Титульный лист
Стр 1
Задание
Стр 2
РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка випускної кваліфікаційної роботи бакалавра: 53 c., рис. 33, табл. 12, джерел 9.
В роботе дана характеристика содарів. Показано, що одним з основних елеменів содарів є антена система. Приведені розрахункові співідношення для отримання характеристик направленості апертурних антен, на якіх побудована антена система (випромінювач зондуючего сигналу) содару, що розглядаеться. Розрахована диаграма спрямованості адаптивного випромінювача зондуючого сигналу. Під адаптаціею розуміється можливість овипромінювача змінювати свої характеристики спрямованості шляхом зміни частоти зондуючого сигналу. Приведені експериментальні дані підтверджують проведені розрахункі. Також експериментальним шляхом отримані оцінки захисних властивостей елементів конструкції содару, що розглядается. Дани рекомендації по вибору частотних діапазонів роботи та вибору матеріалів для виготовлення содару.
Область використання – акустичні пристрої зондування атмосфери, системи обробки сигналів.
СОДАР, ДИАГРАМА СПРЯМОВАНОСТІ, ЧАСТОТНИЙ ДІАПАЗОН, АКУСТИЧНІ ЗАХИСНІ ЕКРАНИ, ВІДБИТТЯ, ПРОХОДЖЕННЯ
РЕФЕРАТ
Расчетно-пояснительная записка содержит: 53 c., рис.33, табл. 12, источников 9.
В работе дана характеристика содаров. Показано, что одним из основных элементов содаров является антенная система. Приведены расчетные соотношения для получения характеристик направленности аппертурных антенн, на которых построена антенная система (излучатель зондирующего сигнала) рассматриваемого содара. Рассчитана диаграмма направленности рассматриваемого адаптивного излучателя зондирующего сигнала. Под адаптацией понимается возможность излучателя изменять характеристики направленности путем изменения частоты зондирующего сигнала. Приведенные экспериментальные данные подтверждают проведенные расчеты. Так же экспериментальным путем получены оценки защитных свойств элементов конструкции рассматриваемого содара. Дани рекомендации по выбору частотных диапазонов работы и выбору материалов для изготовления содара.
Область использования – акустические устройства зондирования атмосферы, системы обработки сигналов.
СОДАР, ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ, ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН, АКУСТИЧЕСКИЕ ЗАЩИТНЫЕ ЭКРАНЫ, ОТРАЖЕНИЕ, ПРОХОЖДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
| ЗАДАНИЕ НА КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ | 2 |
| РЕФЕРАТ | 3 |
| СОДЕРЖАНИЕ | 4 |
| ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ | 5 |
| ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………. | 6 |
| 1 ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ | 7 |
| 1.1 Характеристика содаров | 7 |
| 1.2 Характеристики некоторых содаров | 12 |
| 1.3. Типы излучателей | 14 |
| 2 ХАРАКТЕРИСТИКА НАПРАВЛЕННЫХ СВОЙСТВ АДАПТИВНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ ЗОНДИРУЮЩЕГО СИГНАЛА | 16 |
| 2.1 Расчет диаграммы направленности аппертурной антенны | 16 |
| 2.2 Свойства информационных сигналов в системах волнового зондирования | 21 |
| 3 АЛГОРИТМ РАСЧЕТА НАПРАВЛЕННЫХ СВОЙСТВ АДАПТИВНОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ ЗОНДИРУЮЩЕГО СИГНАЛА | 26 |
| 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННОЙ СИСТЕМЫ И ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ЕЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ СОДАРА | 31 |
| 4.1 Исследование диаграммы направленности облучателя антенной системы содара | 31 |
| 4.2 Исследование амплитудно частотной характеристики приемо-передающей системы содара | 33 |
| 4.3 Оценка уровня сигнала проходящего через защитный экран | 36 |
| 4.4 Оценка уровня сигнала отраженного от защитного экрана | 40 |
| 4.5 Измерение амплитуды поля в ближней зоне антенни | 43 |
| 4.6 Измерение амплитуды поля в ближней зоне антенни и на разных уровнях высоты | 47 |
| 4.7 Измерение параметров главного лепестка диаграммі направленности в дальней зоне антены | 47 |
| ВИВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ | 51 |
| ЛИТЕРАТУРА | 53 |
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АЧХ- амплитудно-частотная характеристика.
ФЧХ- фазо-частотная характеристика.
ФАР- фазировано-антенная решетка.
ДН- диаграмма направленности.
АИЗС- адаптивный излучатель зондирующего сигнала.
ВВЕДЕНИЕ
Большое количество областей народного хозяйства Украины требуют оперативную информацию о состоянии нижних слоёв атмосферы. К таким областям можно отнести авиационную метеорологию, обеспечение взлета и посадки летательных аппаратов различного назначения, прогнозирование распространения газо-аэрозольных выбросов объектов химической промышленности и атомных электростанций.
