RU2803016C1 - Method for forming a unidirectional characteristic of a vector-scalar multicomponent receiver - Google Patents

Method for forming a unidirectional characteristic of a vector-scalar multicomponent receiver Download PDF

Info

Publication number
RU2803016C1
RU2803016C1 RU2022127348A RU2022127348A RU2803016C1 RU 2803016 C1 RU2803016 C1 RU 2803016C1 RU 2022127348 A RU2022127348 A RU 2022127348A RU 2022127348 A RU2022127348 A RU 2022127348A RU 2803016 C1 RU2803016 C1 RU 2803016C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
prisms
receiver
piezoelectric
scalar
signal
Prior art date
Application number
RU2022127348A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Анатольевич Прилепко
Original Assignee
Павел Анатольевич Прилепко
Filing date
Publication date
Application filed by Павел Анатольевич Прилепко filed Critical Павел Анатольевич Прилепко
Application granted granted Critical
Publication of RU2803016C1 publication Critical patent/RU2803016C1/en

Links

Abstract

FIELD: hydroacoustics.
SUBSTANCE: vector-scalar receivers and their use for hydroacoustic research, including the detection of sources of underwater noise in the seas and oceans. A method for forming a unidirectional characteristic of the detection path of a vector-scalar multicomponent receiver is claimed, which consists in the fact that, relative to the maximum sensitivity axis of a selected pair of piezoelectric prisms with opposite polarization located on the axis of maximum sensitivity, opposite each other as part of a cylindrical ring, with the resulting total signal of the pressure receiver and the signal of the receiver pressure gradient, a common multiplicative signal is formed to form the final unidirectional characteristic together with the total signals of the pressure receiver and the pressure gradient receiver from the remaining pairs of piezoelectric prisms with opposite polarization, symmetrically spaced from each other along the sides of the cylindrical ring in variable segments from 0° up to 180° and from 180° up to 360° and oriented parallel to the location of the axes of maximum sensitivity relative to the chosen pair of piezoelectric prisms.
EFFECT: construction of the directivity characteristic of a vector-scalar receiver with a narrow beam opening with the possibility of rotation of the directivity characteristic.
2 cl, 3 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 research, including for detecting sources of underwater noise in the seas and oceans.

Известны векторно-скалярные приемники, состоящие из приемников звукового давления и приемников градиента давления (ПГД), в точечных и линейных гидроакустических антеннах позволяющие обеспечить пространственную избирательность и повышение помехоустойчивости к внешним (дальнеполевым) помехам в низкочастотной области за счет реализуемой ПГД дипольной направленности (С.К. Скребнев «Комбинированные гидроакустические приемники», С.-Петербург, «Элмор», 1996). Основным недостатком перечисленных типов комбинированных приемников является низкое соотношение сигнал/помеха и низкая пространственная избирательность. Кроме того, недостатком приведенных в источнике описаний типов является то, что 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, а реализация конструктивов с тремя ортогональными компонентами требует относительно большого объема при низкой эффективности использования пространства. Кроме того, 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.Vector-scalar receivers are known, consisting of sound pressure receivers and pressure gradient receivers (PGD), in point and linear hydroacoustic antennas, allowing for spatial selectivity and increased noise immunity to external (far-field) interference in the low-frequency region due to the dipole directivity implemented by PGD (S. K. Skrebnev “Combined hydroacoustic receivers”, St. Petersburg, “Elmore”, 1996). The main disadvantage of the listed types of combined receivers is the low signal-to-noise ratio and low spatial selectivity. In addition, the disadvantage of the type descriptions given in the source is that the implementation of only two orthogonal components of signal reception, which does not ensure the formation of spatial selectivity of the vector-scalar receiver of the hydroacoustic antenna in the direction perpendicular to these two orthogonal components, and the implementation of constructs with three orthogonal components requires relatively large volume with low space efficiency. In addition, the disadvantage of the known solution is the implementation of only two orthogonal components of signal reception, which does not ensure the formation of spatial selectivity of the vector-scalar receiver of the hydroacoustic antenna in the direction perpendicular to these two orthogonal components.

