CC BY
46
напряжения подвержена влиянию паразитных вибраций и толчков, которые присутствуют в условиях эксперимента. Применение фильтра нижних частот позволяет практически устранить влияние паразитных механических помех. Влияние помех после фильтра проявляется только при ударах непосредственно по корпусу датчика.
УДК 621.37/39:534
ДИСТАНЦИОННАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДНОЙ
БИОСИСТЕМЫ
И.А. Кириченко
Таганрогский государственный радиотехнический университет Г. Таганрог, ГСП-17а, Некрасовский, 44, кафедра ЭГА и МТ Тел. (86344) 6-17-95, E-mail: [email protected]
Проведение комплексных исследований особенностей поведения биологических объектов в водной экосистеме связано с дистанционной оценкой состояния водной среды. Традиционным для такого исследования является дистанционное зондирование водной среды с целью измерения обратного объемного рассеяния звука в воде, которое всегда содержит обширную информацию о неоднородностях среды распространения звука.
Анализируя методы исследований водной экосистемы [1, 2] можно заключить, что наиболее удобным для большинства задач дистанционной оценки является эхолотный метод наблюдения с использованием в качестве источника звука параметрической излучающей антенны. Преимуществами его являются возможность точного измерения координат биологических объектов и неоднородностей водной экосистемы, вызывающих обратное рассеяние звука, непрерывная регистрация в процессе исследований на ходу судна при предельно малых (0,5-1 м) глубинах, широкий частотный диапазон измеряемых параметров, что является немаловажным при исследовании таких объектов как звукорассеивающие слои [3].
В рамках исследования особенностей дистанционной оценки состояния водной экосистемы было проведено измерение амплитудных характеристик поля звукового давления волны разностной частоты параметрической излучающей антенны [5].
На рис. 1 представлены экспериментально измеренные осевые распределения амплитуды звукового давления волны разностной частоты для параметрической антенны с диаметром преобразователя накачки d = 18 мм, средней частотой накачки f = 1,1МГц для значения разностной частоты 60кГц.
С целью проверки результатов измерений были проведены расчеты характеристик параметрической антенны по известным методикам [3]. На рис. 2 приведены рассчитанные осевые распределения амплитуды звукового давления волны разностной частоты для параметрической антенны с такими же значениями параметров, что и в эксперименте.
Видно, что изменение скорости звука на 4 % приводит к изменению амплитуды звукового давления волны разностной частоты на 18 % [1].
На рис. 3 приведены частотные зависимости амплитуды звукового давления отраженного сигнала волны разностной частоты в диапазоне частот 5-30 кГц. Кривая 1 соответствует зависимости, измеренной при отражении от плоского стального листа размером 1,0х1,5м и толщиной 2мм, расположенного на расстоянии 3м от
поверхности преобразователя накачки, и имеет характерный для частотной характеристике при отражении от акустически жесткой границы вид [3].
Анализ частотной зависимости при отражении от гидродинамического потока (кривая 2) позволяет сделать вывод о том, что, очевидно, минимальный масштаб неоднородностей создаваемого потока соизмерим с длиной волны разностной частоты в диапазоне 20-30кГц.
1_50_100
1500
1520 с-м/с
>
у
/
Рис. 1. Экспериментальная зависимость амплитуды звукового давления на оси высокочастотной параметрической антенны ¥=60 кГц (а) и распределение скорости звука вдоль трассы распространения (б).1-с=1500м/с, 2-с=с(х).
Рис. 2. Зависимость амплитуды звукового давления на оси параметрической антенны ¥=60 кГц (а) от распределения скорости звука вдоль трассы распространения (б).1-с=1500 м/с, 2-с=с(х).
Р,Па
Рис. 3. Частотная зависимость амплитуды звукового давления отраженного
сигнала.
