CC BY
45
скольких углов (падения -апад и прохождения - апр ) приведены в табл.3. В качестве первой среды взята вода, в качестве второй - ил.
Таблица 2
Соответствие расстояний наклона к и углов наклона АПА
h, м аКр, град.
0,5 49,3
1 66,7
5 88,1
25 89,1
Таблица 3
Величины коэффициентов прохождения W и отражения V для различных
углов падения
апад (град.) ап р (град.) R отр. T прох.
49,3 51,1 0,22 0,81
66,7 70,6 0,19 0,79
85,1 1 1,3
89,1 1 1,3
Таким образом, представлена методика учета влияния среды распространения и диагностируемой среды на основные характеристики системы "акустическая параметрическая антенна - донные осадки" при работе с акустическими параметрическими антеннами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Muir T.G. The Potential of Sonar Survers in Marine Archeology, Applied Receach Laboratories Prospertus, June, 1971.
2. Muir T.G., Adair R.S. Potential Use of Parametric Sonar in Marine Archeology, J.Acoust.Soc.Amer., 1972.
Ю.В. Белоус, С.В. Козловский
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ РАЙОНОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОНОСТАТИЧЕСКОГО И ПОЛИСТАТИЧЕСКОГО МЕТОДОВ ЛОКАЦИИ
В современных условиях вопросы экологии все интенсивнее занимают главенствующие позиции среди актуальных проблем человечества. Сложившаяся ситуация с глобальным изменением климата на Земле, увеличением озоновых дыр, масштабными катастрофами с тяжелейшими экологическим последствиями заостряет все многообразие граней нерешенных проблем и вновь появляющихся вопросов, которые требуют оперативного решения.
Очень многообразен спектр проблем, решаемых наукой экология. Одна из та-
ких проблем - мониторинг водных районов. С помощью такого мониторинга предлагается оперативно контролировать наличие загрязняющих примесей в воде, и в случае их обнаружения, подать предупреждающий сигнал для более детального исследования и принятия соответствующих мер. Мониторинг может выполняться автоматической системой, которая с заданной периодичностью осуществляет контроль водного пространства. Принцип действия такой системы основан на измерении уровня реверберации, который будет меняться в зависимости от степени загрязненности среды. Как известно, реверберация включает в себя три составляющих: донную, поверхностную и объёмную. В нашем случае поверхностная и донная составляющие являются нежелательными. С целью их локализации предлагается использование высоконаправленных источников излучения. В зависимости от прозрачности воды и специфики решаемых задач, это могут быть или акустические, или световые излучатели. В качестве световых источников предлагается использовать лазер зеленого свечения, а в качестве акустического — параметрический гидроакустический излучатель.
Использование таких высоконаправленных излучателей позволяет осуществить прохождение энергии, в основном, параллельно и между плоскостями поверхности и дна водоема, тем самым, исключая или значительно уменьшая поверхностную и донную реверберации.
Данный мониторинг может быть выполнен несколькими способами. Рассмотрим способ моностатической локации. В центр контролируемой акватории помещают стационарную установку, на которой закреплены несколько приемных и излучающих антенн, обеспечивающих секторно-круговой обзор пространства, как показано на рис.1. По глубине установку выставляют на горизонт глубин, подлежащих контролю. В установке размещается аппаратура, обеспечивающая функционирование установки и связь с потребителями информации. Функциональный состав аппаратуры представлен на рис.2.
Рис. 1. Стационарная установка экологического мониторинга водного пространства методом моностатической локации
Канал связи может быть радио или проводным. При наличии проводного канала связи по нему может также передаваться электроэнергия, что приведет к значительному увеличению автономности функционирования установки. По каналу
связи устанавливают требуемую цикличность измерений. Аппаратура измеряет уровень объемной реверберации, усредняет его и в случае отклонений от среднего значения выдает по каналу связи тревожный сигнал.
Рис. 2. Функциональный состав аппаратуры установки экологического мониторинга водного пространства
В случае необходимости контролировать объем акватории больший, чем позволяет одна установка, возможно использование полистатического метода лока -ции. Использование такого метода экономически целесообразно, так как позволяет существенно увеличить зону контроля, а объем необходимой аппаратуры увеличивается лишь частично. Принцип такой аппаратуры заключается в том, что на границе зоны действия основной установки размещают дополнительные выносные приемные устройства, соединенные с основным блоком, как показано на рис. 3.
Характеристика направленности Излучающая антенна
Рис. 3. Стационарная установка экологического мониторинга водного пространства методом полистатической локации
В аппаратуре установки при реализации полистатического метода локации потребуется незначительное изменение программного обеспечения в обработке принимаемых сигналов и увеличение количества каналов приемных усилителей. Наглядно увеличение зоны контроля при полистатическом методе локации по срав -нению с моностатическим представлено на рис. 4 и 5. Графики рассчитаны в среде МаЛСАБ и демонстрируют вероятность зоны контроля установки экологического мониторинга. Масштаб координатной сетки 1:20 м.
При установке рассматриваемой системы в местах с подвижной водой возможен также и контроль скорости потока воды по доплеровскому смещению ревер -берации. Необходимо отметить недостатки системы, а именно: низкая чувствительность к слабым концентрациям вредных примесей, невозможность функционирования в местах с большой скоростью потока воды и необходимость пополне -ния источника энергии.
В статье использованы результаты выполнения работ на средства гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых ученых МК-1151.205.9.
Рис. 5. Вероятность зон контроля установки экологического мониторинга водного пространства методом полистатической локации
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ivansson S. "Shallow-water reverberation computations for bistatic geometries", FOA-R-98-00796-409-SE, June 1998.
2. Shepherd I. "Multistatic Sonar Operations - the Future of ASW?", Naval Forces. No.4. Vol. 21. 2000. P. 14.
