|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Некоторые аспекты использования приемника потока акустической мощности для регистрации сигналов слабых детерминированных источников на фоне шумов океанастатья
- Авторы: Гончаренко Б.И., Некрасов В.Н., Гордиенко В.А., Краснописцев Н.В., Гордиенко Е.Л., Ермолаева Е.О.
- Сборник: Сборник трудов ГП ВНИИФТРИ,
- Серия: "Проблемы метрологии гидрофизических измерений"
- Том: 46
- Год издания: 2003
- Место издания: ФГУП ВНИИФТРИ, Москва
- Первая страница: 161
- Последняя страница: 210
- Аннотация: Возрастающая роль акустических методов в решении большого круга технических задач, таких, например, как определение по характеристикам волнового поля в ограниченной (контрольной) области пространства свойств источника, его координат и элементов его движения, требует все большего совершенствования методов и полноты изучения этих характеристик. Один из аспектов данной задачи – определение по измерениям поля излучения в ближней зоне акустических характеристик низкочастотных источников звука, для которых, как правило, не представляется возможности обеспечить проведение таких измерений в дальней зоне или хотя бы в условиях, приближенных к свободному пространству. Существенным является то, что исследование акустических полей источников с позиций задач метрологии, осложняется неизбежным присутствием полей акустических помех (окружающего шума) и полей рассеяния на неоднородностях среды. Наличие помех требует для обеспечения задаваемой метрологической точности измерений необходимости увеличения объема акустической информации, а так же применения специальных помехоустойчивых методов ее приема для последующей обработки. Один из путей развития акустических средств в плане повышения эффективности акустических систем связан с дальнейшим усовершенствованием алгоритмов обработки сигналов, наиболее полно учитывающих информацию о поле. Другой путь заключается в разработке и реализации технических решений, основанных на регистрации новых физических явлений. Однако есть и третий путь (не исключающий перечисленные выше), о котором идет речь в данной работе, основанный на увеличении объема акустической информации о поле при заданных пространственно временных объемах выборок за счет более полного извлечения информации из каждой точки поля. При попытках сохранить габариты приемных систем, увеличение объема информации о волновых полях может быть обеспечено за счет одновременной со звуковым давлением регистрации в тех же точках пространства амплитуды и фазы колебательной скорости частиц среды в волне. Однако на практике пока более точно удается измерять непосредственно не колебательную скорость частиц среды в волне, а градиент звукового давления, которому она пропорциональна с точностью до некоторого комплексного множителя, или колебательное ускорение. Перечисленные выше измеряемые характеристики поля принципиально отличаются от поля давления, так как являются векторными. В настоящее время в нашей стране по предложению С.Н. Ржевкина, стоявшего у истоков данного направления, все методы, основанные на таком подходе, называют векторно-фазовыми. Некоторые авторы иногда используют термин скалярно-векторные методы. Поскольку для задания вектора в пространстве необходимо минимум три его характеристики (на плоскости – две), конструкция звукоприемника должна предусматривать несколько независимых каналов регистрации информации. В простейшем варианте регистрируют проекции вектора на три взаимно ортогональных направления в пространстве. Таким образом, описываемый подход к получению дополнительной информации об акустическом поле может быть реализован посредством помещения в ограниченном числе точек среды наряду с приемниками звукового давления (по предложенной нами классификации [1] это приемники нулевого порядка) и приемников первого (позволяющих определять проекции градиента давления, т.е. производных первого порядка от поля давления, колебательной скорости, частиц среды в акустической волне, ускорения и т.д.). Трехкомпонентный приемник, регистрирующий векторные характеристики акустического поля (обычно градиент давления), датчики которого расположены по трем ортогональным осям, с единым фазовым центром был назван векторным приемником (ВП). Под комбинированным приемником (КП), или комбинированным приемным модулем (КПМ), обычно подразумевается малогабаритная (условно «точечная») приемная система, включающая одновременно ВП и приемник акустического давления (ПД). Преимущества «векторно-фазовых методов, особенно в гидроакустике, проявляются, прежде всего, при существенном ограничении области пространства для размещения их в среде («контролируемого» пространства). В случае размещения одиночного КПМ имеет место качественный скачок, который заключается в появлении нового «качества» у точечной приемной системы – возможности определения местоположения источника звука, обусловленной тем, что отдельный канал векторного приемника является естественным диполем, выходной сигнал которого зависит от направления прихода волны. Если же, имеется возможность разместить многоточечные антенны или группы антенн, необходимая полно¬та информации может быть получена и без использования векторно-фазовых методов, которые в этом случае не приводят к существенному ее увеличению. Другая особенность точечной комбинированной приемной системы – возможность прямого измерения потока акустической энергии (мощности), т.е. выделения той ее части, которая обусловлена анизотропией поля или наличием в среде сосредоточенных источников. Кроме того, одновременная регистрация нескольких компонентов поля без амплитудно-фазовых искажений позволяет анализировать характер движения частиц среды в волне (поляризационный анализ) с целью их дальнейшей классификации. Последнее особенно актуально при размещении векторных приемников в дне водоемов или земной коре (использование векторных приемников в качестве геофонов). Относительно медленное внедрение векторно-фазовых методов в технику связано с недостаточно надежной количественной оценкой преимуществ этих методов при решении различных задач в различных физических условиях. Потребовались многочисленные физические модельные и натурные эксперименты и развитие теории для истолкования этих результатов, для того, чтобы получить необходимые количественные оценки. Эти материалы составляют содержание данной работы.
- Добавил в систему: Гончаренко Борис Иванович