RU2687301C1 - Three-component vector-scalar receiver, linear hydroacoustic antenna based on it and method of forming unidirectional characteristics of direction of channel for detecting sources of underwater noise - Google Patents

Three-component vector-scalar receiver, linear hydroacoustic antenna based on it and method of forming unidirectional characteristics of direction of channel for detecting sources of underwater noise Download PDF

Info

Publication number
RU2687301C1
RU2687301C1 RU2018116966A RU2018116966A RU2687301C1 RU 2687301 C1 RU2687301 C1 RU 2687301C1 RU 2018116966 A RU2018116966 A RU 2018116966A RU 2018116966 A RU2018116966 A RU 2018116966A RU 2687301 C1 RU2687301 C1 RU 2687301C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiver
pressure gradient
antenna
axis
receivers
Prior art date
Application number
RU2018116966A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Ильич Коренбаум
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН)
Priority to RU2018116966A priority Critical patent/RU2687301C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2687301C1 publication Critical patent/RU2687301C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30Assessment of water resources

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to hydroacoustics, specifically to vector-scalar receivers and use thereof for conducting sonar studies, including in linear antennae, for detecting sources of underwater noise in seas and oceans. Receiver includes a two-component pressure gradient receiver and two identical sound pressure receivers symmetrically located outside the pressure gradient receiver housing at a distance corresponding to 1/8 of the length of the longitudinal sound wave of the upper frequency of the operating frequency band used. Outlets of pressure gradient receiver and sound pressure receivers are connected to controlled amplifiers. Acoustic pressure receivers through amplifiers are connected to the adder, at the output of which the response of the single acoustic pressure receiver is formed, and to the subtracting device, at the output of which the response of the two-hydrophone pressure gradient receiver is formed, sensitivity maximums of which are oriented in direction orthogonal to orientation of sensitivity maxima of both components of two-component pressure gradient receiver.
EFFECT: technical result is a vector-scalar receiver with a three-component pressure gradient receiver and a sound pressure receiver for a linear hydroacoustic antenna of small transverse size, which provides improved spatial selectivity (unidirectionality) and possibility of reducing the effect of vibration interference on reliability of detecting a useful signal.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики, конкретно к векторно-скалярным приемникам и их применению для проведения гидроакустических исследований, в том числе для обнаружения источников подводных шумов в морях и океанах.The invention relates to the field of hydroacoustics, specifically to vector-scalar receivers and their use for hydroacoustic studies, including to detect sources of underwater noise in the seas and oceans.

Известно, что векторно-скалярные приемники, состоящие из приемников звукового давления и приемников градиента давления (ПГД), в точечных и линейных гидроакустических антеннах позволяют обеспечить пространственную избирательность и повышение помехоустойчивости к внешним (дальнеполевым) помехам в низкочастотной области за счет реализуемой ПГД дипольной направленности (Гордиенко В.А. Векторно-фазовые методы в акустике. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2007. С. 23).It is known that vector-scalar receivers consisting of sound pressure receivers and pressure gradient receivers (PGD) in point and linear sonar antennas ensure spatial selectivity and increase noise immunity to external (far-field) noise in the low-frequency region due to dipole directivity implemented by PGD ( Gordienko, VA, Vector-Phase Methods in Acoustics - M .: Fizmat LIT, 2007. P. 23).

Известны 4 схемы построения ПГД: двухгидрофонные, разностного типа, силового типа и инерционного типа. Двухгидрофонная схема имеет ограничения по верхней и по нижней границам рабочего диапазона частот. Высокочастотное ограничение связано с тем, что во избежание нелинейности АЧХ ПГД расстояние d между двумя гидрофонами должно быть не более λ/4, где λ - длина продольной звуковой волны в среде, т.е., по крайней мере, в два раза меньше чем резонансная длина d=λ/2. Низкочастотное ограничение примерно до λ/40-λ/50 связано с развалом дипольной характеристики направленности вследствие неустранимого разброса параметров отдельных гидрофонов, которое не позволяет сформировать качественной дипольной характеристики направленности (с глубокими провалами - не менее 20-30 дБ). По последней причине при разработке линейных антенн небольшого поперечного диаметра (до 80 мм) ПГД двухгидрофонной схемы применимы не ниже, чем до частоты около 500 Гц (λ=3 м), а то и выше (Preston J.R. Using Triplet Arrays for Broadband Reverberation Analysis and Inversions // IEEE J. Ocean. Eng. 2007. V. 32(4). P. 879-896. Белова Н.И., Кузнецов Г.Н. Сравнение однонаправленного приема сигналов в волноводе с использованием линейных векторно-скалярных и комбинированных антенн // Акустический журн. 2013. т. 59, №2. С. 255-267). Именно поэтому для каналов ПГД, ориентированных ортогонально оси линейной антенны, в диапазоне частот ниже примерно 500 Гц применяются только ПГД инерционного и силового типов, которые реализуют качественную дипольную характеристику направленности при существенно меньших размерах d (до λ/103, λ/104). Таком образом при поперечном диаметре антенны около 80 мм нижняя частота рабочего диапазона ПГД инерционного и силового типов может быть сдвинута до единиц герц.There are 4 known schemes for the construction of PGD: two-fluid, differential type, power type and inertial type. The two-hydrophone circuit has limitations on the upper and lower limits of the working frequency range. The high-frequency limitation is due to the fact that in order to avoid the non-linearity of the PGD frequency response, the distance d between two hydrophones should be no more than λ / 4, where λ is the length of the longitudinal sound wave in the medium, that is, at least two times smaller than the resonant length d = λ / 2. The low-frequency limit to approximately λ / 40-λ / 50 is associated with the collapse of the dipole directivity due to the irreducible variation of the parameters of individual hydrophones, which does not allow to form a qualitative dipole directivity (with deep dips - at least 20-30 dB). For the latter reason, when designing linear antennas of small transverse diameter (up to 80 mm), the PGD two-hydrophone scheme is applicable not less than up to a frequency of about 500 Hz (λ = 3 m) or even higher (Preston JR Using Triplet Arrays for Broadband Reverberation Analysis and Inversions // IEEE J. Ocean. Eng. 2007. V. 32 (4). P. 879-896. Belova, NI, Kuznetsov, GN, Comparison of Unidirectional Reception of Signals in a Waveguide Using Linear Vector Scalar and Combined antennas // Acoustic Journal. 2013. V. 59, 2. S. 255-267). That is why for PGD channels oriented orthogonally to the axis of a linear antenna, in the frequency range below about 500 Hz, only PGD of inertial and force types are used, which realize a qualitative dipole directivity characteristic with significantly smaller dimensions d (up to λ / 10 3 , λ / 10 4 ) . Thus, with a transverse diameter of the antenna of about 80 mm, the lower frequency of the working range of PGD inertial and force types can be shifted to units of hertz.

