CC BY
87
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Парамонов А.Н., Иванов А.Ф., Колтаков В.Н., Соловьева Р.Н. Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде. Авторское свидетельство СССР №958868, 1982, БИ №34.
2. . ., . ., . .
измерителя профиля скорости звука. Депонированная рукопись, ВИНИТИ №685583 , 9 .
3. . ., . .
в жидкой среде. Авторское свидетельство СССР №146019, 1989, БИ №37.
4. . ., . . -
стых сред // Геология и геофизика. 1981. №7. С.81- 88.
5. . .
//
Известия АН СССР. Физика океана и атмосферы. Т.20. 1984. №2. С.199 - 203.
СПОСОБЫ АКУСТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННЫХ ГРУНТОВ И ОСАДКОВ
В.Н. Максимов
Изучение структуры дна морей, особенно в прибрежной и шельфовой зонах позволяет определять степень их покрытия илами и наносами, консистенцию отло-
,
полной экологической картины состояния водных бассейнов.
В настоящее время при исследовании донных осадков широко используют методы акустического зондирования [1,2], основанные на способности акустических сигналов отражаться и преломляться на границах раздела сред с различными акусти-
.
При этом используют в большинстве случаев обычные гидроакустические , . получить информацию о характере грунта (скадьный, илистый) и частично о толщи. -, .
В работе [3] показано, что расширить частотный диапазон измерений традиционных гидролокаторов можно, используя высшие гармоники излучаемого акусти-, . получать информацию не только о модуле, но и о фазе коэффициента отражения . -
, , .
Аналогичную информацию можно получить и при использовании локатора, описанного в работе [4], в котором для получения информации о характере грунта используют два низкочастотных разностных сигнала с частотами ^ и
Данным устройствам присущи, однако, недостатки, связанные с тем, что в них используют сигналы, отличающиеся по частоте в два раза. Условия распространения таких сигналов различны, что приводит к уменьшению дальности лоцирования и надежности получаемых результатов.
В работе [5] приведено описание локатора, в котором используют фазосвязанные сигналы, частоты которых относятся не как 1/2, а как п /(п+1), где п может быть равно 2, 3, 4...
На рис. 1 представлена функциональная схема локатора, на рис. 2 - эпюры напряжений, а на рис. 3 - спектрограммы сигналов в различных точках локатора.
Синхронизатор 1 вырабатывает видеоимпульсы U1, поступающие на вход запуска индикатора 2, а также на вход генератора радиоимпульсов 3, вырабатывающего радиоимпульс U2 с частотой заполнения /1, поступающий на входы делителей частоты 4 и 5, в которых происходит деление частоты сигнала и2 соответственно на п и т, где п и т - простые числа и т=п+1. Сигналы из и и4 с частотами /2=/1/п и /3=/1/т поступают на сумматор 6, а с его выхода напряжение и5 после усиления че-7 8,
акустический сигнал ив, содержащий две спектральные составляющие и7 и ив с частотами /2 и /3, находящимися в полосе рабочих частот преобразователя 8. Для момента излучения для сигналов и7 и ив можно записать:
и7=А1 и3=и7тах ■сов((т14+ф1)/п),
ив=А2 и4=ивтах сов((т14+ (р1)/т),
где А 1,2 - постоянные множители, учитывающие коэффициенты передачи преобразователя 8 для частот /2 и /3.
Рис. 1
Пройдя расстояние г, акустические сигналы и7 и ив достигают поверхности объекта, отражаются от него, претерпевая при этом изменения Фазы а2 и а3, проходят еще раз расстояние г и достигают преобразователя 8, преобразующего их в электрические сигналы и9 и ШО, проходящие через коммутатор 7 и поступающие на входы фильтров 9 и 10, настроенных соответственно на частоты /2 и /3. При этом дополнительный Фазовый сдвиг для сигналов и9 и и10 будет равен сумме угла в, характеризующего задержку сигналов при прохождении расстояния 2г и углов а2 и а3. Причем
в1=2г (2п)/Х2, /32=2г (2л)/Х3,
Х2=2л-с/а>2=2пс ■п/ю1, Х3=2п-с/а>3=2лс т/ю1,
откуда
и9=В1 и7тах со^'(а>14/п+ф1/п+а2+2гсО>1/сп), и10=В2ивтах -со8(ш14/т+р1/т+а3+2г■ю1/ст),
где В1,2 - постоянные множители, учитывающие ослабление сигналов и7 и ив в среде лоцирования и коэффициенты передачи акустических сигналов в электрический сигнал преобразователем 8 для частот /2 и /3,
а2=агс 4%[!тк(/2)/Кек(/2)], а3=агс tg[mk(f3)/Rek(f3)], где к(/2), К(/3) - модули комплексных коэффициентов отражения сигналов с часто/2 /3 . /2 /3 ,
считать, что А1~А2, В1~В2. Сигналы и9 и и10 пропускают затем через умножители частоты 14 и 11 с коэффициентами умножения соответственно п и т и через усилители - ограничители 15, 12 и подают на входы фазового детектора 13. Сигнал и9 подают также на сигнальный вход индикатора 2 и по нему судят о наличии объекта в канале лоцирования. Сигнал и15 с выхода фазового детектора поступает на второй сигнальный вход индикатора и характеризует импеданс отражающей поверхности .
