Прохождение волны разностной частоты через нестационарную структуру газовых пузырьков в воде Текст научной статьи по специальности «Физика»

Фс2 - определяется аналогично по (4);

\|/n - фазовый фронт на приемной антенне, создаваемый слоем рассеивателей.

ППФ и ОПФ - прямое и обратное преобразование Фурье соответственно.

АУс =Дс2 -Дс1 = Аа- Г , (9)

АУо =Аа-г0. (10)

Используя описанную выше методику, было проведено численное моделирование для случая, когда точечный объект движется по синусоидальному закону:

r0 = rc - sin(0.25-т-j) + rc. (11)

Полученные результаты обработки рассеянных сигналов представлены на

. 5.

Анализируя полученные результаты, можно сказать, что метод спекл-интерферометрии позволяет получать изображение движущегося объекта при наличии неоднородных слоев. То есть акустическая локация с оценкой поля отраженной волны фазовым методом и последующей обработкой методом спекл-интерферометрии позволяет исследовать движение объектов, находящихся под слоем

.

антенна

Рис. 4. Модель искажения акустическо- Рис. 5. Результаты обработки рассеян-го сигнала слоем рассеивателей ных сигналов слоем рассеивателей

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Смарышев М. Д. , Добровольский Ю. Ю. Гидроакустические антенны. Справочник. - Л.: Судостроение, - 1984.

2. Зуйкова Н. В., Кондратьева Т. В., Свет В. Д. Акустическое изображение объектов, движущихся под неоднородным слоем // Акустический журнал. 2003.Т. 49. №2.

3. Зуйк ова Н. В., Кондратьева Т. В., Свет В. Д. Определение расс тояния до объекта, находящегося под слоем рассеивателей звука // Акустический журнал. 1997. Т.43.

2.

ПРОХОЖДЕНИЕ ВОЛНЫ РАЗНОСТНОЙ ЧАСТОТЫ ЧЕРЕЗ НЕСТАЦИОНАРНУЮ СТРУКТУРУ ГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ В ВОДЕ

И. А. Кириченко, С. С. Коновалова

Экспериментальные исследования поперечных распределений поля параметрической антенны при прохождении волны разностной частоты через нестационарную структуру газовых пузырьков в воде проводились в заглушенном измери-

.

, -

стном слое водной акватории. Измерительный гидрофон находился за пределами слоя газовых пузырьков. Результаты исследований показали, что полученные поперечные распределения представляют собой результат влияния нескольких механизмов на процесс формирования волны разностной частоты.

В процессе акустического зондирования практически всегда приходится учитывать различные неоднородности, находящиеся в водной среде: различные мик, , , ,

, ,

слоев под воздействием ветра и т.д. Газовые пузырьки, твердые частицы и живые организмы неоднородно распределены по глубине океана. Пузырьки воздуха находятся непосредственно под поверхностью воды и образуют слой, толщиной 20 - 30 м [1-3]. Поэтому в реальных океанологических условиях возникает необходимость исследования влияния такого типа неоднородностей на поле волны разностной частоты (ВРЧ).

В работе представлены результаты экспериментальных исследований, основной задачей которых являлось исследование влияния нестационарной структуры газовых пузырьков в области нелинейного взаимодействия параметрической антенны на прохождение акустической волны. Экспериментальные исследования проводились в заглушенном гидроакустическом бассейне. В процессе измерений амплитудных характеристик поля ВРЧ и при обработке результатов экспериментов учитывались правила и методики, используемые в линейной акустике, радиоизмерениях, и особенности измерения звукового давления ВРЧ [4, 5].

На рис. 1 показаны поперечные распределения амплитуды ВРЧ для значений частот 8, 16 и 32 кГц, измеренные на расстоянии 3м от антенны в однородной среде. Они имеют характерный для таких распределений вид: амплитуда ВРЧ повышается с , -

.

