CC BY
52
Воронин Василий Алексеевич E-mail: ehamt@fep.tsure.ru
Kirichenko Igor Alekseevich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”
Taganrog Institute of Technology - Southern Federal University E-mail: igork@fep.tsure.ru
44, Nekrasovsky, Taganrog, GSP-17-a, 347928, Russia, Ph.: +7 (8634)-37-17-95
Pivnev Petr Petrovich
E-mail: pivnev@land.ru
Voronin Vasily Alekseevich
E-mail: ehamt@fep.tsure.ru
УДК 534.232
Д. А. Кравчук
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ АНТЕНН ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА МЕЛКОВОДНЫХ
РАЙНОВ МОРЯ
Экспериментально рассмотрена возможность селективного возбуждения низина мор в мелком море для дистанционного зондирования водной экосистемы. Полученные результаты позволили сделать вывод о возможности возбуждения в акустическом волноводе в условиях мелкого моря низших мод в широкой полосе частот при соответствующем наклоне акустической оси параметрической излу-.
; .
D. A. Kravchuk
EXPERIMENTAL RESEARCHES OF PARAMETRIC AREAS FOR ECOLOGICAL MONITORING OF THE FINE SEA
Results of natural measurements of vertical distributions for distanse researchning woter's ecosystem. On the basis of the received results it is possible to make the conclusion about an opportunity of excitation in an acoustic wave guide in conditions of the fine sea of the lowest styles in a wide strip of frequencies at the appropriate inclination of an acoustic axis of the parametrical radiating aerial.
Ecology; selective excitation of modes.
Развитие технических средств экологических исследований и повышение требований к проведению экологического мониторинга водной экосистемы приводит к расширению круга решаемых с помощью акустических средств задач, поиску новых методов разработки аппаратуры, математических и физических моделей .
формирования акустического поля в мелком море, возможности управления селективным возбуждением низших мод параметрическим излучателем и возможности
обнаружения объектов на больших расстояниях, при условиях волноводного рас.
в волноводе описаны в [1,2], но эти эксперименты носили качественный характер, модовый состав поля в них специально не анализировался.
Экспериментальные исследования в рамках представленной работы проводились в акватории Таганрогского залива Азовского моря. Согласно методике экспериментальных исследований было проведено исследование профиля дна по трассе волноводного распространения звука. Для этого использовалась многофункциональная адаптивная акустическая система [3]. На рис. 1 показан профиль дна на трассе распространения акустических сигналов. Видно, что глубина по трассе изменялась от 3,5 до 2,3 м. Из полученных результатов измерений профиля дна на трассе был сделан вывод о том, что данная трасса пригодна для проведения натурных исследований волноводного распространения звука.
В качестве искусственной цели использовался уголковый отражатель с радиусом эквивалентной сферы 2 м на частоте 30 кГ ц.
Измерение вертикального распределения звукового давления волны разност-, , звука, проводилось с помощью вертикальной линейной приемной антенны 13-20, собранной из измерительных цилиндрических гидрофонов, расположенных на
0,5 . 0,25 ,
заглубление последнего гидрофона составляло 2,75 м. Антенна накачки параметрического излучателя располагалась на глубине 1,5 м от поверхности. При проведении измерений волнение моря составляло 2 балла. Схема проведения измерений . 2.
На рис. 3 показана запись, полученная при регистрации принятых эхосигна-лов от цели. В поле записи электронного регистратора отчетливо видна линия 1, соответствующая изменению положения уголкового отражателя (радиус эквивалентной сферы 2 м) при его постановке в точку измерения. В окне 2 в реальном масштабе времени отображается амплитуда принятых эхосигналов. В процессе настройки технических средств и оборудования подобная регистрация позволила выделить сигнал от цели, сопровождать цель в процессе ее постановки и определять дистанцию от излучающей антенны параметрической гидроакустической системы до цели.