111 К »
II? оппллппл
из ииииииии 0 П Г]
114 и ии и 0 П С\,
N5 и и и П П л
иэ у \} \] Г\ л л
1 МП И и и
ии П П Г) ,
1112 и и и 0 (1 П П
ШЗ и и и и ^ (1(1 (1(1 (1(1(1
ин ■ИИш ^ (1(1 (1(1 (1(1(1
1115 Г 1
Рис. 2
ЭН:
5Н, ЭИ,„
. 3
Неодинаковые постоянные фазовые сдвиги напряжений и13 и и14, имеющие место при прохождении сигналов ГО и и4 через электронные цепи локатора, устраняют перед работой при калибровке локатора путем введения в один из каналов
.
На входах фазового детектора формируются сигналы Ш3, и14 с одинако-/1 :
и13=и13тах с:о8(п(ю14/п+ф1/п+а2+2г-т1/сп)) =
= и13тах cos(ю14+ ф1 + а2п+2г -ю1/с),
и14=и14тах ■cos(m ■(ю14/т+(р1/т+а3+2г■ю1/ст) =
= и14тах со8(а>14+ф1+2г■ю1/с+а3т).
Разность фаз между ними равна в=а2п+а3т , а сигнал и15 на выходе фазового детектора равен
и15=Б сов(а2 п - а3 т), т. е. определяется разностью фаз между сигналами и13 и и14 (Б - это коэффициент
, ). Если частоты /2 и /3 достаточно близки друг к другу, так чтобы а2~а3~а то окончательно получим что и15=Бсо8а, т. е. сигнал и15 однозначно характеризует изменение фазы сигнала при отражении от лоцируемого объекта.
, , а2=а3=а=1в0°\\ и15 = -Б, для акустически жесткой поверхности а2=а3=о=0°и Ш5=+Б. Для импедансных поверхностей с промежуточными значениями 0°<а< 180° сигнал и15 будет находится в пределах -Б<и15<+Б и однозначно характеризовать величину а.
В работах [6,7] приведено описание параметрического локатора, в котором дополнительно введен режим работы с фазосвязанными сигналами с частотами, отличающимися менее чем в два раза, что позволяет получать дополнительную информацию об импедансе донных осадков.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. . ., . ., . . -нологии. - Л.: Гидрометиздат, 1972.
2. Клей К., Медеин Г. Акустическая океанография. - М.: Мир,1980. - 580с.
3. . ., . ., . . -
эффициента отражения образцов. Авт. свид. №1196754 опубл. 08.08.1985 г.
4. . ., . . -
стической жесткости. Авт. свид. №1827654 опубл. 13.10.1992 г.
5. . ., . ., . ., . . -
импульсный локатор. Патент РФ №2158007 опубл. 20.10.2000 г.
6. . ., . ., . . -
катор. Патент РФ №2205420 опубл. 27.05.2003 г.
7. . ., . ., . . -
катор // Известия ТРТУ. Таганрог. 2003. №6 (35).
ПРИМЕНЕНИЕ СТАЦИОНАРНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В МОРЕ И НА СУШЕ
В.П. Дёмкин, В.А. Довгун, А.А. Колмаков,
С.Н. Левушкин, И.М. Приходько, ОХ. Успенский
Северные воды западной Европы и России все еще нельзя назвать самым безопасным резервуаром в мире. Анализ состояния захоронений радиоактивных отходов показывает высокий уровень радиоактивной опасности. Вымываемые придонными течениями продукты захоронений радиоактивных отходов представляют угро-