Известно устройство двухкомпонентного ПГД силового типа, который состоит из двух ортогонально установленных на оси цилиндрического корпуса из звукоотражающего материала круглых чувствительных элементов, снабженных патрубками, выполненными в теле корпуса в виде полых каналов, сечение которых плавно меняется от круглого у чувствительно элемента к прямоугольному на поверхности корпуса, причем оси соответствующих каналов чувствительных элементов направлены навстречу друг другу так, чтобы выходы каналов на поверхность корпуса лежали в ортогональных плоскостях относительно оси корпуса и точки на оси корпуса, лежащей посредине между центрами обоих чувствительных элементов (п. РФ №2568411 С1).A device of a two-component force-type PGD is known, which consists of two orthogonally mounted on the axis of a cylindrical body of sound-reflecting material round sensing elements equipped with nozzles made in the body of the body in the form of hollow channels whose cross-section smoothly changes from round to sensitive to rectangular element on the surface of the body , with the axes of the respective channels of the sensing elements directed towards each other so that the outlets of the channels to the surface of the body lay in orthogonal planes relative to the axis of the housing and a point on the axis of the housing lying midway between the centers of both sensitive elements (Clause RF №2568411 C1).

Недостатком известных решений является повышенная чувствительность ПГД к вибрационным помехам, возникающим при использовании векторно-скалярного приемника в составе линейных гидроакустических антенн на мобильных носителях (Коренбаум В.И. Методы виброзащиты векторных приемников // Ученые записки физического факультета московского университета. 2017. №5, 1750117). Кроме этого, реализация только двух ортогональных компонент приема сигнала, что не обеспечивает формирование пространственной избирательности векторно-скалярного приемника гидроакустической антенны в направлении перпендикулярном этим двум ортогональным компонентам.A disadvantage of the known solutions is the increased sensitivity of PGD to vibration interference arising from the use of a vector-scalar receiver as part of linear hydroacoustic antennas on mobile carriers (Korenbaum VI, Vibro-protection methods for vector receivers // Uchenye zapiski Physics Faculty, Moscow State University. 2017. 5, 1750117). In addition, the implementation of only two orthogonal components of signal reception, which does not ensure the formation of the spatial selectivity of the vector-scalar receiver hydroacoustic antenna in the direction perpendicular to these two orthogonal components.

Известен акустический приемник градиента давления, в котором для дополнительной виброзащиты ПГД силового типа применена компенсационная виброзащита. Данный приемник, как и предыдущий, включает два ортогонально ориентированных круглых чувствительных элемента, установленных ортогонально друг за другом на оси цилиндрического корпуса из звукоотражающего материала и снабженных полостями переменного сечения, соединенными с цилиндрической поверхностью корпуса в ортогональных относительно оси цилиндра направлениях. Дополнительно к предыдущему решению соосно чувствительным элементам на продольной оси корпуса установлены два ортогонально ориентированных акселерометра. Чувствительные элементы и соответствующие им акселерометры через усилители соединены с устройством для вычитания помехи, создаваемой вибрацией корпуса в направлении осей чувствительности изгибных пьезопреобразователей (п. РФ №2624791 С1).Known acoustic receiver pressure gradient, in which for additional vibration protection PGD power type applied compensation vibration protection. This receiver, like the previous one, includes two orthogonally oriented circular sensing elements mounted orthogonal to one another on the axis of the cylindrical body of sound-reflecting material and provided with variable-section cavities connected to the cylindrical surface of the body in directions orthogonal to the cylinder axis. In addition to the previous solution, two orthogonally oriented accelerometers are installed coaxially with the sensitive elements on the longitudinal axis of the housing. Sensitive elements and their corresponding accelerometers are connected via amplifiers to a device for subtracting interference caused by the housing vibration in the direction of the sensitivity axes of bending piezo transducers (Clause RF No. 2624791 C1).

Недостатком известного решения является реализация только двух ортогональных компонент приема сигнала, которая не обеспечивает формирование пространственной избирательности векторно-скалярного приемника гидроакустической антенны в направлении перпендикулярном этим двум ортогональным компонентам.A disadvantage of the known solution is the implementation of only two orthogonal components of signal reception, which does not ensure the formation of the spatial selectivity of the vector-scalar receiver of the hydroacoustic antenna in the direction perpendicular to these two orthogonal components.

Наиболее близким к заявляемому является акустический приемник градиента давления малого поперечного сечения для линейных антенн, включающий двухкомпонентный приемник градиента давления. Корпус приемника выполнен в виде двух гантелей круглого сечения из материала с плотностью меньшей воды, в отверстиях торцевых поверхностей большего диаметра которых перпендикулярно друг другу установлены два акселерометра, а снаружи между торцевыми поверхностями установлен датчик звукового давления, выполненный цилиндрическим (п. РФ №2501043 С1).Closest to the claimed is an acoustic receiver pressure gradient of small cross-section for linear antennas, including a two-component pressure gradient receiver. The receiver body is made in the form of two circular dumbbells made of a material with a density of lesser water, in the holes of the end surfaces of larger diameter, two accelerometers are installed perpendicular to each other, and outside the end surfaces there is a cylindrical sound pressure sensor (RF No. 2501043 C1) .

Использование единого цилиндрического датчика звукового давления позволяет устранить асимметрию в поперечной плоскости и, следовательно, снизить паразитную чувствительность датчика звукового давления к осциллирующей компоненте помех обтекания, что обеспечивает более высокую помехозащищенность приемника от помех обтекания. Однако, в данном приемнике также реализуется только две ортогональных компоненты приема градиента давления, что не позволяет сформировать пространственную избирательность приемника гидроакустической антенны в направлении перпендикулярном двум ортогональным компонентам градиента давления и добиться снижения чувствительности приемников градиента давления к вибрационным помехам, возникающим при использовании приемника в составе линейных гидроакустических антенн.The use of a single cylindrical sound pressure sensor eliminates the asymmetry in the transverse plane and, therefore, reduces the parasitic sensitivity of the sound pressure sensor to the oscillating component of the flow noise, which ensures a higher noise immunity of the flow noise. However, this receiver also implements only two orthogonal components of the pressure gradient reception, which does not allow to form the spatial selectivity of the receiver of the hydroacoustic antenna in the direction perpendicular to the two orthogonal components of the pressure gradient and to reduce the sensitivity of the pressure gradient receivers to the vibration hydroacoustic antennas.

Отсюда возникает техническая проблема, требующая решения, которая заключается в создании векторно-скалярного приемника, снабженного приемником звукового давления, с трехкомпонентным ПГД для линейной антенны малого поперечного размера с обеспечением возможности снижении воздействия вибраций антенны на достоверность регистрации полезного сигнала, а также возможностью осуществления пространственной избирательности при обнаружении источников подводных шумов.This raises a technical problem that needs to be solved, which is to create a vector-scalar receiver equipped with a sound pressure receiver with a three-component PGD for a linear antenna of small transverse size with the possibility of reducing the impact of antenna vibrations on the accuracy of recording a useful signal, as well as the possibility of spatial selectivity when detecting sources of underwater noise.

Технический результат - трехкомпонентный векторно-скалярный приемник, обеспечивающий пространственную избирательность линейной гидроакустической антенны малого поперечного размера во всей контролируемой области пространства и повышенную помехоустойчивость регистрации полезного сигнала в условиях воздействия вибрационных помех.The technical result is a three-component vector-scalar receiver, which provides the spatial selectivity of a linear hydroacoustic antenna of small transverse size in the entire monitored area of space and an increased noise immunity of recording a useful signal under the influence of vibration interference.

