a parametric receiving antenna" less energy-intensive method, compared with the well-known, based on the interaction of two identical in physical nature acoustic signals.
Признак, конкретизирующий промодулированный сигнал как электромагнитный, определяет наиболее простой вариант реализации предлагаемого изобретения т. к. при его использовании возможна регулировка частоты, фазы и мощности сигнала подсветки, размеров зоны облучения и ее расположения в пространстве. The sign specifying the modulated signal as electromagnetic determines the simplest embodiment of the invention, since when using it, it is possible to adjust the frequency, phase and power of the backlight signal, the size of the irradiation zone and its location in space.
Признак второго пункта формулы изобретения описывает варианты реализации способа, основанные на механическом изменении параметров среды в рабочей зоне приемника. A feature of the second claim describes the implementation of the method based on a mechanical change in the parameters of the medium in the working area of the receiver.
Признаки третьего - шестого пунктов формулы изобретения описывают возможные методы реализации способа. The signs of the third to sixth claims describe possible methods for implementing the method.
Известно, что параметры гидрофизических полей среды, в которой распространяется гидроакустическая волна, влияют на параметры этой волны (см. Воронин В. А., Кириченко И.А., Исследование параметрической антенны в стратифицированной среде с изменяющимся полем скорости звука. Журнал "Известия ВУЗов. - Электромеханика, N 4, 1995). Есть основания полагать, что влияние гидрофизических полей осуществляется через изменение плотности и коэффициентов упругости среды. It is known that the parameters of the hydrophysical fields of the medium in which the hydroacoustic wave propagates, affect the parameters of this wave (see Voronin V.A., Kirichenko I.A., Study of a parametric antenna in a stratified medium with a changing sound velocity field. Journal of Higher Education . - Electromechanics,
По своей физической сущности способ предусматривает искусственное изменение плотности и (или) температуры или химического состава водной среды и распределение этих величин в рабочей зоне излучателя (непосредственной близости и на пути движения сигнала - в области взаимодействия волн различной природы). Изменение этих параметров можно производить различными способами, например непосредственно механически, подводя в зону взаимодействия различные жидкости или газы. Вторая группа способов заключается в нагревании различных участков воды с помощью электромагнитных волн. Последняя группа способов наиболее проста и удобна для реализации. In its physical essence, the method provides for an artificial change in the density and (or) temperature or chemical composition of the aqueous medium and the distribution of these quantities in the working area of the emitter (in the immediate vicinity and along the path of the signal in the field of interaction of waves of various nature). These parameters can be changed in various ways, for example, directly mechanically, by introducing various liquids or gases into the interaction zone. The second group of methods consists in heating various sections of water using electromagnetic waves. The last group of methods is the simplest and most convenient for implementation.
Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показаны: на фиг. 1 - схема реализации заявленного способа, на фиг. 2 показаны узкополосные спектры сигналов подсветки среды и электромагнитных излучений в морской воде, на фиг. 3 показано то же в пресной воде. The claimed invention is illustrated by drawings, in which are shown: in FIG. 1 is a diagram of an implementation of the claimed method, FIG. 2 shows the narrow-band spectra of the backlight signals of the medium and electromagnetic radiation in sea water, FIG. 3 shows the same in fresh water.
Количественная характеристика процесса взаимодействия электромагнитных и упругих волн в проводящих средах будет следующей: при излучении электромагнитной волны в морскую воду (электропроводящую среду), электромагнитная волна поглощается (затухает по амплитуде) и одновременно уменьшается длина электромагнитной волны. В зависимости от проводимости морской воды расстояние, на котором затухает электромагнитная волна сверхнизких частот (от 10 Гц до 1000 Гц), может составлять от 10-20 метров до 100-200 метров. При этом "длина" затухающей электромагнитной волны может составлять от 0,1-0,2 до 10-20 метров. The quantitative characteristic of the process of interaction of electromagnetic and elastic waves in conductive media will be as follows: when an electromagnetic wave is emitted into sea water (an electrically conductive medium), the electromagnetic wave is absorbed (attenuates in amplitude) and the length of the electromagnetic wave decreases. Depending on the conductivity of seawater, the distance at which the electromagnetic wave of ultra-low frequencies decays (from 10 Hz to 1000 Hz) can range from 10-20 meters to 100-200 meters. In this case, the "length" of the damped electromagnetic wave can be from 0.1-0.2 to 10-20 meters.