Наиболее близким к заявляемому в плане обработки сигналов с векторно-скалярного многокомпонентного приемника является способ формирования однонаправленной характеристики направленности тракта обнаружения источников подводных шумов, предложенном в патенте РФ №2687301, МПК G01V 1/16. Способ включает формирование однонаправленной характеристики направленности тракта обнаружения источников подводных шумов в виде произведения кардиоиды на косинусоиды в зависимости от направления для приемника, поскольку более помехоустойчивой является характеристика направленности вида произведения косинусоиды на кардиоиду - при формировании в направлении перпендикулярном оси антенны по горизонтали, представленную 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.The closest to the claimed in terms of processing signals from a vector-scalar multi-component receiver is the method of forming a unidirectional directional characteristic of the path for detecting underwater noise sources, proposed in RF patent No. 2687301, IPC G01V 1/16. The method includes the formation of a unidirectional characteristic of the directionality of the path for detecting sources of underwater noise in the form of a product of a cardioid by cosine waves depending on the direction for the receiver, since the directionality characteristic of the type of product of a cosine wave by a cardioid is more noise-resistant - when formed in the direction perpendicular to the horizontal axis of the antenna, represented by the mathematical formula [ 1±cosA)cosA]/2, for which the width of the directivity characteristic at the -3 dB level is 76°, and the levels of the rear (at angle A=180°) and side (at angles A=±90°) lobes are both equal to zero.

Указанный способ обработки сигналов имеет при всех указанных преимуществах существенно широкую характеристику направленности при отсутствии возможности применения алгоритма сканирования лучом в пространстве.This method of signal processing, with all the indicated advantages, has a significantly wide directivity characteristic in the absence of the possibility of using a beam scanning algorithm in space.

Перечисленные недостатки устранены в заявляемом техническом решении.The listed disadvantages are eliminated in the proposed technical solution.

Цель изобретения - построение характеристики направленности векторно-скалярного приемника с узким раствором луча при возможности вращения характеристики направленности.The purpose of the invention is to construct the directivity characteristic of a vector-scalar receiver with a narrow beam opening with the possibility of rotating the directivity characteristic.

Технический результат - построение характеристики направленности векторно-скалярного приемника с узким раствором луча при возможности вращения характеристики направленности.The technical result is the construction of the directivity characteristic of a vector-scalar receiver with a narrow beam opening with the possibility of rotating the directivity characteristic.

Поставленная проблема решается тем, что способ формирования однонаправленной характеристики направленности тракта обнаружения источников подводных шумов определяется тем, относительно расположенной на оси максимальной чувствительности избранной пары пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией противолежащих друг другу в составе цилиндрического кольца, с получаемым суммарным сигналом приемника давления и сигналом приемника градиента давления, образуется общий мультипликативный сигнал для формирования итоговой однонаправленной характеристики направленности вместе с суммарными сигналами приемника давления и приемника градиента давления от остальных пар пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией, симметрично разнесенных друг от друга по сторонам цилиндрического кольца в изменяемых сегментах от 0° до 180° и от 180° до 360° и параллельно ориентированных расположением осями максимальной чувствительности относительно избранной пары пьезоэлектрических призм.The problem posed is solved by the fact that the method of forming a unidirectional characteristic of the directionality of the detection path for sources of underwater noise is determined by the fact that, relative to the selected pair of piezoelectric prisms with counter polarization located on the axis of maximum sensitivity, opposite each other in the composition of a cylindrical ring, with the resulting total signal of the pressure receiver and the signal of the gradient receiver pressure, a common multiplicative signal is formed to form the final unidirectional directional characteristic together with the total signals of the pressure receiver and pressure gradient receiver from the remaining pairs of piezoelectric prisms with counter polarization, symmetrically spaced from each other on the sides of the cylindrical ring in variable segments from 0° up to 180° and from 180° to 360° and parallel oriented axes of maximum sensitivity relative to a selected pair of piezoelectric prisms.