Для решения названной проблемы предлагается векторно-скалярный приемник, включающий двухкомпонентный приемник градиента давления и два идентичных приемника звукового давления, симметрично расположенных вне корпуса приемника градиента давления на дистанции, соответствующей 1/8 длины продольной звуковой волны верхней частоты используемого рабочего диапазона частот, в направлении ортогональном ориентации максимумов чувствительности обеих компонент двухкомпонентного приемника градиента давления, выходы приемника градиента давления и приемников звукового давления соединены с регулируемыми усилителями, при этом приемники звукового давления через усилители включены на сумматор, на выходе которого сформирован отклик единого приемника звукового давления, и на вычитающее устройство, на выходе которого сформирован отклик двухгидрофонного приемника градиента давления, максимумы чувствительности которого ориентированы в направлении ортогональном ориентации максимумов чувствительности обеих компонент двухкомпонентного приемника градиента давления.To solve this problem, a vector-scalar receiver is proposed, including a two-component pressure gradient receiver and two identical sound pressure receivers symmetrically located outside the pressure gradient receiver housing at a distance corresponding to 1/8 of the length of the longitudinal sound wave of the upper frequency of the working frequency range, in the orthogonal direction orientation of the sensitivity maxima of both components of the two-component pressure gradient receiver, the outputs of the pressure gradient receiver and the sound pressure receivers are connected to adjustable amplifiers, while the sound pressure receivers are connected via amplifiers to an adder, the output of which generates a response of a single sound pressure receiver, and to a subtractive device, the output of which has a response of a two-fluid receiver pressure gradient, the maxima of sensitivity are oriented the direction orthogonal to the orientation of the sensitivity maxima of both components of a two-component pressure gradient receiver.

В качестве двухкомпонентного приемника градиента давления могут быть использованы малогабаритные приемники инерционного или силового типов, для повышения помехозащищенности которых от вибрации они могут быть выполнены с компенсационной виброзащитой.As a two-component pressure gradient receiver, compact receivers of inertial or power types can be used, in order to increase their noise immunity from vibration, they can be made with compensating vibration protection.

Поставленная проблема решается также линейной гидроакустической антенной, состоящей из последовательно установленных вдоль оси антенны не менее 3-х заявляемых векторно-скалярных приемников, при этом на вычитающее устройство, на выходе которого сформирован отклик двухгидрофонного приемника градиента давления, подключены приемники звукового давления, расположенные симметрично не менее чем через один корпус двухкомпонентного приемника градиента давления.The problem is also solved by a linear hydroacoustic antenna consisting of at least 3 invented vector-scalar receivers sequentially installed along the antenna axis, with a subtractive device at the output of which a two-fluid pressure gradient receiver response is formed, which are not located symmetrically less than one case of a two-component pressure gradient receiver.

Поставленная проблема решается также способом формирования однонаправленной характеристики направленности тракта обнаружения источников подводных шумов вида произведения кардиоиды на косинусоиды для заявляемого векторно-скалярного приемника, в зависимости от направления: в направлении перпендикулярном оси антенны по горизонту отклик горизонтально ориентированного в направлении перпендикулярно оси антенны приемника градиента давления после интегрирования складывается или вычитается с откликом приемника звукового давления, делится на 2 и возводится в квадрат, причем из этого выражения вычитается одна четвертая суммы квадратов интегрированных откликов вертикально ориентированного в направлении перпендикулярно оси антенны приемника градиента давления и ориентированного вдоль оси антенны приемника градиента давления, в направлении перпендикулярном оси антенны по вертикали отклик вертикально ориентированного в направлении перпендикулярно оси антенны приемника градиента давления после интегрирования складывается или вычитается с откликом приемника звукового давления, делится на 2 и возводится в квадрат, причем из этого выражения вычитается одна четвертая суммы квадратов интегрированных откликов горизонтально ориентированного в направлении перпендикулярно оси антенны приемника градиента давления и ориентированного вдоль оси антенны приемника градиента давления, а в направлении вдоль оси антенны отклик горизонтально ориентированного в направлении оси антенны приемника градиента давления после интегрирования складывается или вычитается с откликом приемника звукового давления, делится на 2 и возводится в квадрат, причем из этого выражения вычитается одна четвертая суммы квадратов интегрированных откликов вертикально и горизонтально ориентированных в направлении перпендикулярно оси антенны приемников градиента давления.The problem is also solved by the method of forming a unidirectional directivity pattern of detecting sources of underwater noise of the form of a cardioid-cosine response for the claimed vector-scalar receiver, depending on the direction: in the direction perpendicular to the axis of the antenna along the horizon, the response is horizontal in the direction perpendicular to the axis of the antenna of the pressure gradient after the antenna integration is added or subtracted with the response of the sound pressure receiver, de is 2 and squared, and one fourth of the sum of squares of integrated responses is vertically oriented in a direction perpendicular to the axis of the antenna of the pressure gradient receiver and oriented along the axis of the antenna of the pressure gradient, in a direction perpendicular to the axis of the antenna in the vertical direction of the response vertically oriented perpendicular to the axis of the antenna of the pressure gradient receiver after integration, it is added or subtracted with the response of the sound receiver is divided into 2 and squared, and one fourth of the sum of squares of integrated responses of a pressure gradient horizontally oriented perpendicular to the antenna axis of the pressure gradient receiver and the pressure gradient oriented along the antenna axis is subtracted from this expression, and in the direction along the antenna axis the response of the horizontally oriented in the direction of the antenna axis of the pressure gradient receiver after integration, it is added or subtracted with the response of the sound pressure receiver, affairs tsya 2 and is squared, and this expression is subtracted from a sum of squares of the fourth integrated responses vertically and horizontally oriented in a direction perpendicular to the axis of the antenna pressure gradient receivers.

На Фиг. 1 приведена схема векторно-скалярного приемника (вид сверху), где 1 - ось приемника, 2 - корпус двухкомпонентного приемника градиента давления, 3 - вертикальная компонента приемника градиента давления, 4 - горизонтальная компонента приемника градиента давления, 5 - приемник звукового давления, А - угол между осью направленности горизонтальной компоненты приемника градиента давления и углом направления на гипотетический источник сигнала в плоскости перпендикулярной оси линейной гидроакустической антенны, В - угол между осью приемника и направлением на гипотетический источник сигнала.FIG. 1 shows a diagram of a vector-scalar receiver (top view), where 1 is the receiver axis, 2 is a two-component pressure gradient receiver body, 3 is a vertical component of a pressure gradient receiver, 4 is a horizontal component of a pressure gradient receiver, 5 is a sound pressure receiver, A - the angle between the axis of directivity of the horizontal component of the pressure gradient receiver and the direction angle to the hypothetical signal source in the plane perpendicular to the axis of the linear hydroacoustic antenna, B is the angle between the axis of the receiver and the direction leniem a hypothetical source.

На Фиг. 2 приведена схема линейной гидроакустической антенны (вид сверху), представляющей из себя набор из установленных друг за другом 3-х векторно-скалярных приемников (секций I, II и III) описанных выше, где обозначения соответствуют Фиг. 1. При этом сдвоенные приемники звукового давления 5 могут быть объединены в единый приемник с двумя электрическими выходами.FIG. 2 shows a diagram of a linear hydroacoustic antenna (top view), representing a set of 3 vector-scalar receivers installed (one after another, sections I, II and III) described above, where the symbols correspond to FIG. 1. At the same time, dual sound pressure receivers 5 can be combined into a single receiver with two electrical outputs.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.The proposed device operates as follows.

