CC BY
34
Рис. 3. Оптическая картина, полученная при просвечивании образца МК ГГГ поляризованным светом
Из рассмотрения осциллограмм видно, что число эхоимпульсов в серии отражений и характер ее огибающей зависят от остаточных внутренних механических напряжений и могут использоваться при разработке УЗ-метолов контроля напряженного состояния МК ГГГ.
К ВОПРОСУ ОБ ИССЛЕДОВАНИИ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ГИДРОЛОКАТОРА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ МОНИТОРИНГА ВОДНОЙ СРЕДЫ
В.А. Воронин, Т.Н. Куценко С.П. Тарасов, В.И. Тимошенко, Чулков В.Л.
(ТРТУ, г. Гаганрог)
Работа посвящена исследованию фазовых характеристик многокомпонентного сигнала разностной частоты, генерируемого многокомпонентным сигналом накачки.
Внедрение параметрических антенн в гидроакустические комплексы расширили их возможности, в частности, в решении задач мониторинга водной среды. Использование параметрическим гидролокатором многокомпо-
149
нентного сигнала позволяет до двух раз повысить эффективность преобразования энергии волны накачки в энергию волны разностной частоты /1, 2/. Под многокомпонентным сигналом будем понимать сигнал, у которого частотный интервал между спектральными составляющими и амплитуды звукового давления одинаковы, начальная фаза спектральных составляющих равна нулю. В результате взаимодействия спектральных составляющих между собой генерируется волна разностной частоты (ВРЧ). Процесс генерации ВРЧ многокомпонентным сиг налом накачки описывает выражение /2/
где п - количество компонент в сигнале накачки; т - номер компоненты сигнала разностной частоты (- п- 1); Д*+я - амплитуды взаимодей-
где = б)к- а>к^т,(Ок,(Ок+т- частоты взаимодействующих компонент волн накачки; г - расстояние от излучателя до точки наблюдения; длина зоны затухания волны разностной частоты.
Исследования характеристик такого многокомпонентного сигнала показали, что при увеличении количества компонент в нем амплитуда звукового давления гармоник ВРЧ растет, достигает своего экстремального значения, а затем начинает уменьшаться 121.
Данная работа посвящена исследованию фазовых характеристик многокомпонентного сигнала разностной частоты, генерируемого многокомпонентной волной накачки. Под фазой будем подразумевать начальную фазу генерируемых составляющих сигнала ВРЧ, получающихся в результате последовательного взаимодействия компонент сигнала накачки между собой (для первой гармоники сигнала ВРЧ 1-ой со 2-ой, 2-ой с 3-ей, и т.д.; для второй гармоники 1-ой с 3-ей, 2-ой с 4-ой, 3-ей с 5-ой, и т.д.).
(1)
ствующих волн; Вк ;.+/Пкоэффициент, учитывающий параметры нелинейного взаимодействия волн. В нашем случае он равен
Іс'р
2
150
На рис. 1 представлены кривые, показывающие зависимости фаз сигналов ВРЧ и их разности на расстоянии z— /г. Рис. 1а показывает зависимость изменения фаз гармоник ВРЧ, образованных в результате взаимодействия различных компонент в десятикомпонентном сигнале накачки. Расчеты проводились для антенны, имеющей диаметр (/=0,3 м на расстоянии г= 1г. Кривая 1 - отображает изменение фазы генерируемых составляющих сигнала первой гармоники ВРЧ при взаимодействии между собой 1-ой и 2-ой, 2-ой и 3-ей, 3-ей и 4-ой и т.д. компонент в десятикомпонентном сигнале накачки. Нижняя боковая частота в спектре сигнала накачки принималась равной / = 100 кГц, разностная частота Р = 5 кГц. Кривая 2 описывает ту же зависимость, но для 7: =10 кГц, кривая 3 - для .Р =20 кГц, кривая 4 - для Р =30 кГц, кривая 5 - для =40 кГ ц. На рис 1,6 представлены изменения разности фаз тех же сигналов от номера взаимодействующих компонент в сигнале накачки для различных разностных частот. Кривые 1-5 соответствуют кривым на рис.1,а. Из них видно, что при десяти компонентном сигнале накачки и разностной частоте 7Г =5 кГц фаза сигнала при взаимодействии 1-ой и 2-ой, 9-ой и 10-ой компонент изменяется всего на 6°. Т.е., при генерации первой гармоники сигнала ВРЧ ее составляющие будут складываться с незначительным сдвигом фаз. Однако, при увеличении разностной частоты разница между фазами при взаимодействии 1-ой и 2-ой, 9-ой и 10-ой компонентами увеличивается. Так при Р = 10 кГц она составляет 10° , при /? =20 кГц - 17°, при Р =30 кГц - 36°, при Р =40 кГц - 49°. С увеличением разностной частоты и количества компонент в сигнале накачки изменение фазы сигнала ВРЧ между 1-ой и 2-ой, последней и предпоследней гармоническими составляющими сигнала накачки происходит интенсивнее, что окажет значительное влияние на формирование амплитудных характеристик гармонических составляющих ВРЧ. Таким образом, полученные фазовые соотношения объясняют характер изменения амплитуды звукового давления первой гармоники ВРЧ в зависимости от количества компонент в сигнале накачки. Она растет, достигает своего максимума, затем начинает медленно уменьшаться 12!. Исследование изменения фазы сигнала ВРЧ, образованного в результате взаимодействия различных компонент сигнала накачки, показали, что чем выше разностная частота, тем раньше начинается спад амплитуды звукового давления первой гармоники сигнала разностной частоты, что объясняется суммированием сигналов, полученных от взаимодействия различных компонент с различными сдвигами фаз, увеличивающимися с увеличением разностной частоты Р.