Поставленная проблема решается и тем, что способ формирования однонаправленной характеристики направленности тракта обнаружения источников подводных шумов определяется тем, что вращение итоговой однонаправленной характеристики направленности, происходит через изменение выбора избранной пары пьезоэлектрических призм и соответствующую параллельную переориентацию подключения относительно избранной пары других пар пьезоэлектрических призм.The problem posed is also solved by the fact that the method of forming a unidirectional directional characteristic of the path for detecting sources of underwater noise is determined by the fact that the rotation of the final unidirectional directional characteristic occurs through a change in the choice of a selected pair of piezoelectric prisms and a corresponding parallel reorientation of the connection relative to a selected pair of other pairs of piezoelectric prisms.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates that the claimed solution meets the “novelty” criterion.

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:The features of the distinctive part of the claims provide the solution to the following functional problems:

Признаки, указывающие что, относительно расположенной на оси максимальной чувствительности избранной пары пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией противолежащих друг другу в составе цилиндрического кольца, с получаемым суммарным сигналом приемника давления и сигналом приемника градиента давления, образуется общий мультипликативный сигнал для формирования итоговой однонаправленной характеристики направленности вместе с суммарными сигналами приемника давления и приемника градиента давления от остальных пар пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией, симметрично разнесенных друг от друга по сторонам цилиндрического кольца в изменяемых сегментах от 0° до 180° и от 180° до 360° и параллельно ориентированных расположением осями максимальной чувствительности относительно избранной пары пьезоэлектрических призм. Таким образом, имеется избранная пара пьезоэлектрических призм, которые находятся на противоположных сторонах пьезокерамического кольца или с максимальной базой для измерения и ориентированные в одну сторону и к ним добавляются соосные сигналы от других пар пьезоэлектрических призм (но с более короткой итоговой базой от относительно выбранного направления - в соответствии с изменением угла) через мультипликативную/аддитивную обработку.Signs indicating that, relative to the selected pair of piezoelectric prisms with counter polarization located on the axis of maximum sensitivity, opposite each other in the cylindrical ring, with the resulting total signal of the pressure receiver and the signal of the pressure gradient receiver, a common multiplicative signal is formed to form the final unidirectional directivity characteristic together with the total signals of the pressure receiver and the pressure gradient receiver from the remaining pairs of piezoelectric prisms with counter polarization, symmetrically spaced from each other on the sides of the cylindrical ring in variable segments from 0° to 180° and from 180° to 360° and parallel oriented with the axes of maximum sensitivity relative to selected pair of piezoelectric prisms. Thus, there is a selected pair of piezoelectric prisms, which are located on opposite sides of the piezoceramic ring or with a maximum base for measurement and oriented in one direction, and coaxial signals from other pairs of piezoelectric prisms are added to them (but with a shorter final base from the relatively selected direction - according to the angle change) through multiplicative/additive processing.

Признаки, указывающие что, вращение итоговой однонаправленной характеристики направленности, происходит через изменение выбора избранной пары пьезоэлектрических призм и соответствующую параллельную переориентацию подключения относительно избранной пары других пар пьезоэлектрических призм.Signs indicating that the rotation of the final unidirectional directional characteristic occurs through a change in the choice of a selected pair of piezoelectric prisms and a corresponding parallel reorientation of the connection relative to the selected pair of other pairs of piezoelectric prisms.