Для регистрации полезного сигнала векторно-скалярный приемник размещают в линейной конфигурации (Фиг. 1). При этом две компоненты градиента звукового давления в направлении ортогональном оси линии 1 регистрируются на выходах двух взаимно-ортогональных каналов ПГД 3 и 4, размещенных в одном корпусе 2. Два идентичных приемника звукового давления 5 размещаются вдоль оси 1, так чтобы между их центрами было расстояние λ/4 по отношению к верхней частоте рабочего диапазона устройства. В простейшем случае приемники звукового давления располагают симметрично вперед и назад от центра корпуса ПГД, так, что между центром корпуса ПГД и центрами приемников звукового давления расстояние соответствует λ/8.To register the useful signal, the vector-scalar receiver is placed in a linear configuration (Fig. 1). In this case, two components of the sound pressure gradient in the direction orthogonal to the axis of line 1 are recorded at the outputs of two mutually orthogonal PGD channels 3 and 4 placed in one housing 2. Two identical sound pressure receiver 5 are placed along axis 1, so that there is a distance between their centers λ / 4 with respect to the upper frequency of the operating range of the device. In the simplest case, the sound pressure receivers are located symmetrically back and forth from the center of the PGD case, so that the distance between the center of the PGD case and the centers of the sound pressure receivers corresponds to λ / 8.

Выходы ПГД и приемников звукового давления соединяются с регулируемыми усилителями (на Фиг. 1-2 не приведены). Причем с помощью усилителей подключенных к обоим приемникам звукового давления их сквозные чувствительности к звуковому давлению в плоской звуковой волне выравниваются насколько возможно ближе. Выходы усилителей приемников звукового давления подключают параллельно на сумматор, на выходе которого формируют отклик единого приемника звукового давления, и на вычитающее устройство, на выходе которого формируют отклик двухгидрофонного приемника градиента давления, максимумы чувствительности которого ориентированы в направлении ортогональном ориентации максимумов чувствительности обеих компонент двухкомпонентного приемника градиента давления. Затем сигналы с выходов усилителей ПГД и вычитающего устройства с помощью основных или дополнительных усилителей с регулируемым коэффициентом усиления выравнивают, так чтобы их сквозные чувствительности к звуковому давлению в плоской звуковой волне были насколько возможно ближе. После этого отклики всех трех каналов ПГД подвергают интегрированию (деление на угловую частоту), а затем чувствительности всех ПГД и единого приемника звукового давления с выхода сумматора к звуковому давления к звуковому давлению в плоской звуковой волне выравнивают насколько возможно ближе. Эти операции могут быть выполнены с помощью аналоговых усилителей или введения дополнительных коэффициентов передачи для сигналов преобразованных в цифровую форму. В результате получают векторно-скалярный приемник с каналами ПГД и звукового давления, чувствительности которых к звуковому давлению в плоской звуковой волне одинаковы, что является одним из искомых технических результатов.The outputs of PGD and sound pressure receivers are connected to adjustable amplifiers (not shown in Fig. 1-2). And with the help of amplifiers connected to both sound pressure receivers, their through sensitivities to sound pressure in a flat sound wave are aligned as close as possible. The outputs of the amplifiers of the sound pressure receivers are connected in parallel to the adder, the output of which forms the response of a single receiver of sound pressure, and to the subtractive device, the output of which forms the response of a two-microphone receiver pressure gradient, the sensitivity maxima of which are oriented in both components of the two-component gradient receiver pressure. Then, the signals from the outputs of the PGA amplifiers and the subtracting device are equalized with the help of main or additional amplifiers with adjustable gain so that their through sensitivity to sound pressure in a plane sound wave is as close as possible. After that, the responses of all three PGD channels are subjected to integration (division by angular frequency), and then the sensitivity of all PGD and a single receiver of sound pressure from the output of the adder to the sound pressure to the sound pressure in the plane sound wave level as close as possible. These operations can be performed using analog amplifiers or introducing additional transmission coefficients for digitized signals. The result is a vector-scalar receiver with PGD and sound pressure channels, the sensitivity of which to the sound pressure in a plane sound wave is the same, which is one of the desired technical results.

С помощью полученного векторно-скалярного приемника можно производить пеленгование источников шумов в трехмерном пространстве известными аддитивным или мультипликативным методами. Однако прежде, чем пеленговать источник шумов, необходимо его обнаружить. Для обнаружения источника шума, как правило, нужно сформировать наиболее узкую однонаправленную характеристику направленности векторно-скалярного приемника. Искомая характеристика направленности чаще все описывается шириной характеристики направленности по уровню -3 дБ и уровнем боковых и тыльных лепестков, относительно основного максимума характеристики направленности.Using the obtained vector-scalar receiver, it is possible to produce direction finding of noise sources in three-dimensional space using known additive or multiplicative methods. However, before finding the source of noise, it is necessary to detect it. To detect the noise source, as a rule, it is necessary to form the narrowest unidirectional directivity characteristic of the vector-scalar receiver. The desired directivity characteristic is often described by the width of the directivity characteristic of -3 dB and the level of side and rear lobes, relative to the main maximum of the directivity characteristic.

Обычно для векторно-скалярных приемников формируют, например, в направлении перпендикулярном оси антенны по горизонтали, так называемые кардиоидные характеристики направленности, ширина направленности которых по уровню -3 дБ составляет 131°. Уровень тыльного лепестка равен нулю, однако уровень боковых лепестков составляет 0,5 от основного максимума. Это означает, что кардиоидная характеристика направленности подвержена сильному влиянию помех, приходящих в направлениях вдоль оси антенны и направлениях перпендикулярных оси антенны по вертикали. Значительно более помехоустойчивой является характеристика направленности вида произведения косинусоиды на кардиоиду - при формировании в направлении перпендикулярном оси антенны по горизонтали (Фиг. 2) представимую математической формулой [(1±cosA)cosA]/2, для которой ширина характеристики направленности по уровню -3 дБ составляет 76°, а уровни тыльного (под углом А=180°) и бокового (под углами А=±90°) лепестков оба равны нулю (п. РФ 2007053 C1, Gerhard М. Sessler, James Е. West, and R.A. Kubli. The Journal of the Acoustical Society of America 86, 2063 (1989); https://doi.оrg/10.1121/1.398464)Usually for vector-scalar receivers form, for example, in the direction perpendicular to the axis of the antenna horizontally, the so-called cardioid pattern, the width of the directivity of the -3 dB level is 131 °. The level of the back lobe is zero, but the level of the side lobes is 0.5 of the main maximum. This means that the cardioid characteristic is strongly influenced by noise coming in directions along the axis of the antenna and directions perpendicular to the axis of the antenna in the vertical direction. Significantly more robust is the directivity of the form of the product of the cosinusoid on the cardioid — when formed horizontally in the direction perpendicular to the antenna axis (Fig. 2) represented by the mathematical formula [(1 ± cosA) cosA] / 2, for which the width of the directivity characteristic of -3 dB is 76 °, and the levels of the back (at an angle A = 180 °) and side (at angles A = ± 90 °) petals are both zero (p. RF 2007053 C1, Gerhard M. Sessler, James E. West, and RA Kubli The Journal of the Acoustical Society of America 86, 2063 (1989); https: //doi.org / 10.1121/1.398464)