Математически процесс распространения электромагнитной волны описывается уравнением диффузии, которое выводится на базе теории взаимодействия электромагнитной волны и проводящей жидкости, приблизительно описывающей морскую воду. Mathematically, the process of propagation of an electromagnetic wave is described by the diffusion equation, which is derived on the basis of the theory of the interaction of an electromagnetic wave and a conductive liquid, which approximately describes sea water.
Теоретическая основа заявленного способа заключается в том, что электрические токи, генерируемые электромагнитной волной переходят в джоулево тепло. Диссипативные потери на ток проводимости в морской воде преобразовываются в тепловые потери, которые в свою очередь изменяют механические характеристики проводящей жидкости (плотность, температуру, теплоемкость и т. д.). При пропускании по такой промодулированной в пространстве нелинейной упругой среде упругой волны ее параметры будут промодулированны за счет изменения фазовой скорости этой упругой волны по трассе распространения. The theoretical basis of the claimed method lies in the fact that the electric currents generated by the electromagnetic wave go into Joule heat. Dissipative losses on the conduction current in seawater are converted into heat losses, which in turn change the mechanical characteristics of the conductive liquid (density, temperature, heat capacity, etc.). If an elastic wave is transmitted through such a nonlinear elastic medium modulated in space, its parameters will be modulated by changing the phase velocity of this elastic wave along the propagation path.
Спектр упругой волны изменяется, в нем появляются высокие гармоники и низкочастотные составляющие сигнала (за счет параметрического нелинейного влияния среды на сигнал). Очевидно, за счет эффектов механических потерь в воде упругие волны низкой частоты будут распространятся на большие расстояния, а высокочастотные быстро затухнут. Поскольку область параметрического взаимодействия сигнала с промодулированной средой составляет несколько длин упругой волны λ (сигнала разностной частоты), то формируется диаграмма направленности акустически прозрачной антенны. Тип антенны и физика формирования диаграммы направленности в этом случае подобна формированию диаграмм направленности нелинейной гидроакустической антенны. The spectrum of the elastic wave changes; high harmonics and low-frequency components of the signal appear in it (due to the parametric nonlinear influence of the medium on the signal). Obviously, due to the effects of mechanical losses in water, low-frequency elastic waves will propagate over long distances, and high-frequency waves will quickly decay. Since the region of the parametric interaction of the signal with the modulated medium is several elastic wavelengths λ (difference frequency signal), a radiation pattern of an acoustically transparent antenna is formed. The type of antenna and the radiation pattern physics in this case is similar to the formation of radiation patterns of a nonlinear sonar antenna.
Процесс формирования акустической параметрической антенны можно пояснить обычной системой уравнений гидродинамики вязкой жидкости при наложении на уравнение состояния изменений фазовой скорости звука во времени и пространстве. The process of forming an acoustic parametric antenna can be explained by the usual system of equations of the hydrodynamics of a viscous fluid when superimposed on the equation of state of changes in the phase velocity of sound in time and space.
Для вычисления скорости распространения упругой волны можно применить формулу:
где βs= -1/υ(∂V/∂P)s - коэффициент адиабатической сжимаемости жидкости, где υ - удельный объем.To calculate the propagation velocity of an elastic wave, you can apply the formula:
where β s = -1 / υ (∂V / ∂P) s is the coefficient of adiabatic compressibility of the fluid, where υ is the specific volume.
Воспользовавшись соотношением между адиабатической и изотермической сжимаемостью βs= Gυ/Gp•βт можно получить следующее выражение для фазовой скорости
Очевидно, что качественно любые изменения плотности ρ давления P при постоянной температуре приводят к изменению фазовой скорости звука во времени в зоне взаимодействия электромагнитной волны с упругой через проводящую электрический ток морскую или другую воду.Using the relation between adiabatic and isothermal compressibility β s = G υ / G p • β t, we can obtain the following expression for the phase velocity
It is obvious that qualitatively any changes in the density ρ of pressure P at a constant temperature lead to a change in the phase velocity of sound in time in the zone of interaction of an electromagnetic wave with an elastic wave through sea or other water conducting electric current.
То есть, в отличие от классических уравнений гидродинамики идеальной жидкости, которые используются в теории нелинейных параметрических излучателей, в последних уравнениях фазовая скорость упругой волны изменяется во времени и пространстве по закону изменения электромагнитной волны. That is, in contrast to the classical equations of hydrodynamics of an ideal fluid, which are used in the theory of nonlinear parametric emitters, in the latter equations the phase velocity of an elastic wave changes in time and space according to the law of change of the electromagnetic wave.