На рис. 4 приведена экспериментально измеренная индикатриса рассеяния волны разностной частоты Е=30кГц на гидродинамическом потоке (и=3м/с) [5]. Анализ угловой зависимости рассеяния волны разностной частоты позволяет сделать вывод о хорошем совпадении результатов измерений с рассчитанными теоретически в [6] индикатрисами рассеяния волны на поле пульсаций скорости потока. При этом можно отметить, что уровень рассеяния вперед (0 =0°) превышает уровень рассеяния назад (0=180°) примерно на 8 дБ. Индикатриса рассеяния при угле 0=90° имеет минимум, что совпадает с выводами, сделанными в [6].
Дистанционное зондирование водной экосистемы представляется важным направлением решения задачи экологического мониторинга и параметрические антенны в этой области являются незаменимым и уникальным инструментом для исследовательских целей.
Р/Р„
1,0 / 904 1 0°
180°
Рис. 4. Экспериментальная индикатриса рассеяния от неоднородного потока.
ЛИТЕРАТУРА
1. .Воронин В.А., Кириченко И.А. Использование параметрического гидролокатора для экологических исследований донных осадков // Сб. тез. докл. МНТК " ХХ Гагаринские чтения", М., МГАТУ. 1994. стр.12-13.
2. Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка: В 2-х т. Т. 1./ Пер. с англ. М.: Мир,
1987.
3. Новиков Б.К., Тимошенко В.И. Параметрические антенны в гидролокации. Л.: Судостроение, 1990.
4. Воронин В. А., Кириченко И. А. Моделирование поля скорости звука в стратифицированной среде // Электромеханика, 1995, №4.стр. 96-98.
5. Воронин В. А., Кириченко И. А., Тарасов С. П., Тимошенко В. И. Исследование характеристик параметрических антенн в неоднородной стратифицированной среде / В кн. Технические средства исследования Мирового океана / Под ред. Г. П. Турмова, Ю. Н. Кульчина.-Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1996. стр. 78-84.
6. Красильников В. А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику . М.: Наука, 1984.
УДК 621.37/39:534
ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
И.А. Кириченко
Таганрогский государственный радиотехнический университет Г. Таганрог, ГСП-17а, Некрасовский, 44, кафедра ЭГА и МТ Тел. (86344) 6-17-95, E-mail: [email protected]
Повышение качества и производительности процесса получения информации о состоянии биологических сред непосредственно связано с качеством аппаратуры применяемой для диагностики. Важным элементом ультразвуковой медицинской диагностической системы является усилитель мощности, основной задачами которого являются: передача электрической мощности ультразвуковому преобразователю и согласование выходных цепей диагностической системы с нагрузкой.
В основу структурной и электрической принципиальной схем усилителя мощности (УМ) положены рассмотренные в [1, 2] двухтактные и полумостовые схемы УМ. Лабораторные исследования макета УМ показали, что для повышения надежности необходимо учесть ряд специфических вопросов, связанных как со схемотехническими решениями УМ, так и с особенностями его работы. Анализ переходных процессов коммутации показал, что на этапе переключения транзисторы УМ оказываются открытыми и через них проходят "сквозные" токи. Такой режим является опасным для двухтактных схем [1]. Устранить "сквозные" токи можно только задержкой включения одного транзистора по отношению к другому. Для этого в цепи управления УМ вводится принудительная пауза, длительность которой больше времени рассасывания основных носителей заряда в транзисторах.
Другой особенностью структуры УМ является защита от перегрузки по току и короткого замыкания. Защита позволяет исключить превышение тока коллектора мощных транзисторов оконечного каскада УМ сверх допустимого значения как в установившемся, так и в переходном режимах УМ. В этой схеме импульсы напряжения с датчика тока через резистивный делитель напряжения поступают в базу транзистора, который в исходном состоянии закрыт. Параллельно выходному плечу делителя подключен конденсатор, который устраняет колебательный процесс на вершине импульсов, поступающих с датчика тока. Делителем устанавливается заданное значение амплитуды импульсов напряжения, пропорциональных амплитуде импульсов коллекторного тока транзисторов УМ. Если амплитуда импульсов