Рис. 1. Профиль дна на трассе распро- Рис. 2. Схема измерения вертикаль-
странения акустических сигналов ного распределения звукового давления
На рис. 4 и рис. 5 приведены графики вертикальных распределений звукового давления по глубине волновода, полученные в результате экспериментальных исследований, для сигнала с частотой 20 кГц для различных углов наклона антенны накачки. Минимумы наблюдаются не только вблизи поверхности, что объясняется акустически мягкой границей раздела, но и вблизи дна, что, очевидно, объясняется сильной загазованностью донного ила.
Рис. 5 характеризует вертикальное распределение звукового давления сигнала с частотой 20 кГц на расстоянии 225 м, при наклоне антенны +5° к поверхности воды. Поведение амплитуды звукового давления с глубиной неравномерное, что позволяет предположить существование многомодового распространения на этой .
Рис. 3. Регистрация принятых эхо-сигналов
На рис. 4 видно, что возбуждается первая мода, на рис.5 -. , что происходит кана,
также судить по абсолютным значениям ,
которые оказались , -
ном поле [4].
Дистанционное зондирование водной -
ляется важным направлением решения -
го мониторинга и па-
ны в этой области
являются незаменимым и уникальным инструментом для исследовательских целей. На основании полученных результатов можно сделать заключение о возможности возбуждения в акустическом волноводе в условиях мелкого моря низших мод в широкой полосе частот при соответствующем наклоне акустической оси параметрической излучающей антенны.
Рис. 4. Вертикальное распределение звукового давления ¥_=20 кГц, угол ¡-0
наклона -5
. 5. -
ние звукового давления ¥_=20 кГц, угол 0
наклона +5
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гаврилов AM., Тарасов С.П., Пояркова В.А., Новиков Б.К Работа параметриче-
ской антенны в условиях мелкого моря // Прикладная акустика. Таганрог: ТРТИ, 1985. Вып. XI. С. 110-116.
2. Воронин В А., Тарасов С.П., Тимошенко В.Н. Гидроакустичес кие параметрические системы. - Ростов-на-Дону: Ростиздат, 2004. - 400 с.
3. Кириченко И.А., Раскита М.А. Задача синтеза адаптивных акустических систем.
Нелинейная гидроакустика // Труды конференции. - Ро стов-на-Дону: Ростиздат, 2006. - С.40-46.
4. Краечук ДА. Куценко AM. Экспериментальное исследование модового распро-
странения сигнала в мелком море // XVIII сессия Российского акустического общества. 2006. Т.2. - С.214-217.
Кравчук Денис Александрович
Технологический институт Южного Федерального университета в г.Таганроге E-mail: denik545@vandex.ru
347928, Россия, г.Таганрог, ГСП 17А, пер. Некрасовский, 44 Тел.: 8(8634) 37-17-91
Kravchuk Denis Alexsandrovich
Taganrog Institute of Technology - Southern Federal University E-mail: denik545@vandex.ru
44, Nekrasovsky, Taganrog, GSP-17-a, Russia, Ph.: +7 (8634)-37-17-95 УДК 534.23
Б. А. Касаткин, H. В. Злобина, Л. Г. Стаценко, Д.В. Злобин
ПРИДОННАЯ ВОЛНА И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ВЕРХНЕГО СЛОЯ МОРСКОГО ДНА
На основе обобщенной теории отражения сферической волны от импеданс-ной границы раздела доказано существование пограничного звукового канала и локализованной в нем придонной волны. Определены характеристики придонной волны и оптимальные условия ее возбуждения. Показана возможность использования придонной волны для визуализации верхнего слоя морского дна на определен, -чения над дном.
Нормальная волна; полное внутреннее отражение; обобщенная теория отражения; придонная волна; пограничный звуковой канал.
B.A. Kasatkin, N.V. Zlobina, L.G. Statsenko, D.V. Zlobin SUBBOTTOM WAVE AND PROSPECTS OF ITS APPLICATION FOR ECOLOGICAL MONITORING THE TOP LAYER OF SEA BOTTOM
On basis of generalized theory of reflection of spherical wave from impedance interface the existence of boundary sound channel and subbottom wave localizing in it is