На Фиг. 1 схематически изображено цилиндрическое кольцо в торцевой проекции с парой пьезоэлектрических призм 1, 2 со встречной поляризацией, и находящихся на оси максимальной чувствительности 11 расположенных в противоположных сторонах цилиндрического кольца с образованием единого фазового центра, с любой парой пьезоэлектрических призм, например, 3, 4 со встречной поляризацией, соответственно находящихся в сегменте X3-4 цилиндрического кольца на противоположных сторонах сегмента, вплоть до пары пьезоэлектрических призм 5, 6 со встречной поляризацией, соприкасающихся боковыми поверхностями пьезоэлектрических призм и находящихся в сегменте X5-6 цилиндрического кольца. При этом каждая пара пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией имеет (кроме 1 и 2) на другой стороне цилиндрического кольца симметрично расположенную пару пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией с образованием единого фазового центра и соответственно для пьезоэлектрических призм 3, 4 будут призмы 7, 8 в сегменте Z78, для пьезоэлектрических призм 5, 6 будут пьезоэлектрические призмы 9, 10 в сегменте Z9-10.In FIG. 1 schematically shows a cylindrical ring in the end projection with a pair of piezoelectric prisms 1, 2 with counter polarization, and located on the axis of maximum sensitivity 11 located in opposite sides of the cylindrical ring with the formation of a single phase center, with any pair of piezoelectric prisms, for example, 3, 4 with counter polarization, respectively located in segment X 3-4 of the cylindrical ring on opposite sides of the segment, up to a pair of piezoelectric prisms 5, 6 with counter polarization, touching the side surfaces of the piezoelectric prisms and located in segment X 5-6 of the cylindrical ring. In this case, each pair of piezoelectric prisms with counter polarization has (except 1 and 2) on the other side of the cylindrical ring a symmetrically located pair of piezoelectric prisms with counter polarization to form a single phase center and, accordingly, for piezoelectric prisms 3, 4 there will be prisms 7, 8 in the Z segment 78 , for piezoelectric prisms 5, 6 there will be piezoelectric prisms 9, 10 in segment Z 9-10 .

На Фиг. 2 изображена схема обработки сигнала, в которой избранной из набора парой (называемой для примера) 1-я пара пьезоэлектрических призм 1, 2 противолежащих друг другу в составе цилиндрического кольца, со встречной поляризацией с выведением электрических контактов с дипольной характеристикой направленности 12, сигналом приемника давления 13, с образованием кардиоидной характеристики направленности 14, а также аналогично пар пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией, симметрично разнесенных друг от друга по сторонам цилиндрического кольца в сегменте от 0° до 180° (например, 3-4 и 7-8 и далее через все пьезоэлектрические призмы до 5-6 и 9-10). И далее приведение однонаправленных призм в наборе с общим фазовым центром до аддитивно-мультипликативной обработки к суммарной характеристики направленности 15.In FIG. 2 shows a signal processing circuit in which a pair selected from a set (called for example) is the 1st pair of piezoelectric prisms 1, 2 opposing each other in a cylindrical ring, with counter polarization with the output of electrical contacts with a dipole directivity characteristic 12, a pressure receiver signal 13, with the formation of a cardioid directivity characteristic 14, as well as similarly pairs of piezoelectric prisms with counter polarization, symmetrically spaced from each other on the sides of the cylindrical ring in the segment from 0° to 180° (for example, 3-4 and 7-8 and then through all piezoelectric prisms up to 5-6 and 9-10). And then bringing unidirectional prisms in a set with a common phase center before additive-multiplicative processing to a total directivity characteristic of 15.

На Фиг. 3 изображена итоговая характеристики направленности 16 только за счет учета обработки кардиоидных характеристик, а также итоговая характеристики направленности 17 дополнительно за счет учета волновых размеров кольца (волновых размеров каждой пары пьезоэлектрических призм).In FIG. Figure 3 shows the final directivity characteristics 16 only due to taking into account the processing of cardioid characteristics, as well as the final directivity characteristics 17 additionally due to taking into account the wave sizes of the ring (the wave sizes of each pair of piezoelectric prisms).

