Промерный эхолот (стр. 4 из 4)

= , берем = .

Подставляя численные значения, получим зависимость давления помех для объемной реверберации от дистанции.

Структурная схема

ЗГ - Задающий генератор, ФП - формирователь посылки, УМ - Усилитель мощности, ПИА – приемно-излучающая антенна, ЛУ – линейный усилитель, УО – усилитель ограничитель, УФ – усилитель фильтр, Д – детектор, ФНЧ – фильтр низкой частоты, ПУ – пороговое устройство, УИ – устройство измерения дистанции, ВАРУ – система временной автоматической регулировки усиления, СТ – стабилизатор, СУ – система управления, Р – регистратор.

Принцип действия эхолота

Сигнал тракта излучения состоящего из ФП, ЗГ и УМ, заданной длительности, частоты поступает в ПИА, которая излучает посылку в морскую среду. Отраженный от дна и ослабленный во много раз сигнал поступает на ПИА и далее вход приемного тракта, состоящего из ЛУ, УО, УФ, Д, ФНЧ, ПУ и УИ. Усиленный и приведенный к заданному виду сигнал поступает на УИ, где происходит считывание.

Последующим сигналом с ФП счетчик в УИ останавливается. Цифровой код, полученный после остановки счетчика, соответствует высоте плавания над грунтом НПА. Полученный цифровой код передается в систему управления НПА и регистратор.

Приемно-излучающее устройство

В эхолотах источниками и приемниками акустических волн служат акустические антенны, с помощью которых электрические колебания генератора преобразуются в акустические колебания и, наоборот, акустические колебания, отразившиеся от дна, преобразуются в электрические сигналы, поступающие на вход усилителя эхолота.

Основным элементом акустических антенн являются электроакустические преобразователи, действие которых основано на пьезоэлектрическом или магнитострикционном эффектах.

В качестве примера акустической антенны, в которой пьезопреобразователи размещаются на накладке (мембране), рассмотрим конструкцию антенны эхолота типа НЭЛ-М3Б.

Антенна содержит блок 9 пьезоэлементов 7,корпус,1 крышку 2 и кабель 3. Соединение крышки с корпусом осуществляется с помощью болтов 5. Герметизация обеспечивается резиновой прокладкой 10.

Кабель завулканизирован в металлическую втулку и крепиться к крышке гайкой 4 кабельного ввода, которая одновременно защищает кабель от повреждения в месте крепления.

Блок пьезоэлементов состоит из мембраны 6, завулканизированной в корпус. На мембране наклеены пьезоэлементы 7. В корпусе имеются отверстия, в которые устанавливаются металлические втулки для крепления антенны на судне. С целью обеспечения акустической развязки антенны от вибрации корпуса судна и изоляции мембраны от внешней среды корпус и блок пьезоэлементов завулканизированы резиной. Для предохранения излучающей поверхности антенны от повреждений при транспортировке и хранении предусмотрен защитный щиток 8, который снимается после установки антенны на судно.

Пьезоэлектрический эффект заключается в том что, при сжатии или растяжении пластин, изготовленных из материалов, обладающих пьезоэлектрическими свойствами, на их гранях появляются электрические заряды, вызывающие электрическое поле, напряженность которого равна:

Где

- напряженность электрического поля, возникающего вдоль оси I пьезоэлектрика; - пьезоэлектрическая постоянная пьезоэлектрика; - диэлектрическая постоянная закрепленного пьезоэлектрика; - линейная деформация пьезоэлектрика в направлении оси I .Следует отметить, что все пьезоконстанты связаны между собой, так что при описании пьезоэлектрических свойств кристаллов можно ограничиться одной из них. При расчете акустических антенн наиболее часто пользуются значениями пьезоэлектрической постоянной или пьезоэлектрического модуля , которые связаны между собой соотношением

где

модуль Юнга пьезоэлектрика, определенный при отсутствии электрического поля.

Заключение

В результате проделанной работы разработан промерный эхолот со следующими параметрами:

дальность действия 100м

рабочая частота 180 кГц

длительность зондирующего импульса равной 0,5 мс

раствор главного лепестка

полоса пропускания

акустическая мощность

Вт

напряжение питания 250 В.

Разработана структурная схема и конструкция приемно-излучающего устройства.

Разработанный прибор удовлетворяет требованиям, указанным в задании.

Список литературы

1. Б.П. Белов. Проектирование информационно – управляющих систем подводной робототехники. ГМТУ,2008 г.

2. Г.М. Свердлин. Гидроакустические преобразователи и антенны, Л.,Судостроение,1988 г.

3. А.А. Хребтов. Судовые эхолоты. Л. Судостроение 1982.