На рис. 2 показаны поперечные распределения амплитуды ВРЧ для тех же , 3

структурой газовых пузырьков в области нелинейного взаимодействия Измерительный гидрофон в этом случае располагался за пределами неоднородного слоя газовых , -. -тат влияния нескольких механизмов на процесс формирования ВРЧ: нерезонансного рассеяния ВРЧ на слое, поглощения акустической энергии ВРЧ и исходных волн на, ,

воздушных пузырьков и параметра нелинейности водной среды в слое.

, , , сравнению с результатом взаимодействия в однородной среде на 8 - 10 дБ. Такое , , , также влияние и на поперечное распределение исходных волн накачки, показанное на рис.3.

На рис. 3,а показано поперечное распределение волны накачки с частотой 160 кГц в однородной среде, а на рис. 3,6 - поперечное распределение волны, прошедшей через слой газовых пузырьков. Видно, что исходная волна накачки ослаблена примерно на 5 дБ.

Во всех рассматриваемых экспериментах проводился постоянный контроль , . параметров поперечного распределения амплитуды звукового давления ВРЧ использовалось как стандартное измерительное оборудование, так и измерительные приборы, созданные специально для проводимых исследований. Ширина слоя газовых пу-

зырьков составляла порядка 1,5 м. Длительность импульсов, излучаемых антенной, составляла 0,5 мс, что позволило моделировать условия работы антенны в мелком . -ров области существования пузырьков.

8 кГц

16 кГц

32 кГц

.1.

8

16

32

.2.

структурой газовых пузырьков

б

Рис.3. Поперечные распределения волн накачки:

- , -

а

Полученные результаты экспериментальных исследований позволяют сделать вывод о том, что присутствие в области нелинейного взаимодействия объемной области газовых пузырьков, протяженность которой превышает пространственный размер излучаемого импульса и длины акустических волн, участвующих в нелиней-, -лений, как исходных волн накачки, так и ВРЧ. В поперечном распределении ВРЧ появляются дополнительные максимумы, уровень которых на 6 - 12 дБ превышает уровень бокового поля в однородной среде. Подобное явление описано в [6], где проводились экспериментальные исследования влияния океанического вихря на направленность параметрической антенны.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Акултев В.А., Буланов В.А., Клепин С.А. Акустическое зондирование газовых пу-

зырьков в морской среде // Акуст. журн. 1986. Т. 32. №3. С.289 - 295.

2. . ., . . -ских и шумовых волн в слабодиспергирующих среда // ЖЭТФ. 1974. Т. 67.

Вып. 5(11). С.1903 - 1911.

3. . . // .

журн. 1969. Т. 15. №1. С.25 - 27.

4. Воронин В.А., Кириченко И.А. Исследование параметрических акустических антенн

//

ТРТУ. 2001. №2. С.100 - 104.

5. Акустика океана / Под ред. Л. М. Бреховских - М.: Наука, 1974. - 694 с.

6. . ., . ., . ., . . -ского вихря направленным параметрическим излучением // Акуст. журн. 1993.

Т. 39. №1. С.173 - 176.

РАСЧЕТ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ АНТЕНН,

РАБОТАЮЩИХ В ЗОНЕ ФРЕНЕЛЯ

Г. М. Махонин, С. Ф. Черепанцев,

. . , . .

Настоящая работа представляет собой отдельную самостоятельную часть методики расчета основных параметров гидролокационных средств при их работе в зоне Френеля и предназначена, в первую очередь, для инженеров-разработчиков .

- -публикации краткие изложения тех (известных) сведений, которые положены в основу изложенного метода.

Как известно из [1, 2] и др., задание во всех точках поверхности антенны давления и колебательной скорости позволяет найти, используя интеграл Кирхгофа, все параметры акустического поля в любой точке М среды. Так, в простейшем случае , , выражением

р(м) = \[Р& ■д°^)-'рГ ‘ °(М ,^, (1)

£ Г Г