Таким образом, если излучают электромагнитную волну гармонической частоты Ωэм, то фазовая скорость упругой волны C(t) также будет меняться с той же частотой Ωзв= Ωэм. Количественные характеристики глубины модуляции можно получить, используя конкретные инженерные модели.Thus, if an electromagnetic wave of harmonic frequency Ω em is emitted, then the phase velocity of the elastic wave C (t) will also change with the same frequency Ω sv = Ω em . Quantitative characteristics of the modulation depth can be obtained using specific engineering models.
Проверка работоспособности идей, являющихся основой предлагаемого способа, проводилась при использовании электромагнитных волн сигналов для формирования параметрической антенны. Очевидно, что другие типы нелинейного взаимодействия, в случае положительного явления с электромагнитными волнами, также должны реально существовать в эксперименте, т.е. в зоне приема упругих волн будет формироваться спектр волн, в том числе волн разностной частоты. Testing the performance of the ideas that are the basis of the proposed method was carried out using electromagnetic waves of signals to form a parametric antenna. Obviously, other types of nonlinear interaction, in the case of a positive phenomenon with electromagnetic waves, must also really exist in the experiment, i.e. in the zone of reception of elastic waves a wave spectrum will be formed, including waves of difference frequency.
Испытания предлагаемого способа проведены в два этапа. На первом этапе выполнены морские измерения, близкие к лабораторным. На втором этапе проведены широкомасштабные натурные испытания на стационарных "просветных" гидроакустических барьерных линиях (ГАБЛ) различной протяженности. Tests of the proposed method were carried out in two stages. At the first stage, marine measurements close to laboratory ones were performed. At the second stage, large-scale field tests were conducted on stationary "translucent" sonar barrier lines (GABL) of various lengths.
Условия лабораторного измерительного эксперимента заключались в следующем. Излучатель (преобразователь) и приемник (гидрофон) "просветных" акустических сигналов опускались с носа и кормы заякоренного судна и посредством экранированного кабеля соединялись с лабораторным приемоизлучающим трактом, в качестве которого использовался измерительный комплект "КИП-10". Протяженность "просветной" линии составляла 70 м. В качестве излучателя электромагнитных волн использовался вибратор, который размещался на горизонте "просветной" линии. Тракт излучения электромагнитных волн был сформирован на базе звукового генератора стабильной частоты с мощным (трансформаторным) выходом. Принимаемые сигналы подсветки усиливались, затем с помощью узкополосного анализатора спектров (типа 3348) в реальном масштабе времени выделялись их спектры и регистрировались на самописце (типа 2305). При измерениях были проверены различные варианты соотношения частот акустических "просветных" и модулирующих электромагнитных волн. Проведенными измерениями была подтверждена закономерность эффективного взаимодействия акустических и электромагнитных волн (волн различной физической природы) при их совместном распространении в проводящей среде (морской воде). При этом подтверждена основная (классическая) закономерность параметрического взаимодействия волн, а именно интенсивность параметрического взаимодействия сигналов повышается с уменьшением разности частот взаимодействующих волн. При этом увеличиваются как уровень сформированных параметрических составляющих, так и количество их гармоник. Примеры параметрического взаимодействия акустических и электромагнитных волн приведены на фиг. 2. Следует отметить, что при проведении аналогичных измерений в пресной воде (непроводящей среде - в условиях гидроакустического бассейна) параметрическое взаимодействие акустических и электромагнитных волн не наблюдалось (фиг. 3). The conditions of the laboratory measurement experiment were as follows. The emitter (transducer) and the receiver (hydrophone) of the "translucent" acoustic signals were lowered from the bow and stern of the anchored vessel and connected via a shielded cable to the laboratory receiving-emitting tract, which was used as a measuring kit "KIP-10". The length of the "luminal" line was 70 m. A vibrator was used as an emitter of electromagnetic waves, which was placed on the horizon of the "luminal" line. The radiation path of electromagnetic waves was formed on the basis of a stable frequency sound generator with a powerful (transformer) output. The received backlight signals were amplified, then, using a narrow-band spectrum analyzer (type 3348), their spectra were extracted in real time and recorded on a recorder (type 2305). During measurements, various variants of the ratio of the frequencies of acoustic "translucent" and modulating electromagnetic waves were checked. The measurements confirmed the regularity of the effective interaction of acoustic and electromagnetic waves (waves of various physical nature) during their joint propagation in a conducting medium (sea water). At the same time, the main (classical) regularity of the parametric interaction of the waves was confirmed, namely, the intensity of the parametric interaction of the signals increases with decreasing frequency difference between the interacting waves. At the same time, both the level of the generated parametric components and the number of their harmonics increase. Examples of the parametric interaction of acoustic and electromagnetic waves are shown in FIG. 2. It should be noted that during similar measurements in fresh water (non-conductive medium - in the conditions of a hydroacoustic basin), a parametric interaction of acoustic and electromagnetic waves was not observed (Fig. 3).