Векторно-скалярный многокомпонентный приемник работает следующим образом: порядок обработки сигналов можно представить относительно Фиг. 1 можно представить следующим образом: когда из набора суммарных сигналов (пьезоэлектрических призм 1, 2) получающихся при вычитании от сигнала от приемника давления суммарного сигнала скалярного приемника давления с кардиоидной характеристикой направленности 14, а также что пары пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией, разнесены друг от друга по сторонам цилиндрического кольца в сегменте Х0 в диапазоне от 0° до 180° (аналогичных в наборе, таких как: X34, … X56). При этом каждая пара пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией имеет на другой стороне цилиндрического кольца симметрично-расположенную и последовательно подключенную пару пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией Z0 в диапазоне от 180° до 360° (аналогичных в наборе, таких как: Z78, … Z9-10) с образованием единого фазового центра образуемой с каждого компонента множества преобразователя с последующей передачей на линии задержки относительно сигнала с других пар преобразователей имеемых на другой стороне цилиндрического кольца с получением итоговой характеристики направленности каждого преобразователя и выведением сигнала от скалярных приемников давления 13. Получение характеристики направленности определено в своем сегмента. Такая же схема обработки для любой другой из множества парой (называемой для примера N-я пара комбинированных приемников) пьезоэлектрических призм 1, 2 склеенных смежными плоскостями со встречной поляризацией. Поскольку таких пар призм определено как набор, но в конкретных случаях количество призм определено конкретной геометрией трапециевидного сечения призмы и предельное количество призм соответствует геометрии кольца, так в некоторых кольцах количество пар призм может соответствовать 32 парам (в примере, когда диаметр кольца составляет 230 мм, а количество призм в кольце 64 штуки). Таким образом мы получаем однонаправленную в одной плоскости систему детектирования приходящего сигнала и исходную базу для точного определения направления приходящего сигнала. При этом классические условия определения градиента давления требуют, чтобы Δх/λ<0,4 (где Δх расстояние между осями приемника градиента давления из пьезокерамических призм, λ - длина падающей волны) (см. стр. 56 С.К. Скребнев «Комбинированные гидроакустические приемники». С.-Петербург, «Элмор»). Соответственно, любые каждые две пары приемников градиента давления в этом кольце имеют единый фазовый центр. При этом либо призмы имеющие вывод суммарного сигнала с отдельных обкладок пар пьезокерамических призм как от скалярных приемников давления, либо любые две призмы расположенные симметрично относительно фазового центра соединенные как от скалярных приемников давления, играют роль скалярного приемника давления. Далее приведение к общей направленности всего множества пер комбинированных приемников за счет относительно избранной пары 1-2 с последующим суммированием или мультиобработкой 17. Далее сканирование всего комплекта пар комбинированных приемников во всем диапазоне за счет через изменение выбора избранной пары пьезоэлектрических призм и сочетание привязанных к ней пар других пьезоэлектрических призм относительно расположения на угле раскрыва.A vector-scalar multi-component receiver operates as follows: the order of signal processing can be represented with respect to FIG. 1 can be represented as follows: when from a set of total signals (piezoelectric prisms 1, 2) obtained by subtracting from the signal from the pressure receiver the total signal of a scalar pressure receiver with a cardioid directivity characteristic 14, and also that pairs of piezoelectric prisms with counter polarization are spaced apart from each other each other on the sides of the cylindrical ring in the X 0 segment in the range from 0° to 180° (similar in the set, such as: X 34 , ... X 56 ). In this case, each pair of piezoelectric prisms with counter-polarization has on the other side of the cylindrical ring a symmetrically located and series-connected pair of piezoelectric prisms with counter-polarization Z 0 in the range from 180° to 360° (similar in the set, such as: Z 78 , ... Z 9-10 ) with the formation of a single phase center formed from each component of the transducer set with subsequent transmission on the delay line relative to the signal from other pairs of transducers located on the other side of the cylindrical ring with obtaining the final directivity characteristic of each transducer and outputting the signal from scalar pressure receivers 13. Receiving directional characteristics are determined in its segment. The same processing scheme for any other of the many pairs (called for example the N-th pair of combined receivers) of piezoelectric prisms 1, 2 glued together by adjacent planes with counter-polarization. Since such pairs of prisms are defined as a set, but in specific cases the number of prisms is determined by the specific geometry of the trapezoidal section of the prism and the maximum number of prisms corresponds to the geometry of the ring, so in some rings the number of pairs of prisms can correspond to 32 pairs (in the example, when the diameter of the ring is 230 mm, and the number of prisms in the ring is 64 pieces). Thus, we obtain a unidirectional in one plane detection system for the incoming signal and a source base for accurately determining the direction of the incoming signal. In this case, the classical conditions for determining the pressure gradient require that Δх/λ<0.4 (where Δх is the distance between the axes of the pressure gradient receiver made of piezoceramic prisms, λ is the length of the incident wave) (see page 56 S.K. Skrebnev “Combined hydroacoustic receivers". St. Petersburg, "Elmore"). Accordingly, every two pairs of pressure gradient receivers in this ring have a single phase center. In this case, either prisms having the output of the total signal from individual plates of pairs of piezoceramic prisms as from scalar pressure receivers, or any two prisms located symmetrically relative to the phase center connected as from scalar pressure receivers, play the role of a scalar pressure receiver. Next, bringing the entire set of combined receivers to the general direction due to a relatively selected pair 1-2 with subsequent summation or multiprocessing 17. Next, scanning the entire set of pairs of combined receivers in the entire range due to changing the choice of a selected pair of piezoelectric prisms and the combination of pairs attached to it other piezoelectric prisms relative to their location at the opening angle.