В устройстве (патент РФ 2007053 С1) было предложено формировать такую характеристику направленности для линейной буксируемой антенны только в одной плоскости. В перпендикулярной плоскости она оставалось кардиоидной. Таким образом, нуль бокового лепестка направленности удавалось обеспечить только в одном из перпендикулярных направлений, тогда как по второму помехоустойчивость антенны была недостаточной (уровень бокового лепестка 0,5). Предлагаемое техническое решение векторно-скалярного приемника впервые позволяет сформировать характеристику направленности для линейной антенны малого поперечного размера в трехмерном пространстве, обеспечивающую подавление до нуля боковых лепестков в любом из ортогональных максимуму характеристики направленности направлений, что является одним из искомых технических результатов.In the device (RF patent 2007053 C1) it was proposed to form such a directivity for a linear towed antenna in one plane only. In the perpendicular plane, it remained cardioid. Thus, the side-lobe zero of the directivity could be ensured only in one of the perpendicular directions, while in the second the antenna immunity was insufficient (side-lobe level 0.5). The proposed technical solution of the vector-scalar receiver for the first time allows forming the directivity characteristic for a linear antenna of small transverse size in three-dimensional space, providing suppression of side lobes to zero in any of the directivity characteristics orthogonal to the maximum, which is one of the desired technical results.

Для того, чтобы сформировать пространственную характеристику направленности вида [(1±cosA)cosA]/2 с максимумом в направлении А=0 перпендикулярном оси антенны приемника (Фиг. 1) по горизонтали, отклик горизонтально ориентированного в направлении перпендикулярном оси антенны ПГД после интегрирования необходимо сложить с откликом единого приемника звукового давления, поделить на 2 и возвести в квадрат, что даст математическое выражение:In order to form a spatial directivity characteristic of the form [(1 ± cosA) cosA] / 2 with a maximum in the direction A = 0 perpendicular to the axis of the receiver antenna (Fig. 1) horizontally, the response is horizontally oriented in the direction perpendicular to the axis of the PGD antenna after integration is necessary add to the response of a single sound pressure receiver, divide by 2 and square it, which will give a mathematical expression:

[(1+cosA)2]/22=[1+2cosA+cos2A]/4.[(1 + cosA) 2] / 2 2 = [1 + 2cosA + cos 2 A] / 4.

Известно, что сумма квадратов трех ортогональных косинусоид дает ненаправленную характеристику направленности, аналогичную приемнику звукового давления. Если взять только две ортогональных косинусоиды, то получим тороидальную характеристику направленности. Тогда, если из полученного выше выражения вычесть тороидальную характеристику направленности с максимумами в направлении А=±90° в виде одной четвертой суммы квадратов интегрированных откликов вертикально ориентированного в направлении перпендикулярно оси антенны приемника градиента давления и ориентированного вдоль оси антенны приемника градиента давления, получим в виде упрощенном для одной плоскости: [1+2cosA+cos2A]/4-sin2λ/4=[cos2A+sin2A+2cosA+cos2A-sin2A]/4=[2cos2A+2cosA]/4=[(1+cosA)cosA]/2.It is known that the sum of the squares of three orthogonal cosine waves gives a non-directional directional characteristic, similar to the sound pressure receiver. If we take only two orthogonal cosine waves, then we obtain a toroidal directional characteristic. Then, if we subtract the toroidal directivity characteristic with the maxima in the direction A = ± 90 ° as one fourth sum of squares of the integrated responses vertically oriented in the direction perpendicular to the antenna axis of the receiver of the pressure gradient and oriented along the axis of the antenna of the receiver of the pressure gradient from the expression obtained above, we obtain simplified for one plane: [1 + 2cosA + cos 2 A] / 4-sin 2 λ / 4 = [cos 2 A + sin 2 A + 2cosA + cos2A-sin 2 A] / 4 = [2cos 2 A + 2 cosA] / 4 = [(1 + cosA) cosA] / 2.

Последнее выражение соответствует искомому выражению для характеристики направленности в виде косинусоиды, умноженной на кардиоиду. Однако, в отличие от решения, предложенного в патенте РФ 2007053 С1, теперь эту характеристика направленности осесимметрична, т.е. имеет нулевой уровень восприимчивости сигнала в любом направлении ортогональном оси А=0. Таким образом, значительно возрастает помехоустойчивость, особенно к анизотропным помехам, а, следовательно, и возможная дальность обнаружения источников подводных шумов.The last expression corresponds to the desired expression to characterize the cosine curve multiplied by the cardioid. However, unlike the solution proposed in the RF patent 2007053 C1, now this directional characteristic is axisymmetric, i.e. has a zero level of susceptibility of the signal in any direction orthogonal to the axis A = 0. Thus, noise immunity significantly increases, especially to anisotropic interference, and, consequently, the possible range of detection of sources of underwater noise.

Особенностью полученной характеристики направленности является то, что она получена без операций мультипликации. Известно, что оптимальным приемником сигнала в виде случайного шума является квадратичный тракт. Обычно он подключается к приемнику звукового давления и при малых размерах антенны никакой направленности в пространстве не имеет. В нашем случае в результате описанных операций вычитания, суммирования, интегрирования, квадратирования и вычитания реализуется квадратичный тракт обнаружения, обладающий, однако, улучшенной избирательностью (однонаправленностью) в трехмерном пространстве.A feature of the obtained directivity is that it was obtained without multiplication operations. It is known that the optimal receiver signal in the form of random noise is a quadratic path. It is usually connected to a sound pressure receiver and, with a small antenna, does not have any directivity in space. In our case, as a result of the described operations of subtraction, summation, integration, squareing and subtraction, a quadratic detection path is realized, which, however, has an improved selectivity (one-directionality) in three-dimensional space.

Хотя в принципе, формирование характеристики направленности вида кардиоида, умноженная на косинусоиду, известно (например, патент РФ 2007053 С1, Gerhard М. Sessler, James Е. West, and R.A. Kubli. The Journal of the Acoustical Society of America 86, 2063 (1989); https://doi.org/10.1121/1.398464), однако, только в предложенном устройстве векторно-скалярного приемника эта характеристика направленности может быть осуществлена для линейных антенн малого поперечного сечения в направлениях перпендикулярных оси приемника и антенны.Although in principle, the formation of the directional characteristic of a cardioid species multiplied by the cosinusoid is known (for example, RF patent 2007053 C1, Gerhard M. Sessler, James E. West, and RA Kubli. The Journal of the Acoustical Society of America 86, 2063 (1989 ); https://doi.org/10.1121/1.398464), however, only in the proposed vector-scalar receiver device, this directivity can be implemented for linear antennas of small cross-section in directions perpendicular to the axis of the receiver and the antenna.