В научной литературе последнего времени уделяется всё больше внимания использованию содаров для акустического зондирования нижних слоев атмосферы. Одним из основных элементов содаров является акустическая антенная система, обеспечивающая излучение зондирующего сигнала. Таким образом, вопросы разработки отечественных содаров в интересах различных областей народного хозяйства, а также для использования содаров для обеспечения учебного процесса являются актуальными. Поэтому тема квалификационной работы «Адаптивный излучатель зондирующего сигнала» актуальна.
Целью квалификационной работы является оценка характеристик направленности антенной системы и защитных свойств элементов конструкции адаптивного излучателя зондирующего сигнала содара.
Предметом исследования являются характеристика направленности антенной системы и защитные свойства элементов конструкции адаптивного излучателя зондирующего сигнала содара
Объектом исследования является адаптивный излучатель зондирующего сигнала содара
В работе дана характеристика и описаны принципы построения современных содаров, описаны аппертурные антенны, которые целесообразно использовать в антенных системах содаров. Приведены аналитические соотношения для расчета направленных свойств антенной системы содара. Теоретические расчеты подтверждены результатами натурных и полунатурных экспериментов по оценке амплитудно-фазового распределения по апертуре антенны, защитных свойств различных материалов применяемых для построения содара.
В заключении работы даны практические рекомендации по построению адаптивного излучателя зондирующего сигнала и по построению элементов конструкции содара с наибольшими защитными свойствами.
1 ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ
1.1 Характеристика содаров
Метеорологическая информация о турбулентных неоднородностях пограничного слоя атмосферы, скорости и направлении ветра, характеристиках движения гидрометеоров широко востребована в различных областях науки и техники. Постоянный мониторинг состояния атмосферы на дальностях до десятка километров необходим для прогноза распространения газо-аэрозольных выбросов, для нужд авиационной метеорологии при обеспечении взлёта и посадки летательных аппаратов, в других областях народного хозяйства, где требуются оперативные сведения и базы данных о состоянии нижнего слоя тропосферы.
В последнее время в зарубежной и отечественной научной литературе все больше внимания уделяется использованию содаров для нужд микро-метеорологии,
Содары это акустические системы, используемые для дистанционного измерения структуры вертикальной турбулентности и профиля ветра в нижних слоях атмосферы.
Большинство систем содаров работают, излучая за короткие промежутки времени акустический импульсный сигнал, и затем анализируя принятый отраженный сигнал.
Для того, чтобы определить характеристики вихря (угловую скорость вращающегося объема, его размер, свойства воздушной массы), достаточно измерить параметры в трех точках. Поэтому ширина диаграммы направленности (ДН) антенны определяется из условия θд min= 0,3L / r . Требуемую ширину главного лепестка предварительно можно оценить величиной не более 5…10°. У реальных содаров ДН, обычно, имеет большее значение, до 20…30°. Еще одним важным условием является диапазон дальностей действия содаров. При зондировании АПС на рабочих частотах содаров 1…5 кГц диапазон дальностей зондирования составляет не более, чем 30...104 .[6]
Основной компонент системы – антенна. Типом антенны различаются различные содары. Одно из передовых достижений – это всепогодные антенны. Для этого используется несколько подходов. Один из первоначальных подходов – использовать параболические тарелки, с направленной вверх фокальной точкой. Громкоговоритель устанавливается в фокальной точке, сигнал направлен вниз, к поверхности параболической тарелки, что обеспечивает защиту громкоговорителя от прямых осадков. Вообще, оболочка, использованная вокруг параболических тарелок, необходима для уменьшения боковой интерференции, а также для экранирования антенны от шума ветра и постороннего шума. В многоосевой системе обычно используются три параболических антенны, одна из которых направлена вертикально, а другие – под небольшим углом (обычно 20 -30°). Во время работы содара все три антенны могут быть использованы последовательно или одновременно. При одновременном использовании всех трех антенн они работают с различной частотой, поэтому рассеянные сигналы не влияют друг на друга
Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.
Порядок распространения звуков в атмосфере изучается уже более 200 лет, но только в последние 50 лет акустическое рассеяние используется как средство изучения структуры слоев атмосферы. В США во время второй мировой войны акустический анализатор рассеянного сигнала в атмосфере был использован для проверки низкотемпературных инверсий, поскольку они влияют на распространение звуковых волн. В конце 1950-х годов исследования с использованием анализатора рассеянного сигнала, проведенные в СССР и Австралии, показали, что эхо может быть надежно использовано на высоте до нескольких сотен метров. Начиная с конца 60-х – начала 70-х годов, ученые Национальной Океанической и Атмосферной Администрации (U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) продемонстрировали практическую применимость акустических зондов для измерения ветра в атмосфере с использованием принципа сдвига Доплера, а также для контроля структуры температурных инверсий.