Таким образом, реализуется схема обработки сигнала, основанная на преимуществах заявляемого комбинированного приемника, а именно: 1. Сигналы с каждого компонента набора преобразователя приемника градиента давления, имеющего дипольную характеристику направленности и скалярного приемника преобразуется множество суммарных сигналов. Таким образом, остается «неподвижная» характеристика направленности обнаружения сигнала в пределах сегмента каждого приемника градиента давления 17. Движение характеристика направленности по всему направлению возможно через изменение выбора избранной пары пьезоэлектрических призм и сочетание привязанных к ней пар других пьезоэлектрических призм относительно расположения на угле раскрыва. Приведенный пример позволяет через мультипликативную обработку сигналов достичь раствора вращаемой характеристики направленности единого векторно-скалярного приемника в ~20° (в примере, когда диаметр кольца составляет 230 мм, а количество призм в кольце 64 штуки) при минимуме боковых лепестков и высокой приемной чувствительности итогового мультипликативно обработанного сигнала 17 Фиг. 3. В этом случае мы имеем центральную избранную пару приемников градиента давления расположенных на оси максимальной чувствительности 11 и 15 пар пьезоэлектрических призм расположенных равномерно по одну сторону кольца относительно оси максимальной чувствительности 11 и 15 пар пьезоэлектрических призм расположенных равномерно по другую сторону кольца относительно оси максимальной чувствительности. При этом также в пределах этого же конструктива возможно достичь классическим способом дополнительного сужения итогового раствора характеристики направленности в -14° (на частоте 6 кГц) за счет волнового размера пары приемников градиента давления при уровне боковых лепестков ~0,03, при сложении с основным сигналом 17 Фиг. 3. Данный пример можно представить в виде следующей функциональной формулы для расчета характеристики направленности при условии электрической и акустической идентичности каналов:Thus, a signal processing scheme is implemented based on the advantages of the proposed combined receiver, namely: 1. Signals from each component of the pressure gradient receiver transducer set, which has a dipole directivity characteristic and a scalar receiver, are converted into a set of total signals. Thus, there remains a “fixed” directional characteristic of signal detection within the segment of each pressure gradient receiver 17. Movement of the directional characteristic in the entire direction is possible by changing the choice of a selected pair of piezoelectric prisms and the combination of pairs of other piezoelectric prisms attached to it relative to the location at the opening angle. The given example makes it possible, through multiplicative signal processing, to achieve a rotational directional characteristic of a single vector-scalar receiver of ~20° (in the example when the ring diameter is 230 mm and the number of prisms in the ring is 64) with a minimum of side lobes and high receiving sensitivity of the resulting multiplicative processed signal 17 Fig. 3. In this case, we have a central selected pair of pressure gradient receivers located on the axis of maximum sensitivity; 11 and 15 pairs of piezoelectric prisms located evenly on one side of the ring relative to the axis of maximum sensitivity; 11 and 15 pairs of piezoelectric prisms located evenly on the other side of the ring relative to the axis of maximum sensitivity. . Moreover, also within the same design, it is possible to achieve, in a classical way, an additional narrowing of the final solution, a directional characteristic of -14° (at a frequency of 6 kHz) due to the wave size of a pair of pressure gradient receivers at a side lobe level of ~0.03, when added to the main signal 17 Fig. 3. This example can be presented in the form of the following functional formula for calculating the directivity characteristics, provided that the channels are electrically and acoustically identical:

где:Where:

• α - угол в характеристике направленности• α - angle in the directivity characteristic

• α0 - угол максимальной чувствительности характеристики направленности в избранном приемнике градиента давления• α 0 - angle of maximum sensitivity of the directional characteristic in the selected pressure gradient receiver

• k - волновое число• k - wave number

• dm - расстояние между двумя парами противолежащих пьезоэлектрических призм• d m - distance between two pairs of opposing piezoelectric prisms

• i - номер из набора суммарных сигналов (приемников градиента давления и приемников давления) от 1 до N.• i - number from a set of summary signals (pressure gradient receivers and pressure receivers) from 1 to N.

В этом случае можно получить дополнительные преимущества в получении оптимальной характеристики направленности.In this case, additional benefits can be obtained in obtaining optimal directivity characteristics.

Claims (2)

1. Способ формирования однонаправленной характеристики направленности тракта обнаружения векторно-скалярного многокомпонентного приемника, состоящий в том, что относительно расположенной на оси максимальной чувствительности избранной пары пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией противолежащих друг другу в составе цилиндрического кольца, с получаемым суммарным сигналом приемника давления и сигналом приемника градиента давления, образуется общий мультипликативный сигнал для формирования итоговой однонаправленной характеристики направленности вместе с суммарными сигналами приемника давления и приемника градиента давления от остальных пар пьезоэлектрических призм со встречной поляризацией, симметрично разнесенных друг от друга по сторонам цилиндрического кольца в изменяемых сегментах от 0° до 180° и от 180° до 360° и параллельно ориентированных расположением осями максимальной чувствительности относительно избранной пары пьезоэлектрических призм.1. A method for forming a unidirectional characteristic of the detection path of a vector-scalar multicomponent receiver, consisting in the fact that, relative to a selected pair of piezoelectric prisms with counter polarization located on the axis of maximum sensitivity, opposite each other in the composition of a cylindrical ring, with the resulting total signal of the pressure receiver and the receiver signal pressure gradient, a common multiplicative signal is formed to form the final unidirectional directional characteristic together with the total signals of the pressure receiver and the pressure gradient receiver from the remaining pairs of piezoelectric prisms with counter polarization, symmetrically spaced from each other on the sides of the cylindrical ring in variable segments from 0° to 180° and from 180° to 360° and parallel oriented axes of maximum sensitivity relative to a selected pair of piezoelectric prisms. 2. Способ формирования однонаправленной характеристики направленности тракта обнаружения источников подводных шумов по п. 1, отличающийся тем, что вращение итоговой однонаправленной характеристики направленности происходит через изменение выбора избранной пары пьезоэлектрических призм и соответствующую параллельную переориентацию подключения относительно избранной пары других пар пьезоэлектрических призм.2. A method for generating a unidirectional directional characteristic of a path for detecting sources of underwater noise according to claim 1, characterized in that the rotation of the final unidirectional directional characteristic occurs through a change in the choice of a selected pair of piezoelectric prisms and a corresponding parallel reorientation of the connection relative to a selected pair of other pairs of piezoelectric prisms.
RU2022127348A 2022-10-19 Method for forming a unidirectional characteristic of a vector-scalar multicomponent receiver RU2803016C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803016C1 true RU2803016C1 (en) 2023-09-05