Натурные испытания предлагаемого способа были проведены на стационарной гидроакустической барьерной линии протяженностью 340 км, расположенном между о. Итуруп и мысом Левенорна о. Сахалин. "Просветные" гидроакустические сигналы стабильной частоты 407 Гц излучались подводным маяком наведения (ПЗМ-400). В качестве приемной системы использовалась данная база с ненаправленным гидрофоном. Излучающая и приемная базы посредством глубоководных кабелей соединялись с береговыми лабораториями. В качестве источника электромагнитных волн при этом использовался подводный корабль (электромагнитное поле корабля на частоте электропитания 400 Гц), который, маневрируя, многократно пересекал ГАБЛ и модулировал передаваемые акустические сигналы. Field tests of the proposed method were carried out on a stationary hydro-acoustic barrier line with a length of 340 km, located between about. Iturup and cape Levenorn Fr. Sakhalin. “Translucent” hydroacoustic signals of a stable frequency of 407 Hz were emitted by an underwater guidance beacon (PZM-400). As the receiving system, this base with an omnidirectional hydrophone was used. The radiating and receiving bases were connected via deep-sea cables to coastal laboratories. In this case, an underwater ship (the ship’s electromagnetic field at a power frequency of 400 Hz) was used as a source of electromagnetic waves, which, maneuvering, repeatedly crossed the GABL and modulated transmitted acoustic signals.
Для реализации заявленного способа необходим аппаратный комплекс, содержащий тракт формирования и усиления акустических сигналов 1, снабженный излучателем 2 (например, подводным звуковым маяком марки ПЗМ-400, т.е. излучающим на частоте 400 Гц), узел модулирования параметров среды 3, приемную антенну (приемник) 4 (например, приемный радиогидроакустический буй, снабженный ненаправленным гидрофоном), радиорелейно связанный с трактом приема, обработки и регистрации сигналов 5 (при установке на судне или использовании на стационарных объектах акустический приемник и тракт приема, обработки и регистрации сигналов могут составлять единый аппаратный комплекс). To implement the claimed method, a hardware complex is required, comprising a path for generating and amplifying
В зависимости от физической природы фактора, воздействующего на параметры среды, в качестве узла, модулирующего параметры среды 3, может быть использован: генератор стабильной частоты с мощным (трансформаторным) выходом, снабженный электромагнитным вибратором, который размещают на траектории движения сигнала (при использовании электромагнитных сигналов для формирования параметрической антенны), насосное устройство на основе производительного насоса, снабженное генератором воздуха (например, емкостью со сжатым воздухом, снабженным регулятором расхода), - при использовании промодулированного по времени гидродинамического потока жидкости, насыщаемой воздухом, насосное устройство на основе производительного насоса, снабженного мощным ТЭНом с регулятором мощности (при использовании промодулированного по времени гидродинамического потока жидкости посредством переменного теплового потока); устройство для осуществления электрогидравлического эффекта (эффекта Юткина), например, в виде электродов, связанных с источником тока (при подключении к последнему, между электродами, находящимися в воде, осуществляется разряд, сопровождаемый ударной волной и другими эффектами, имеющими место при взрывах в воде (изменение параметров подводимого тока приводит к изменению силы "взрыва" и других параметров, определяющих состояние среды - при использовании управляемых взрывов). Depending on the physical nature of the factor affecting the parameters of the medium, a node that modulates the parameters of the medium 3 can be used: a stable frequency generator with a powerful (transformer) output, equipped with an electromagnetic vibrator, which is placed on the signal path (when using electromagnetic signals to form a parametric antenna), a pumping device based on a production pump equipped with an air generator (for example, a container with compressed air equipped with a flow rate adjuster), - when using a time-modulated hydrodynamic fluid flow saturated with air, a pumping device based on a production pump equipped with a powerful heater with a power regulator (when using a time-modulated hydrodynamic fluid flow through an alternating heat flow); a device for implementing an electro-hydraulic effect (Yutkin effect), for example, in the form of electrodes connected to a current source (when connected to the latter, a discharge is carried out between the electrodes in water, accompanied by a shock wave and other effects that occur during explosions in water ( changing the parameters of the input current leads to a change in the force of the "explosion" and other parameters that determine the state of the medium - when using controlled explosions).