Аналогично можно сформировать такие же характеристики направленности в направлении максимума чувствительности любого из трех имеющихся ПГД, т.е, в направлении перпендикулярном оси антенны по горизонтали влево и вправо (А=0), в направлении перпендикулярном оси антенны по вертикали вверх и вниз (90°-А=0), в направлении вдоль оси антенны вперед и назад (В=0). Такое формирование, в общем, 6-ти характеристик направленности возможно как в параллельном (многолепестковом) режиме, так и при последовательном осмотре пространства.Similarly, it is possible to form the same directivity characteristics in the direction of maximum sensitivity of any of the three existing PGDs, that is, horizontally to the left and right (A = 0) in the direction perpendicular to the antenna axis, in the direction perpendicular to the antenna axis vertically up and down (90 ° -A = 0), in the direction along the axis of the antenna forward and backward (B = 0). Such a formation, in general, of 6 directivity characteristics is possible both in parallel (multilobe) mode, and during sequential inspection of space.

Известно, что сформированный вдоль оси антенны двухгидрофонный ПГД ограничен качеством дипольной характеристики направленности по частотному диапазону снизу длинами волн λ/40-λ/50, даже при использовании процедуры выравнивания чувствительностей входящих в него приемников звукового давления, тогда как ПГД (силового или инерционного типов), ориентированные ортогонально оси антенны, такого ограничения не имеют. Поэтому, чтобы расширить в низкочастотную область рабочий диапазон векторно-скалярного приемника в целом, необходимо и достаточно увеличить размер базы двухгидрофонного ПГД. Это достигается тем, что в линейной антенне (Фиг. 2) вдоль ее оси установлено последовательно несколько секций, состоящих из вышеописанных векторно-скалярных приемников, при этом сдвоенные приемники звукового давления 5 могут быть объединены в единый приемник с двумя электрическими выходами. Причем на вычитающее устройство, на выходе которого сформирован отклик приемника градиента давления, ориентированного вдоль оси антенны, подключены приемники звукового давления, размещенные не около двухкомпонентного приемника градиента своей секции, а приемники звукового давления смежных секций векторно-скалярных приемников, расположенные симметрично относительно двухкомпонентного приемника градиента давления своего векторно-скалярного приемника через один и более корпусов двухкомпонентных приемников градиента давления.It is known that a two-fluid PGD formed along the antenna axis is limited by the quality of the dipole directivity in the frequency range from below λ / 40-λ / 50 wavelengths, even when using the procedure for equalizing the sensitivity of the included sound pressure receivers, while PGD (power or inertial types) oriented orthogonal to the axis of the antenna, have no such limitation. Therefore, in order to expand into the low-frequency region the working range of the vector-scalar receiver as a whole, it is necessary and sufficient to increase the size of the base of the two-microphone PGD. This is achieved by installing several sections along the axis of the linear antenna (Fig. 2), consisting of the above-described vector-scalar receivers, while dual sound pressure receivers 5 can be combined into a single receiver with two electrical outputs. Moreover, sound pressure receivers located not near the two-component gradient receiver of its section, and sound pressure receivers of adjacent sections of vector-scalar receivers located symmetrically relative to the two-component gradient receiver are connected to the subtractive device at the output of which the response of the pressure gradient receiver oriented along the antenna axis is formed. pressure of its vector-scalar receiver through one or more cases of two-component pressure gradient receivers.

Так, например, если в качестве основного векторно-скалярного приемника используется средняя секция (II) антенны (Фиг. 2), то на вычитающее устройство, на выходе которого сформирован отклик приемника градиента давления, ориентированного вдоль оси антенны, подключены приемники звукового давления 5-5 первой I и третьей III секций. В результате диапазон рабочих частот (и верхняя, и нижняя частоты) двухгидрофонного приемника градиента давления, ориентированного вдоль оси антенны сдвигается примерно в 3 раза ниже, чем у приемника, показанного на Фиг. 1.So, for example, if the antenna’s middle section (II) is used as the main vector-scalar receiver (Fig. 2), then the sound pressure receivers 5- are connected to the subtractive device at the output of which the response of the pressure gradient receiver along the antenna axis is formed 5 of the first I and third III sections. As a result, the operating frequency range (both upper and lower frequencies) of a two-fluid receiver of a pressure gradient oriented along the axis of the antenna shifts about 3 times lower than that of the receiver shown in FIG. one.

При воздействии вибрационных помех двухгидрофонный ПГД направленный вдоль оси антенны к этим вибрациям слабо восприимчив, т.к. каждый из формирующих его приемников звукового давления имеет слабую виброчувствительность. Напротив, ПГД ортогональной к оси антенны ориентации, выполненные по инерционной или силовой схемам весьма подвержены воздействию вибраций. Поэтому для повышения помехозащищенности устройства от вибрации ПГД силового типа может быть выполнен с компенсационной виброзащитой, например, как описано в п. РФ №2624791 С1.When exposed to vibration, a two-fluid PGD directed along the axis of the antenna is weakly susceptible to these vibrations, since Each of the sound pressure receivers that form it has a weak vibration sensitivity. On the contrary, PGD orthogonal to the axis of the antenna orientation, made by inertial or power circuits are highly susceptible to vibrations. Therefore, to increase the noise immunity of the device from vibration, PGD of the power type can be performed with compensatory vibration protection, for example, as described in RF No. 2624791 C1.

В качестве примера осуществления рассмотрим следующую конструкцию. Корпус 2 ПГД (Фиг. 1) выполнен в виде шайб из сферопластика диаметром 50 см, в отверстиях которых установлены сейсмические акселерометры РСВ 393 В05, оси чувствительности которых ориентированы взаимно ортогонально и перпендикулярно оси антенны, аналогично описанию (Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Горовой С.В., Костив А.Е., Ширяев А.Д. Низкочастотные приемники градиента давления инерционного типа для океанологических исследований // Приборы и техника эксперимента. 2017. №4. С. 142-146.). На расстоянии 18,75 см от центра корпуса 2 (от плоскости соприкосновения шайб из сферопластика) установлены центры приемников звукового давления, которые выполнены в виде герметизированных полых пьезокерамических цилиндров диаметром 30 или 33 мм (серийно выпускаемые промышленностью), ориентированных осью цилиндра вдоль оси антенны. Данный пример при соответствующей настройке регулируемых усилителей обеспечивает функционирование векторно-скалярного приемника в диапазоне частот между 100 Гц (волновая длина приемника λ/40) и 1000 Гц (волновая длина приемника λ/4), наиболее информативном для линейных гидроакустических антенн, например, буксируемых.As an example of implementation, consider the following construction. The PGD case 2 (Fig. 1) is made in the form of spheroplastic washers with a diameter of 50 cm, in the holes of which PCB 393 B05 seismic accelerometers are installed, the sensitivity axes of which are oriented mutually orthogonal and perpendicular to the antenna axis, similar to the description (Korenbaum V.I., Tagiltsev A .A., Gorovoy S.V., Kostiv A.E., Shiryaev A.D. Low-frequency receivers of inertial-type pressure gradient for oceanological studies // Instruments and Experimental Technique. 2017. No. 4. P. 142-146.). At a distance of 18.75 cm from the center of the housing 2 (from the plane of contact of the spheroplastic washers), the centers of sound pressure receivers are installed, which are made in the form of sealed hollow piezoceramic cylinders with a diameter of 30 or 33 mm (commercially available), oriented by the axis of the cylinder along the antenna axis. This example, with appropriate tuning adjustable amplifiers ensures the operation of a vector-scalar receiver in the frequency range between 100 Hz (wave length of the receiver λ / 40) and 1000 Hz (wave length of the receiver λ / 4), the most informative for linear sonar antennas, for example, towed.

При необходимости работы в более низкочастотном диапазоне вдоль оси антенны устанавливают последовательно несколько секций (Фиг. 2), состоящих из вышеописанных векторно-скалярных приемников, причем на вычитающее устройство, на выходе которого сформирован отклик приемника градиента давления, ориентированного вдоль оси антенны, подключены приемники звукового давления, расположенные симметрично через один (снижение нижней и верхней частот рабочего диапазона примерно в 3 раза) или два (снижение нижней и верхней частот рабочего диапазона примерно в 5 раз) корпуса двухкомпонентных приемников градиента давления. Все остальные технические решения остаются прежними.If it is necessary to work in a lower frequency range along the antenna axis, several sections are installed in series (Fig. 2) consisting of the above-described vector-scalar receivers, and the sound receivers are connected to the subtractive device, at the output of which the response of the pressure gradient receiver along the antenna axis is formed pressure, located symmetrically through one (lowering the lower and upper frequencies of the working range by about 3 times) or two (lowering the lower and upper frequencies of the working range of Approximately 5 times) of the case of two-component pressure gradient receivers. All other technical solutions remain the same.

В случае значительного влияния вибрационных помех целесообразно двухкомпонентный ПГД выполнить в виде описанном в статье (Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Горовой С.В., Дегтярев И.В., Серветников М.И. Низкочастотный приемник градиента давления силового типа // Материалы 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Технические проблемы освоения мирового океана», 2 октября - 6 октября 2017 г. Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН, Владивосток, с. 193-196.) и снабдить его устройством виброкомпенсации, например, как предложено в п. РФ №2624791.In case of significant influence of vibration interference, it is advisable to perform a two-component PGD as described in the article (Korenbaum V.I., Tagiltsev A.A., Gorovoi S.V., Degtyarev I.V., Servetnikov M.I. Low-frequency receiver of the power pressure gradient of type // Proceedings of the 7th All-Russian Scientific and Technical Conference "Technical Problems of the Development of the World's Ocean", October 2 - October 6, 2017. Institute of Marine Technology Problems, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, Vladivostok, p. 193-196.) and provide it with a vibration compensation device for example how suggested in a paragraph. RF №2624791.

Компенсационную виброзащиту заявляемого приемника предварительно настраивают, помещая векторно-скалярный приемник в сборе под поверхность воды на перевернутом вибрационном столе, прикрепляя его к виброболту, и возбуждая продольные колебания корпуса приемника последовательно в направлениях максимальной чувствительности каналов ПГД и, соответственно акселерометров. При этом коэффициенты усиления усилителей с регулируемым коэффициентом усиления устанавливают так, чтобы обеспечить минимальный уровень отклика на вибрационную помеху, т.е. максимум подавления вибрационной помехи по каждому из ортогональных каналов ПГД (п. РФ №2624791 С1).The compensation vibration protection of the inventive receiver is preset, placing the vector-scalar receiver assembly under the surface of the water on the inverted vibration table, attaching it to the vibrator and initiating longitudinal oscillations of the receiver body consistently in the directions of the maximum sensitivity of PGD channels and, accordingly, accelerometers. In this case, the gains of the amplifiers with adjustable gain are set so as to ensure a minimum level of response to vibration interference, i.e. maximum suppression of vibration interference for each of the orthogonal PGD channels (p. RF №2624791 C1).

Остальные конструктивные элементы заявляемого устройства (Фиг. 1-Фиг. 2) выполняют с помощью стандартных технологий акустического приборостроения и металлообработки.The remaining structural elements of the claimed device (Fig. 1-Fig. 2) are performed using standard technologies of acoustic instrument-making and metalworking.

Таким образом, за счет предлагаемых решений реализуется векторно-скалярный приемник с 3-компонентным ПГД и приемником звукового давления для линейной гидроакустической антенны малого поперечного размера, обеспечивающий улучшенную пространственную избирательность (однонаправленность) и возможность снижения воздействия вибрационных помех на достоверность регистрации полезного сигнала.Thus, due to the proposed solutions, a vector-scalar receiver with a 3-component PGD and a sound pressure receiver for a linear hydroacoustic antenna of small transverse size is implemented, providing improved spatial selectivity (unidirectionality) and the possibility of reducing the effect of vibration interference on the detection accuracy of a useful signal.

Claims (5)