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1732500A1 (en) * 1990-04-04 1992-05-07 Акустический институт им.акад.Н.Н.Андреева Receiver of gradient of acoustic pressure
RU32348U1 (en) * 2002-09-11 2003-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "АСКПро" Combined Acoustic Receiver
RU2403684C1 (en) * 2009-10-23 2010-11-10 Александр Евгеньевич Светославский Combined acoustic receiver
CN102071927B (en) * 2011-01-27 2013-04-03 西北工业大学 Piezoelectric ceramic electro-acoustic transducer with cylindrical ring structure
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
RU190346U1 (en) * 2018-10-23 2019-06-28 Галина Михайловна Волк Combined digital acoustic receiver

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1732500A1 (en) * 1990-04-04 1992-05-07 Акустический институт им.акад.Н.Н.Андреева Receiver of gradient of acoustic pressure
RU32348U1 (en) * 2002-09-11 2003-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "АСКПро" Combined Acoustic Receiver
RU2403684C1 (en) * 2009-10-23 2010-11-10 Александр Евгеньевич Светославский Combined acoustic receiver
CN102071927B (en) * 2011-01-27 2013-04-03 西北工业大学 Piezoelectric ceramic electro-acoustic transducer with cylindrical ring structure
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
RU190346U1 (en) * 2018-10-23 2019-06-28 Галина Михайловна Волк Combined digital acoustic receiver

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE45823E1 (en) System and method of acoustic doppler beamforming
US3852708A (en) Multiple element phased array with shaded sub-element groups
US3873958A (en) Acoustic beam former
RU2803016C1 (en) Method for forming a unidirectional characteristic of a vector-scalar multicomponent receiver
RU2803017C1 (en) Method for forming a unidirectional characteristic of a vector multicomponent receiver
RU2816668C1 (en) Method of generating a directional characteristic of a vector-scalar multicomponent receiver
US3464056A (en) Apparatus for displaying the direction of incident plane waves
RU2144200C1 (en) Process of direction finding of radio signals and multichannel direction finder
Brown et al. Cylindrical transducer for producing an acoustic spiral wave for underwater navigation (L)
RU2802838C1 (en) Vector-scalar multicomponent receiver
JP2007240487A (en) Ultrasonic phased array echo sounder transducer
JP2007127561A (en) Ultrasonic transducer
Smith et al. Steering vector sensor array elements with linear cardioids and nonlinear hippioids
JP5991505B2 (en) Transmitter / receiver and three-dimensional measuring apparatus using the same
JP5164218B2 (en) Ultrasonic phased array transducer
RU2179730C1 (en) Direction finder of sonar navigation system with ultrashort base
JP7238516B2 (en) Sonar device and target detection method using the same
CA2268415A1 (en) Single element ultrasonic collimating transducers and a method and apparatus utilizing ultrasonic transducers in 3d tomography
US11630205B2 (en) Acoustic dual-frequency phased array with common beam angles
WO2019132726A1 (en) Multiple frequency side-scan sonar
Sarangapani Multi-frequency phased array transducer for ADCP applications
JP5055703B2 (en) Direction measurement method, direction measurement method and underwater acoustic measurement buoy
Nair et al. Left-Right ambiguity resolution for coprime sparse arrays
CN109975743B (en) Cross-spectrum direction finding method for line spectrum target through co-prime array
JP5263834B2 (en) Underwater image acquisition device