CC BY
38
Краткие сообщения
УДК 534.222
В.А. Воронин, М.Н. Чернов
ПОРТАТИВНЫЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГИДРОЛОКАТОР ДЛЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
АЗОВСКОГО МОРЯ
Таганрогский государственный радиотехнический университет,
347928, г. Таганрог, ГСП-17А, пер.Некрасовский, 44, каф. ЭТА и МТ, тел.: (86344) 61795, e-mail: [email protected]
Исследование донных осадков мелких морей, каким является Азовское море, может дать общую картину экологического состояния водоёма и прилегающих к нему территорий. Основная масса загрязняющих веществ поступает в водоём со стоками рек и с выбросами промышленных предприятий в виде атмосферных осадков. Распределение осадков в море неравномерно и обуславливается движением воды. Современные условия Азовского моря характеризуются замкнутостью, слабым прибоем и слабыми течениями что привело к образованию мощных толш илистых напластований. Для Таганрогского залива их средняя толшпна составляет 6-7 метров увеличиваясь к устью до ] 0 метров и более, при этом ежегодное накопление осадков около 1 мм в год [1 ].
Современные донные осадки Азовского моря отличаются сложным химическим и гранулометрическим составом. В связи с тем, что донные осадки представлены илами, то при их перемешивании, за счёт течений, происходит переход загрязняющих веществ в раствор, изменяя качество и повышая мутность воды. Донные осадки Азовского моря в значительной степени обогащены органикой и загрязнены тяжёлыми металлами, нефтепродуктами и пестицидами, что способствует повышению концентрации названных загрязнителей в воде и особенно в придонных слоях.
Использование традиционных гидрофизических и гидроакустических приборов для исследования придонных и донных слоев в условиях мелкого моря не представляется возможным из-за трудности получения узконаправленных локационных систем с малогабаритными антеннами и автономным питанием.
Наиболее приемлемым для решения этой задачи является использование нового класса гидроакустической локационной аппаратуры обладающей набором положительных качеств излучающих параметрических антенн. Известно, что обычные протяженные источники (такие, как дифракционные антенные решетки) могут формировать узкие диаграммы направленности, угловая ширина которых тем меньше, чем больше число длин волн, укладывающихся на длине излучателя. В случае параметрического излучателя число длин волн разностной частоты, укладывающихся на длине области взаимодействия, очень велико, и угловая ширина диаграммы в реальных устройствах обычно не превышает нескольких градусов.
Среди других качеств параметрического излучателя можно отметить практически полное отсутствие боковых лепестков в диаграмме направленности. Ее форма определяется главным образом продольным распределением амплитуд вы-
Краткие сообщения
сокочастотных волн, которые плавно уменьшаются при удалении от преобразователя накачки по экспоненциальному (из-за диссипации) или более сложному (вследствие дифракции затухания) закону.
Изменяя частоты f ,/2 электрических сигналов в пределах резонансной кривой преобразователя накачки, можно добиться плавной перестройки частоты F а широких пределах (коэффициент перекрытия достигает 300 и более).
Исследование параметрическими антеннами придонных и донных отложений в основном связанно с определением коэффициента обратного объёмного рассеяния. Правильное его определение на различных частотах возможно при одинаковом озвучивании объёма на этих частотах, и только параметрические антенны (из-за того, что их характеристика направленности не зависит от F) обладают этой возможностью.
Все эти свойства позволяют практически реализовать параметрические антенны и преобразователи, обладающие широкой полосой рабочих частот, малыми габаритами, постоянной и гладкой характеристикой направленности на различных частотах. Уровни излучения порядка нескольких десятков тысяч паскалей позволяют создавать параметрические гидроакустические приборы для активной локации и передачи широкополосной информации, измерительные приемно-излучаюшие комплексы и др.
Нами разработан малогабаритный параметрический гидролокатор с автономным питанием для непрерывного исследования морского дна с борта маломерного судна с обработкой результатов на ЭВМ типа NOTEBOOK, структурная схема которого представлена на рисунке.
излучающая
антенна
Предварительный усилитель, фильтры высоких и низких частот, а также временная автоматическая регулировка усиления объединены в одной микросхеме фирмы ANALOG DEVICE - AD 604, позволяющей получить следующие характеристики приёмного тракта:
- коэффициент усиления равен Kj. = 1,25-^-375;
- суммарный коэффициент ослабления ФВЧ и ФНЧ равен 12 дб. Формирователь сигналов собран по традиционной схеме и обеспечивает
создание двух сигналов различной частоты. Кроме этого, для расширения возможностей системы и осуществления плавной подстройки на резонансную частоту реализуется возможность непрерывного изменения частоты в диапазоне 28 кГц. Формирователь сигналов осуществляет также регулировку ВАРУ и оказывает од-
но из управляющих воздействий на ЭВМ.
Усилители мощности, следующие за формирователем сигналов, выполнены на основе транзисторов типа К Т827 А и обеспечивают необходимую величину мощности, подаваемую на излучающую антенну, которая представляет собой многоэлементную решётку на основе пьезокерамических преобразователей.
Согласующий усилитель доводит величину сигнала, поступающего с микросхемы АО 604 на АЦП, до необходимого для его работы значения.
Блок АЦП осуществляет оцифровку полученного аналогового сигнала для возможности дальнейшей его обработки на ЭВМ.
ЭВМ осуществляет арифметико-логическую обработку полученного в результате сигнала, сравнение его с образцами и выдачу окончательного заключения по результатам исследования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1997 году». Ростов-на-Дону, 1998.