1. Векторно-скалярный приемник, включающий двухкомпонентный приемник градиента давления и два идентичных приемника звукового давления, симметрично расположенных вне корпуса приемника градиента давления на дистанции, соответствующей 1/8 длины продольной звуковой волны верхней частоты используемого рабочего диапазона частот, в направлении, ортогональном ориентации максимумов чувствительности обеих компонент двухкомпонентного приемника градиента давления, выходы приемника градиента давления и приемников звукового давления соединены с регулируемыми усилителями, при этом приемники звукового давления через усилители включены на сумматор, на выходе которого сформирован отклик единого приемника звукового давления, и на вычитающее устройство, на выходе которого сформирован отклик двухгидрофонного приемника градиента давления, максимумы чувствительности которого ориентированы в направлении, ортогональном ориентации максимумов чувствительности обеих компонент двухкомпонентного приемника градиента давления.1. Vector-scalar receiver, including a two-component pressure gradient receiver and two identical sound pressure receivers, symmetrically located outside the pressure gradient receiver body at a distance corresponding to 1/8 the length of the longitudinal sound wave of the upper frequency of the working frequency range, in the direction orthogonal to the orientation of the maxima sensitivity of both components of the two-component pressure gradient receiver, the outputs of the pressure gradient receiver and the sound pressure receivers are connected with adjustable amplifiers, with the sound pressure receivers through amplifiers connected to an adder, the output of which generated a response of a single receiver of sound pressure, and to a subtractive device, the output of which formed the response of a two-microphone receiver pressure gradient, the maxima of the sensitivity of which are oriented in the direction orthogonal to the orientation of the maxima sensitivity of both components of a two-component pressure gradient receiver. 2. Векторно-скалярный приемник по п. 1, отличающийся тем, что в качестве двухкомпонентного приемника градиента давления используют приемник силового типа.2. Vector-scalar receiver under item 1, characterized in that as a two-component pressure gradient receiver using a power type receiver. 3. Векторно-скалярный приемник по п. 1, отличающийся тем, что в качестве двухкомпонентного приемника градиента давления используют приемник инерционного типа.3. Vector-scalar receiver under item 1, characterized in that the inertial type receiver is used as a two-component pressure gradient receiver. 4. Линейная гидроакустическая антенна, состоящая из последовательно установленных вдоль оси антенны не менее 3-х векторно-скалярных приемников по п. 1, при этом на вычитающее устройство, на выходе которого сформирован отклик двухгидрофонного приемника градиента давления, подключены приемники звукового давления, расположенные симметрично не менее чем через один корпус двухкомпонентного приемника градиента давления.4. Linear hydroacoustic antenna consisting of not less than 3 vector-scalar receivers consistently installed along the axis of the antenna according to claim 1, with the subtractive device, at the output of which a response of the two-microphone pressure gradient receiver is formed, symmetrically located no less than one case of a two-component pressure gradient receiver. 5. Способ формирования однонаправленной характеристики направленности тракта обнаружения источников подводных шумов вида произведения кардиоиды на косинусоиды в зависимости от направления для приемника по п. 1, при котором в направлении, перпендикулярном оси антенны по горизонту, отклик горизонтально ориентированного в направлении перпендикулярно оси антенны приемника градиента давления после интегрирования складывается или вычитается с откликом приемника звукового давления, делится на 2 и возводится в квадрат, причем из этого выражения вычитается одна четвертая суммы квадратов интегрированных откликов вертикально ориентированного в направлении перпендикулярно оси антенны приемника градиента давления и ориентированного вдоль оси антенны приемника градиента давления, в направлении, перпендикулярном оси антенны по вертикали, отклик вертикально ориентированного в направлении перпендикулярно оси антенны приемника градиента давления после интегрирования складывается или вычитается с откликом приемника звукового давления, делится на 2 и возводится в квадрат, причем из этого выражения вычитается одна четвертая суммы квадратов интегрированных откликов горизонтально ориентированного в направлении перпендикулярно оси антенны приемника градиента давления и ориентированного вдоль оси антенны приемника градиента давления, а в направлении вдоль оси антенны отклик горизонтально ориентированного в направлении оси антенны приемника градиента давления после интегрирования складывается или вычитается с откликом приемника звукового давления, делится на 2 и возводится в квадрат, причем из этого выражения вычитается одна четвертая суммы квадратов интегрированных откликов, вертикально и горизонтально ориентированных в направлении перпендикулярно оси антенны приемников градиента давления.5. A method of forming a unidirectional directivity pattern of a path for detecting sources of underwater noise of a cardioid-cosine response type depending on the direction for the receiver of claim 1, wherein in the direction perpendicular to the axis of the antenna horizontally, the response is horizontally oriented in the direction perpendicular to the axis of the antenna of the pressure gradient receiver after integration, it is added or subtracted with the response of the sound pressure receiver, divided by 2 and squared, and In addition, one fourth of the sum of squares of the integrated responses of a vertical gradient oriented perpendicular to the axis of the receiver of a pressure gradient and oriented along the axis of the antenna of a receiver of a pressure gradient in the direction perpendicular to the axis of the antenna of the vertical axis is added. or subtracted with the response of the sound pressure receiver, divided by 2 and squared, Why does one fourth of the squares of integrated responses horizontally oriented in the direction perpendicular to the antenna axis of the pressure gradient receiver and the pressure gradient oriented along the antenna axis of the receiver, and in the direction along the antenna axis the response of the horizontal gradient oriented in the antenna axis of the receiver pressure gradient after integration is added or subtracted from the response of the sound pressure receiver, divided by 2 and squared, and from this expression eniya subtracted one fourth of the sum of squares of the integrated responses, vertically and horizontally oriented in a direction perpendicular to the axis of the antenna pressure gradient receivers.
RU2018116966A 2018-05-07 2018-05-07 Three-component vector-scalar receiver, linear hydroacoustic antenna based on it and method of forming unidirectional characteristics of direction of channel for detecting sources of underwater noise RU2687301C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116966A RU2687301C1 (en) 2018-05-07 2018-05-07 Three-component vector-scalar receiver, linear hydroacoustic antenna based on it and method of forming unidirectional characteristics of direction of channel for detecting sources of underwater noise

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116966A RU2687301C1 (en) 2018-05-07 2018-05-07 Three-component vector-scalar receiver, linear hydroacoustic antenna based on it and method of forming unidirectional characteristics of direction of channel for detecting sources of underwater noise

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687301C1 true RU2687301C1 (en) 2019-05-13

Family

ID=66578650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018116966A RU2687301C1 (en) 2018-05-07 2018-05-07 Three-component vector-scalar receiver, linear hydroacoustic antenna based on it and method of forming unidirectional characteristics of direction of channel for detecting sources of underwater noise

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687301C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4134097A (en) * 1977-06-13 1979-01-09 Shell Oil Company Combination geophone-hydrophone
GB2493837A (en) * 2011-08-15 2013-02-20 Pgs Geophysical As Piezoelectric sensors for geophysical streamers
RU2501043C1 (en) * 2012-07-17 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Combined hydroacoustic receiver for flexible extended trailing antenna
RU2509320C1 (en) * 2012-11-16 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Digital composite vector receiver with synthesised channels
RU2569201C1 (en) * 2014-06-27 2015-11-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Combined hydroacoustic receiver
RU2626812C1 (en) * 2016-06-15 2017-08-01 ООО "Фордевинд" Hydroacoustic receiver for geophysical seismic

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4134097A (en) * 1977-06-13 1979-01-09 Shell Oil Company Combination geophone-hydrophone
GB2493837A (en) * 2011-08-15 2013-02-20 Pgs Geophysical As Piezoelectric sensors for geophysical streamers
RU2501043C1 (en) * 2012-07-17 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Combined hydroacoustic receiver for flexible extended trailing antenna
RU2509320C1 (en) * 2012-11-16 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Digital composite vector receiver with synthesised channels
RU2569201C1 (en) * 2014-06-27 2015-11-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Combined hydroacoustic receiver
RU2626812C1 (en) * 2016-06-15 2017-08-01 ООО "Фордевинд" Hydroacoustic receiver for geophysical seismic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR920001475B1 (en) Method and apparatus for a phased array transducer
Bobber Underwater electroacoustic measurements
US8098844B2 (en) Dual-microphone spatial noise suppression
Yon et al. Sound focusing in rooms: The time-reversal approach
Sabra et al. Using ocean ambient noise for array self-localization and self-synchronization
US4314098A (en) Reversible electroacoustic transducer device having a constant directivity characteristic over a wide frequency band
US3852708A (en) Multiple element phased array with shaded sub-element groups
Li et al. Subspace superdirective beamformers based on joint diagonalization
CN106814360A (en) A kind of multibeam sounding system based on linear FM signal
US6718041B2 (en) Echo attenuating method and device
Wajid et al. Design and analysis of air acoustic vector-sensor configurations for two-dimensional geometry
US4326271A (en) Method and apparatus for determining acoustic properties in the earth
US6408978B1 (en) Non-acoustic self noise canceller for sensor arrays
RU2687301C1 (en) Three-component vector-scalar receiver, linear hydroacoustic antenna based on it and method of forming unidirectional characteristics of direction of channel for detecting sources of underwater noise
RU2677097C1 (en) Three-component vector-scalar receiver
RU2624791C1 (en) Two-component receiver of pressure gradient and method of measuring pressure gradient with its use
Berktay et al. Virtual arrays for underwater reception
Hines et al. Evaluation of the endfire response of a superdirective line array in simulated ambient noise environments
Rashida et al. High Resolution Wideband Acoustic Beamforming and Underwater Target Localization using 64-Element Linear Hydrophone Array
Ziolkowski Source array scaling for wavelet deconvolution
Butler et al. A trimodal directional modem transducer
Zhao et al. Optimal design of directivity patterns for endfire linear microphone arrays
Butler et al. Transducers as hydrophones
Olson Field‐type acoustic wattmeter
RU2169439C1 (en) Method of formation of directivity characteristic of hydroacoustic antenna