Для объяснения характера изменения амплитуды звукового давления ВРЧ были посчитаны изменения фаз составляющих генерирующих первую гармонику сигнала ВРЧ, образованных в результате взаимодействия различных компонент в многокомпонентном сигнале накачки на различных рас-
151
Всероссийская научная конференция с международным участием
стояниях от излучателя. На рис. 2 приведены кривые, посчитанные на расстоянии г- ^ > на Рис- 3 - на расстоянии z= 1(!, на рис.4 - на расстоянии г— Ыё. Анализ результатов расчетов, приведенных на рис. 1 - 4, позволяет проследить динамику получения первой гармоники ВРЧ при использовании в излучении десятикомпонентного сигнала накачки. Так на расстоянии
V
г- у2 , максимальное изменение фаз составляющих первой гармоники
ВРЧ равно «4° на частоте Р = 40 кГц ( а минимальное на /Г = 5 кГц -1 °), на расстоянии 14 на частоте Р =40 кГц оно равно 10° (минимальное /Г =5 кГц на 1,5°), на расстоянии г - 5^ на той же частоте - 28° (минимальное на р -5 кГц 6°), Таким образом, разность фаз между фазами генерируемых первых и последних пар компонент сигнала накачки растет с расстоянием, что можно объяснить особенностями формирования волны разностной частоты, ее амплитудными и частотными характеристиками. Так на
расстояниях г- и 2~ К0ГДа амплитуда звукового давления сигнала
разностной частоты достигает своего максимума /10/, изменения разности фаз незначительны, всего до 10°, Следовательно, генерируемые составляющие сигнала ВРЧ будут складываться с незначительным сдвигом фаз. При этом амплитуда гармонической составляющей сигнала ВРЧ будет достигать своего максимального значения. С удалением от излучателя разность фаз растет, что приводит к уменьшению амплитуды генерируемой (суммарной) гармоники сигнала ВРЧ.
Рис, 1. Изменение фаз (рис.1,а) и разности фаз (рис.1,6) сигнала ВРЧ, образованного в результате взаимодействия различных компонент в многокомпонентном сигнале накачки на расстоянии z= ]2.
152
б
Рис.2. Изменение фаз (рис.2,а) и разности фаз (рис.2,6) сигнала ВРЧ, образованного в результате взаимодействия различных компонент в многокомпонентном сигнале накачки на расстоянии z= /^/2 .
Рис.З. Изменение фаз (рис.3,а) и разности фаз (рис.3,6) сигнала ВРЧ, образованного в результате взаимодействия различных компонент в многокомпонентном сигнале накачки на расстоянии 1(1.
Рис.4. Изменение фаз (рис.4,а) и разности фаз (рис.4,6) сигнала ВРЧ, образованного в результате взаимодействия различных компонент в многокомпонентном сигнале накачки на расстоянии z- 5ld.
ЛИТЕРАТУРА
1. Eller A.J. Application of the URSD type F.-8 transducer assan acoustic parametric source / J. Acoust. Soc. Amer., 1974. - №56. - P. 1735-1739.
2. Куценко Т.Н. Исследование параметрических антенн с многокомпонентным сигналом накачки. - Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Таганрог: ТРТУ, 2000.
ОСОБЕННОСТИ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПРИМОРСКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГОРОДОВ.
Н.Н. Чернов (ТРТУ, г. Таганрог)
It is considered peculiarities of pollution scatter mathematical model construction for the case of point and continuous industrial sources. It’s represented the ways of moving pollution sources’ registration in common picture of cities’ atmosphere pollution.
В промышленных городах загрязнители, выбрасываемые в атмосферу различными стационарными и передвижными источниками, рассеиваются над территорией города в зависимости от преобладающих направлений и скоро-
154