В последнем случае целесообразно, чтобы электроды были заключены в звукопрозрачную или стаканоподобную оболочку, обеспечивающую концентрацию энергии взрыва в заданный объем пространства. In the latter case, it is advisable that the electrodes be enclosed in a soundproof or glass-like shell, providing a concentration of explosion energy in a given volume of space.
Конструктивно тракт формирования и усиления акустических сигналов 1 представляет из себя электронную схему содержащую генератор стабилизированной частоты 6, тиристорный инвертор 7 и блок согласования 8, выход которого связан с излучателем 2 (см. фиг. 1). Structurally, the path of formation and amplification of
Конструктивно тракт приема, обработки и регистрации сигналов 5 представляет из себя электронную схему содержащую усилитель 9, вход которого связан с приемной антенной (приемником) 4 и блок полосовых фильтров 10. Кроме того, на чертежах показана поверхность воды 11. Structurally, the signal receiving, processing and recording path 5 is an electronic circuit containing an amplifier 9, the input of which is connected to a receiving antenna (receiver) 4 and a
Заявленный способ реализуется следующим образом. The claimed method is implemented as follows.
Излучатель 2, узел модулирования параметров среды 3 с приемной антенной 4 размещают на одном горизонте так, чтобы область эффективного воздействия на среду, (формируемая узлом 3 находилась на оси приемной антенны. Прием акустического сигнала осуществляют при одновременной работе узла модулирования параметров среды 3. Работа узла 3 приводит к изменению механических характеристик проводящей жидкости (плотности и(или) температуры и (или) теплоемкости и т.д., в зависимости от физической сущности модулирующего воздействия). При пропускании по такой промодулированной в пространстве нелинейной упругой среде упругой волны ее параметры будут промодулированы за счет изменения фазовой скорости этой упругой волны по трассе распространения. Спектр упругой волны изменяется, в нем появляются высокие гармоники и низкочастотные составляющие сигнала (за счет параметрического нелинейного влияния среды на акустический сигнал). За счет эффектов механических потерь в воде упругие волны низкой частоты будут распространятся на большие расстояния и восприниматься приемной антенной 4, при этом диаграмма направленности приемной антенны будет определяться одновременно высокочастотной составляющей электромагнитных волн и низкочастотной составляющей сигналов. Поскольку область параметрического взаимодействия сигнала с промодулированной средой составляет несколько длин упругой волны λ (сигнала разностной частоты), то формируется диаграмма направленности акустически прозрачной антенной. Тип антенны и физика формирования диаграммы направленности в этом случае подобны формированию диаграмм направленности гидроакустической антенной, работающей в линейном режиме на коротких длинах волн и высоких частотах. The
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122520A RU2158029C2 (en) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Method for receiving of elastic waves in sea-water (modifications) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122520A RU2158029C2 (en) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Method for receiving of elastic waves in sea-water (modifications) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98122520A RU98122520A (en) | 2000-09-20 |
| RU2158029C2 true RU2158029C2 (en) | 2000-10-20 |
Family
ID=20213359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98122520A RU2158029C2 (en) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Method for receiving of elastic waves in sea-water (modifications) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2158029C2 (en) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445642C1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-03-20 | Закрытое акционерное общество научно-производственное предприятие "Нелинейные акустические системы" ЗАО НПП "НЕЛАКС" | Acoustic parametric receiver |
| RU2452040C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-05-27 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
| RU2452041C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-05-27 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
| RU2453930C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-06-20 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method of parametric reception of waves of different physical origin in sea medium |
| RU2472236C1 (en) * | 2011-06-15 | 2013-01-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method of transmitting information waves in marine environment |
| RU2474794C1 (en) * | 2011-06-15 | 2013-02-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
| RU2474793C1 (en) * | 2011-06-15 | 2013-02-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
| RU2480793C2 (en) * | 2011-06-01 | 2013-04-27 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel |
| RU2602995C2 (en) * | 2014-12-22 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of formation and spatial development of luminal parametric antenna in the marine environment |
| RU2623837C1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of environmental monitoring and protection of oil and gas industries |
| RU2624607C1 (en) * | 2016-07-19 | 2017-07-04 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method of acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment |
| RU2624602C1 (en) * | 2016-07-19 | 2017-07-04 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment |
| RU2694846C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-07-17 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method for formation of marine monitoring system with programmable neuron network control system |
-
1998
- 1998-12-15 RU RU98122520A patent/RU2158029C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НОВИКОВ Б.К. и др. Нелинейная гидроакустика. - Л.: Судостроение, 1981, с.7-12. * |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2452040C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-05-27 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
| RU2452041C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-05-27 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
| RU2453930C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-06-20 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method of parametric reception of waves of different physical origin in sea medium |
| RU2445642C1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-03-20 | Закрытое акционерное общество научно-производственное предприятие "Нелинейные акустические системы" ЗАО НПП "НЕЛАКС" | Acoustic parametric receiver |
| RU2480793C2 (en) * | 2011-06-01 | 2013-04-27 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel |
| RU2474794C1 (en) * | 2011-06-15 | 2013-02-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
| RU2472116C1 (en) * | 2011-06-15 | 2013-01-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Hydro acoustic system of parametric reception of different-origin waves in sea water |
| RU2474793C1 (en) * | 2011-06-15 | 2013-02-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
| RU2472236C1 (en) * | 2011-06-15 | 2013-01-10 | Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method of transmitting information waves in marine environment |
| RU2602995C2 (en) * | 2014-12-22 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of formation and spatial development of luminal parametric antenna in the marine environment |
| RU2623837C1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of environmental monitoring and protection of oil and gas industries |
| RU2624607C1 (en) * | 2016-07-19 | 2017-07-04 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method of acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment |
| RU2624602C1 (en) * | 2016-07-19 | 2017-07-04 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment |
| RU2694846C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-07-17 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method for formation of marine monitoring system with programmable neuron network control system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2474793C1 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment | |
| RU2158029C2 (en) | Method for receiving of elastic waves in sea-water (modifications) | |
| RU2453930C1 (en) | Method of parametric reception of waves of different physical origin in sea medium | |
| RU2452041C1 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment | |
| RU2550588C1 (en) | Method of formation of parametric antenna in marine conditions | |
| RU2536836C1 (en) | System for parametric reception of hydrophysical and geophysical waves in marine environment | |
| RU2602763C2 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature of sources, processes and phenomena of atmosphere, ocean and earth's crust in marine environment | |
| RU2452040C1 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment | |
| Maksimov et al. | Time reversal technique for gas leakage detection | |
| RU2167454C2 (en) | Method for transmitting elastic waves in see water | |
| RU2474794C1 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment | |
| RU2624607C1 (en) | Method of acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment | |
| Qu et al. | Experimental Study of a Broadband Parametric Acoustic Array for Sub‐Bottom Profiling in Shallow Water | |
| RU2592741C1 (en) | Hydroacoustic station for detection and location of gas leaks | |
| RU2602770C1 (en) | Method of hydrophysical and geophysical fields acoustic tomography in marine environment | |
| Esipov et al. | A parametric antenna for hydrophysical research on long-distance paths | |
| RU2472236C1 (en) | Method of transmitting information waves in marine environment | |
| RU2593624C2 (en) | Radio-hydroacoustic system for transmitting information waves from sea medium into atmosphere and back | |
| RU2602993C1 (en) | System of acoustic tomography of hydrophysical and geophysical fields in marine environment | |
| Esipov et al. | Compression of a parametric array signal in a shallow-water waveguide | |
| RU2536837C1 (en) | Method for parametric reception of hydrophysical and geophysical waves in marine environment | |
| CN205748623U (en) | Microbubble generation electrode and device and the measurement apparatus of bubble resonance frequency | |
| RU2602995C2 (en) | Method of formation and spatial development of luminal parametric antenna in the marine environment | |
| RU2472116C1 (en) | Hydro acoustic system of parametric reception of different-origin waves in sea water | |
| RU2624602C1 (en) | Acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment |