آنتن های هیدروآکوستیک آنتن هیدروآکوستیک مقدار اطلاعات آنتن هیدروآکوستیک

آنتن هیدرو آکوستیک- دستگاهی که دریافت صوتی یا انتخابی فضایی را در محیط آبی فراهم می کند. معمولا G. و. شامل مبدل های الکتروآکوستیک(عناصر آنتن)، آکوستیک صفحه نمایش، ساختار پشتیبانی آکوستیک. مبادلات، کمک فنرها و خطوط ارتباطی الکتریکی. با توجه به روش تشکیل گزینش پذیری فضایی G. a. را می توان به تداخل، فوکوس، بوق و پارامتریک تقسیم کرد.

انتخاب فضایی GA. به دلیل تداخل صوتی ایجاد شده در نقطه خاصی از تجزیه فضا. بخش هایی از سطح نوسان آنتن (حالت تابش) یا تداخل الکتریکی. در خروجی ها مبدل های آنتن زمانی که موج صوتی روی آن می افتد (حالت دریافت). دخالت GA. به نوسانات مداوم و عادی اجزا تقسیم می شود. سرعت سطح فعال به ریخ به طور پیوسته از نقطه ای به نقطه دیگر متفاوت است (به عنوان مثال، آنتن هایی که از یک صفحه فلزی مشترک تابش می کنند)، و گسسته، که در سطح فعال آن ناپیوستگی در عملکرد توصیف کننده توزیع جزء نرمال نوسانات را می توان مشاهده کرد. سرعت. آنتن های گسسته اغلب نامیده می شوند. آرایه های آنتن

انتخاب فضایی تمرکز G. و. (سانتی متر. فوکوس صدا) با کمک مرزها یا رسانه های بازتابی یا شکستی تشکیل می شود و تمرکز انرژی صوتی را ایجاد می کند که همراه با تبدیل جبهه موج (مثلاً از کروی به تخت) است.

سطوح انعکاسی نیز در آنتن های بوق استفاده می شود، با این حال، جبهه موج تغییر نمی کند و نقش مرزهای بازتابی به محدود کردن بخشی از فضایی که در آن صدا منتشر می شود کاهش می یابد.

سطوح فعال پارامتریک آنتن ها در دو فرکانس نزدیک نوسان می کنند. گزینش پذیری فضایی در نتیجه اختلاف فرکانس ناشی از برهمکنش غیرخطی امواج تابشی اولیه (به اصطلاح امواج پمپ) شکل می گیرد.

اصلی پارامترهایی که انتخاب فضایی G.a را تعیین می کنند - مشخصه و ضریب جهت. تمرکز (نگاه کنید به گرایشفرستنده ها و گیرنده های صوتی). توانایی G. و. تبدیل انرژی (معمولاً از الکتریکی به صوتی در هنگام انتشار و صوتی به الکتریکی در هنگام دریافت) با حساسیت، توان تابشی و sp مشخص می شود. قدرت تابیده شده

آنتن ها نه تنها شکل گیری گزینش فضایی را فراهم می کنند، بلکه به شما امکان کنترل آن را نیز می دهند. در مورد اکثر یک نوع متداول GA - گریتینگ - چنین کنترلی با معرفی یک توزیع فاز-دامنه، یعنی با ایجاد توزیع معینی از دامنه ها و فازهای نوسانات انجام می شود. سرعت سطوح فعال مبدل ها در حالت تابش. در حالت دریافت، معرفی توزیع دامنه فاز با انتخاب ضرایب پیچیده ارائه می شود. انتقال دستگاه های موجود در هر کانال آنتن بین گیرنده و جمع کننده. با معرفی یک توزیع فاز، می توان مجموع فشارهای صوتی ایجاد شده توسط دپ را فراهم کرد. مبدل های G. و. در هر جهت فضای معین، و بنابراین جهت حداکثر را کنترل کنید. تابش (و در حالت دریافت - جهت حداکثر حساسیت). آنتن هایی که در کانال های آنها توزیع فاز مشخص شده معرفی شده است، نامیده می شود. جبران کرد.

مدیریت موقعیت چ. حداکثر جهت دهی در فضا را می توان نه تنها با تغییر توزیع فاز، بلکه با تغییر مکانیکی نیز انجام داد. چرخش G. a. یا با تغییر موقعیت بخش کاری جبران شده یک سطح منحنی (به عنوان مثال، دایره ای، استوانه ای G. a.). توزیع دامنه به شما این امکان را می دهد که شکل مشخصه جهت را تغییر دهید و رابطه مورد نظر بین دسامبر را به دست آورید. عناصر مشخصه جهت، به ویژه بین عرض اصلی آن. حداکثر و سطح اضافی.

اغلب اصطلاح "آنتن" به معنای گسترده تر استفاده می شود و هم خود آنتن و هم روش پردازش سیگنال های قطعات آن را پوشش می دهد. عناصر. در این درک، G. a. به افزودنی، ضربی، خود متمرکز، تطبیق و غیره تقسیم می شود. آنتن‌ها، سیگنال‌های عناصر به ریخ تحت عملیات خطی (تقویت، فیلتر کردن، تغییر زمان یا فاز) قرار می‌گیرند و سپس به جمع‌کننده اضافه می‌شوند. در ضربی G. a. سیگنال ها در کانال ها گیرنده ها نه تنها در معرض عملیات خطی، بلکه در معرض عملیات غیرخطی (ضرب، توان و غیره) قرار می گیرند، که با تداخل اندک، دقت تعیین موقعیت منبع را افزایش می دهد. خود متمرکز نامیده می شود. آنتن ها، مسیر دریافت به ریخ را به صورت خودکار تولید می کند. معرفی توزیع‌هایی که سیگنال‌های درون فازی را در جمع‌کننده آنتن زمانی که منبع صدا در یک نقطه دلخواه در فضا قرار دارد، فراهم می‌کند. مسیر دریافت یا انتشار آنتن های تطبیقی به صورت خودکار تولید می کند. معرفی توزیع‌های دامنه فاز که حداکثر کردن برخی از پارامترهای از پیش تعیین شده (ایمنی نویز، وضوح، دقت جهت یاب و غیره) را تضمین می‌کند.

سطح نویز همراه با سیگنال مفید، کارایی آنتن، حداکثر عمقی که عملاً می توان تحت شرایط قایقرانی موجود اندازه گیری کرد و گاهی اوقات امکان اندازه گیری بسیار به انتخاب محل آنتن های صداگیر اکو بستگی دارد.

منابع اصلی تداخل هیدروآکوستیک مؤثر بر آنتن‌ها، ماشین‌آلات و مکانیسم‌های کشتی، ملخ‌ها، لایه مرزی آشفته و همچنین سایر سیستم‌های هیدروآکوستیکی هستند که به طور همزمان روی کشتی کار می‌کنند. هر یک از منابع تداخل نویز طیف خاصی را ایجاد می کند که وارد آنتن می شود و مستقیماً در امتداد بدنه کشتی، در آب در امتداد بدنه کشتی منتشر می شود و از پراکندگی اشیاء در محیط دریایی یا از پایین منعکس می شود. حباب های هوای پراکنده در لایه آب اطراف آنتن تاثیر ویژه ای بر عملکرد آنتن ها دارد. بارها در عمل مشاهده شده است که هنگامی که کشتی در حال حرکت در بالاست بود، هنگامی که تشکیل حباب شدید در ناحیه نزدیک به پایین آن رخ داد، اکو صداگذار حتی اعماق نسبتاً کوچک را نیز اندازه گیری نکرد. با کاهش سرعت حرکت کشتی یا توقف آن، عملکرد اکوی صداگذار بازیابی شد. این پدیده را می‌توان با این واقعیت توضیح داد که حباب‌های هوا از یک سو به شدت انرژی را متلاشی و جذب می‌کنند، از سوی دیگر خواص فیزیکی محیط را در تماس مستقیم با آنتن‌ها تغییر می‌دهند و سفتی معادل آن را کاهش می‌دهند که به نوبه خود بر تنظیم سیستم آنتن - محیط تأثیر می گذارد و راندمان تبدیل سیگنال الکتریکی به مکانیکی و بالعکس را کاهش می دهد.

به منظور کاهش تأثیر عوامل مزاحم بر عملکرد دستگاه اکو، آنتن ها باید در مکان هایی نصب شوند که شرایط زیر را برآورده کنند:

تغییر فشار هیدرودینامیکی در محل نصب آنتن با تغییر در سرعت کشتی باید حداقل باشد.
محل نصب آنتن باید تا حد امکان از موتورخانه، پروانه ها، رانشگرها و همچنین از اتاق هایی که ماشین ها و مکانیزم های بسیار پر سر و صدا در آنها قرار دارند قرار گیرد.
در منطقه ای که آنتن ها قرار دارند (در فاصله حداکثر 3-5 متر) نباید دستگاه های آبگیری و تخلیه وجود داشته باشد، زیرا این امر می تواند باعث افزایش شدید شکاف ها یا ناپدید شدن کامل خوانش های اکو صدا، به ویژه شود. آنهایی که با فرکانس پایین کار می کنند.
 در مجاورت آنتن، به ویژه در جهت به سمت کمان کشتی، نباید سازه های کشتی بیرون زده و وسایل شلیکی وجود داشته باشد که بتواند در عملکرد اکو صداگذار اختلال ایجاد کند.
در مسیر انتشار و دریافت سیگنال، در فاصله 60 درجه از عمودی، نباید هیچ قسمتی وجود داشته باشد که بتواند انعکاس ارتعاشات صوتی را ایجاد کند.
محل نصب آنتن باید تا حد امکان از سایر سیستم های هیدروآکوستیک موجود در کشتی دور باشد.
 پیشنهاد می شود دسترسی راحت به آنتن برای بازرسی، نگهداری و تعویض آن فراهم شود.
پس از تعیین محل‌های نصب احتمالی آنتن‌های اکو ساندر، با در نظر گرفتن الزامات فوق، لازم است بر اساس ارزیابی اولیه سطح نویز در محل مورد نظر آنتن‌ها، مکانی با کمترین سطح آکوستیک انتخاب شود. سر و صدا.
هنگام انتخاب محل آنتن اکوی صدا، باید جهت چرخش پروانه کشتی را در نظر گرفت. بنابراین، هنگام استفاده از پروانه سمت راست، جریان آب مختل شده توسط آن به سمت چپ خطوط انتهایی کشتی برخورد می کند. در نتیجه، ارتعاش آبکاری اتفاق می‌افتد و عمدتاً در سمت چپ پایین ظرف پخش می‌شود. این لرزش بدنه کشتی باعث ایجاد نویز صوتی اضافی می شود. در این راستا، با ملخ راست، توصیه می شود آنتن صدای اکو را در سمت راست و با پروانه چپ - در سمت پورت نصب کنید.

نتایج اندازه گیری سطوح سر و صدا در نقاط مختلف بدنه نشان می دهد که کمترین سطح سر و صدا، به عنوان یک قاعده، در کمان کشتی مشاهده می شود. بنابراین، با در نظر گرفتن غیر مجاز بودن قرار گرفتن در معرض آن در هنگام نورد، توصیه می شود آنتن اکوی صدا را تا حد امکان نزدیک به کمان کشتی (در ناحیه فشار مثبت) نصب کنید. توصیه می شود آنتن را تا حد امکان نزدیک به خط مرکزی کشتی نصب کنید.

با نصب صفحه نمایش های مخصوص می توانید اثر تداخل را کاهش دهید.

نصب و راه اندازی سایر دستگاه های مجموعه اکو صداگذار مطابق با الزامات مستندات فنی محصول و با در نظر گرفتن راحتی کار با دستگاه انجام می شود.

و مشخصات آنها

هدف از آنتن های هیدروآکوستیک

آنتن های هیدروآکوستیکطراحی شده برای انتشار یا دریافت سیگنال های هیدروآکوستیک با استفاده از مبدل های هیدروآکوستیکو برای اطمینان از انتخاب فضایی.

مبدل های هیدروآکوستیک

مبدل هیدروآکوستیکوسیله ای فنی است که ارتعاشات الکتریکی را به ارتعاشات مکانیکی یا برعکس ارتعاشات مکانیکی را به ارتعاشات الکتریکی تبدیل می کند.

دو دسته اصلی مبدل های هیدروآکوستیک وجود دارد:

الف) مغناطیسی

ب) پیزوالکتریک.

اصل عملکرد مبدل های مغناطیسی تنگ کننده

مبدل های مغناطیسی از پدیده مغناطیسی استفاده می کنند. پدیده مغناطیس انقباضدر این واقعیت نهفته است که در برخی از مواد فرومغناطیسی، تحت تأثیر میدان مغناطیسی، تغییر شکل رخ می دهد که با تغییر در طول نمونه زمانی که در امتداد خطوط میدان مغناطیسی قرار می گیرد مشخص می شود. این اثر نامیده می شود اثر مغناطیسی مستقیم.

اگر طول میله با افزایش قدرت میدان مغناطیسی افزایش یابد، انقباض مغناطیسی مثبت و اگر طول میله کاهش یابد، انقباض مغناطیسی منفی نامیده می شود.

نموداری از وابستگی طول نسبی مواد فرومغناطیسی مختلف به شدت میدان مغناطیسی در شکل نشان داده شده است. پنج

پرمالوی

کبالت

– نیکل

برنج. 5. نمودار وابستگی تغییر شکل نسبی به قدرت میدان

ماهیت و درجه تغییر شکل بستگی به ماده نمونه، روش پردازش آن، مقدار پیش مغناطیسی و دما دارد. از مواد نشان داده شده در شکل. 5، آلیاژ دائمی دارای مغناطیسی انقباض مثبت، نیکل منفی و کبالت بسته به شدت میدان مغناطیسی دارای علامت مغناطیسی انقباض متغیر است.

تغییر شکل هر نمونه با محدودیتی به نام محدود می شود اشباع مغناطیسی. مقدار کرنش اشباع و شدت میدان مغناطیسی که در آن اشباع رخ می دهد به ماده بستگی دارد. به عنوان مثال، اشباع مغناطیسی نیکل بسیار بیشتر از کبالت است و اشباع نیکل در قدرت میدان کمتری نسبت به اشباع کبالت رخ می دهد.

عملیات حرارتی تأثیر زیادی بر خواص مواد مغناطیسی دارد. بازپخت هر ماده منجر به افزایش مقدار مغناطیسی انقباض می شود.

با افزایش دما، اثر مغناطیسی ضعیف می شود تا زمانی که به طور کامل ناپدید شود.

از دیدگاه جنبشی مولکولی، پدیده مغناطیسی به صورت زیر توضیح داده می شود:

محورهای کریستالوگرافی بلورهای کوچک همگن یک ماده فرومغناطیسی دارای جهت گیری تصادفی در فضا هستند. با این حال، کریستال های فردی به اصطلاح ترکیب می شوند دامنه ها. گشتاورهای مغناطیسی هر حوزه دارای جهت گیری خاصی هستند. به عنوان مثال، در نیکل، گشتاورهای مغناطیسی حوزه ها در هشت جهت - در امتداد چهار مورب مکعب - جهت گیری می کنند. این جهت ها نامیده می شوند جهت های ساده ترین مغناطش. اگر نمونه مغناطیسی نشده باشد، گشتاورهای مغناطیسی حوزه ها به طور تصادفی جهت گیری می شوند و گشتاور مغناطیسی کل صفر است.

تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی خارجی، حوزه های مغناطیسی تغییر جهت می دهند. جهت گیری آنها در جهت هایی است که با جهت میدان خارجی منطبق است. در این حالت تغییر شکل شبکه کریستالی رخ می دهد که منجر به تغییر در ابعاد نمونه می شود.

همراه با اثر مغناطیسی مستقیم، همچنین وجود دارد اثر مغناطیسی معکوسکه ماهیت آن تغییر حالت مغناطیسی نمونه تحت تأثیر تنش مکانیکی است. تحت عمل مکانیکی بر روی یک ماده فرومغناطیسی، شبکه کریستالی تغییر شکل می دهد، در نتیجه جهت گشتاورهای مغناطیسی حوزه ها نسبت به میدان مغناطیسی خارجی تغییر می کند.

انقباض مغناطیسی یک اثر یکنواخت است. به این معنی که وقتی قطبیت میدان مغناطیسی تغییر می کند، علامت تغییر شکل تغییر نمی کند. بنابراین، اگر یک جریان الکتریکی متناوب از شیر برقی که میله در داخل آن قرار دارد عبور داده شود، میله نوسانات دوره ای با فرکانس برابر دو برابر فرکانس میدان الکترومغناطیسی هیجان انگیز انجام می دهد. این اثر را می توان با اعمال مغناطیس اولیه مبدل از بین برد. در مبدل های ابزارهای هیدروآکوستیک جستجو، مغناطش با نصب آهنرباهای دائمی یا با معرفی یک منبع DC ویژه انجام می شود.

ویژگی عملکرد مبدل مغناطیسی بدون بایاس در شکل 1 نشان داده شده است. 6، و با تعصب - در شکل. 7.

-H+H

برنج. 6. شرح شغل

مبدل مغناطیسی بدون بایاس

برنج. 7. شرح شغل

مبدل مغناطیسی با بایاس

برای افزایش راندمان مبدل ها، فرکانس تحریک خارجی باید با فرکانس نوسانات خود برابر باشد. فرکانس نوسانات الاستیک طبیعی میله به طول آن و ماده ای که از آن ساخته شده است بستگی دارد.

فرکانس طبیعی میله با فرمول تعیین می شود:

جایی که n-عدد هارمونیک (معمولا n= 1);

ل -طول میله، سانتی متر;

E-مدول الاستیسیته مواد، n/m 2 ;

ρ چگالی است، کیلوگرم بر متر 3 .

طراحی مبدل های مغناطیسی تنگ کننده

هر مبدل مغناطیسی، هسته ای ساخته شده از مواد مغناطیسی است که روی آن سیم پیچی از یک سیم مسی انعطاف پذیر با عایق ضد آب قرار دارد. هسته از صفحات مهر شده نازک به کار گرفته می شود. پس از مهر زنی، صفحات آنیل می شوند. لایه اکسیدی که در هنگام بازپخت روی سطح صفحات ایجاد می شود عایق خوبی است. عایق بین صفحات از ظهور جریان های گردابی در هسته جلوگیری می کند و در نتیجه اتلاف انرژی برای گرم کردن هسته را کاهش می دهد.

در ابزارهای جستجو، مبدل های مغناطیسی میله ای بیشترین استفاده را دارند. صفحاتی که مبدل های میله ای از آنها مونتاژ می شوند دارای شکل مستطیلی با شکاف هستند. صفحات در یک بسته مونتاژ می شوند که یک مدار مغناطیسی بسته است که روی میله های آن سیم پیچ گذاشته شده است. برای نصب آهنرباهای دائمی که به کمک آنها مغناطش ثابت مبدل انجام می شود، شیارهای طولی در هسته ایجاد می شود. طراحی مبدل مغناطیسی میله ای در شکل نشان داده شده است. 8.

و مشخصات آنها

هدف از آنتن های هیدروآکوستیک

مبدل های هیدروآکوستیک

مبدل هیدروآکوستیکیک وسیله فنی است، ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ ارتعاشات الکتریکی را به ارتعاشات مکانیکی یا برعکس، ارتعاشات مکانیکی را به الکتریکی تبدیل می کند.

دو دسته اصلی مبدل های هیدروآکوستیک وجود دارد:

الف) مغناطیسی

ب) پیزوالکتریک.

اصل عملکرد مبدل های مغناطیسی تنگ کننده

مبدل های مغناطیسی از پدیده مغناطیسی استفاده می کنند. پدیده مغناطیس انقباضاساساً شامل این واقعیت است که در برخی از مواد فرومغناطیسی تحت تأثیر میدان مغناطیسی یک تغییر شکل رخ می دهد که با تغییر در طول نمونه هنگامی که در امتداد خطوط میدان مغناطیسی قرار می گیرد مشخص می شود. این اثر نامیده می شود اثر مغناطیسی مستقیم.

نموداری از وابستگی طول نسبی مواد فرومغناطیسی مختلف به شدت میدان مغناطیسی در شکل نشان داده شده است. پنج

پرمالوی

کبالت

– نیکل

برنج. 5. نمودار وابستگی تغییر شکل نسبی به قدرت میدان

تغییر شکل هر نمونه با یک حد محدود می شود که معمولاً به آن می گویند اشباع مغناطیسی. مقدار کرنش اشباع و شدت میدان مغناطیسی که در آن اشباع رخ می دهد به ماده بستگی دارد. به عنوان مثال، اشباع مغناطیسی نیکل بسیار بیشتر از کبالت است و اشباع نیکل در قدرت میدان کمتری نسبت به اشباع کبالت رخ می دهد.

با افزایش دما، اثر مغناطیسی ضعیف می شود تا زمانی که به طور کامل ناپدید شود.

از دیدگاه جنبشی مولکولی، پدیده مغناطیسی به صورت زیر توضیح داده می شود:

محورهای کریستالوگرافی بلورهای کوچک همگن یک ماده فرومغناطیسی دارای جهت گیری تصادفی در فضا هستند. در این مورد، کریستال های فردی به اصطلاح ترکیب می شوند دامنه ها. گشتاورهای مغناطیسی هر حوزه دارای جهت گیری خاصی هستند. به عنوان مثال، در نیکل، گشتاورهای مغناطیسی حوزه ها در هشت جهت - در امتداد چهار مورب مکعب - جهت گیری می کنند. این جهت ها نامیده می شوند جهت های ساده ترین مغناطش. اگر نمونه مغناطیسی نشده باشد، گشتاورهای مغناطیسی حوزه ها به طور تصادفی جهت گیری می شوند و گشتاور مغناطیسی کل صفر است.

تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی خارجی، حوزه های مغناطیسی تغییر جهت می دهند. Oʜᴎ در آن جهتی قرار دارند که با جهت میدان خارجی منطبق است. در این حالت تغییر شکل شبکه کریستالی رخ می دهد که منجر به تغییر در ابعاد نمونه می شود.

همراه با اثر مغناطیسی مستقیم، همچنین وجود دارد اثر مغناطیسی معکوسکه ماهیت آن تغییر حالت مغناطیسی نمونه تحت تأثیر تنش مکانیکی است. تحت عمل مکانیکی روی یک ماده فرومغناطیسی، شبکه کریستالی تغییر شکل می‌دهد، به همین دلیل جهت گشتاورهای مغناطیسی حوزه‌ها نسبت به میدان مغناطیسی خارجی تغییر می‌کند.

انقباض مغناطیسی یک اثر یکنواخت است. به این معنی که وقتی قطبیت میدان مغناطیسی تغییر می کند، علامت تغییر شکل تغییر نمی کند. ᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ، اگر یک جریان الکتریکی متناوب از شیر برقی که میله در داخل آن قرار دارد عبور داده شود، آنگاه میله نوسانات دوره ای با فرکانس دو برابر فرکانس میدان الکترومغناطیسی مهیج را انجام خواهد داد. اگر از پیش مغناطیس سازی مبدل استفاده شود، می توان این اثر را از بین برد. در مبدل های ابزارهای هیدروآکوستیک جستجو، مغناطش با نصب آهنرباهای دائمی یا با معرفی یک منبع DC ویژه انجام می شود.

ویژگی عملکرد مبدل مغناطیسی بدون بایاس در شکل 1 نشان داده شده است. 6، و با تعصب - در شکل. 7.

-H+H

برنج. 6. شرح شغل

مبدل مغناطیسی بدون بایاس

برنج. 7. شرح شغل

مبدل مغناطیسی با بایاس

برای افزایش راندمان مبدل ها، فرکانس تحریک خارجی باید برابر با فرکانس نوسانات طبیعی آن باشد. فرکانس نوسانات الاستیک طبیعی میله به طول آن و ماده ای که از آن ساخته شده است بستگی دارد.

فرکانس طبیعی میله با فرمول تعیین می شود:

جایی که n-عدد هارمونیک (معمولا n= 1);

ل -طول میله، سانتی متر;

E-مدول الاستیسیته مواد، n/m 2 ;

ρ چگالی است، کیلوگرم بر متر 3 .

طراحی مبدل های مغناطیسی تنگ کننده

برنج. 8. مبدل مغناطیسی میله ای

تابش و دریافت ارتعاشات صوتی توسط سطوح انتهایی بسته انجام می شود. یک صفحه لاستیکی متخلخل معمولاً روی یکی از سطوح انتهایی چسبانده می شود. در این حالت، انتشار و دریافت ارتعاشات صوتی توسط سطح انتهایی دوم در تماس با آب انجام می شود. برای جدا کردن سیستم نوسانی از محفظه آنتن، کاف‌های لاستیکی بین بسته و محفظه قرار می‌گیرند. محفظه آنتن به صورت هرمتیک با یک درب بسته شده است که از طریق آن سیم های سیم پیچ با کمک غدد به بیرون هدایت می شوند.

گاهی اوقات مبدل های مغناطیسی استوانه ای با سیم پیچ حلقوی در ابزارهای هیدروآکوستیک استفاده می شود. بسته مبدل استوانه ای نیز از حلقه های نازک آنیل شده با سوراخ مونتاژ می شود. سیم سیم پیچ از سوراخ ها و حفره داخلی بسته عبور می کند. جریان متناوب در سیم پیچ میدان مغناطیسی ایجاد می کند که خطوط نیروی آن در یک دایره در مرکز محور حلقه قرار دارند. در نتیجه نیروهایی در حلقه ظاهر می شوند که در امتداد مماس ها به خطوط نیرو هدایت می شوند و باعث نوسانات شعاعی حلقه می شوند. به منظور هدایت ارتعاشات در جهت معین، بسته در مرکز رفلکتور نصب می شود که به شکل مخروطی با زاویه باز شدن 45 درجه است.

دستگاه مبدل مغناطیسی حلقه و روش نصب آن در شکل نشان داده شده است. نه.

برنج. 9. مبدل مغناطیسی حلقه با یک بازتابنده

مشخصات مبدل های مغناطیسی تنگ کننده

مبدل های مغناطیسی به دلیل سادگی و قابلیت اطمینان به طور گسترده در تجهیزات یافتن ماهی هیدروآکوستیک استفاده می شوند. این مبدل ها استحکام مکانیکی بالایی دارند و در آب دریا خوردگی نمی کنند. در ساخت مبدل ها، عایق بندی لازم سیم پیچ ها به راحتی فراهم می شود، زیرا عملکرد آنها نیازی به استفاده از ولتاژ بالا ندارد.

از معایب مبدل های مغناطیسی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

الف) عدم امکان استفاده از فرکانس های عملیاتی بالا: حد بالایی فرکانس های تابشی به 60 کیلوهرتز محدود شده است.

ب) راندمان نسبتاً کم (20٪ - 30٪).

ج) حساسیت کم در حالت دریافت.

د) وابستگی فرکانس طبیعی به دما.

اصل عملکرد مبدل های پیزوالکتریک

عملکرد مبدل های پیزوالکتریک بر اساس استفاده از اثر پیزوالکتریک مستقیم و معکوس است.

اثر پیزوالکتریک مستقیماساساً شامل این واقعیت است که تحت تأثیر نیروهای مکانیکی اعمال شده به کریستال های مواد خاص، بارهای الکتریکی بر روی سطوح این کریستال ها ظاهر می شود که بزرگی آن متناسب با درجه تغییر شکل است.

اگر کریستال بین دو الکترود متصل به یک منبع ولتاژ متناوب قرار گیرد، دچار تغییر شکل می شود که بزرگی و علامت آن به شدت میدان الکتریکی و قطبیت آن بستگی دارد. ظاهر تغییر شکل مکانیکی تحت عمل میدان الکتریکی معمولا نامیده می شود اثر پیزوالکتریک معکوس.

اثر پیزوالکتریک توسط بسیاری از مواد وجود دارد، چه آنهایی که در طبیعت وجود دارند و چه آنهایی که به طور مصنوعی به دست می آیند. در بین مواد طبیعی، کریستال های کوارتز بارزترین اثر پیزوالکتریک را دارند. SiO 2).

برای ساخت آنتن های دستگاه های هیدروآکوستیک، تیتانات باریم ( BaTio 3). این ماده یک پیزوسرامیک است که از پخت مخلوطی از پودرهای دی اکسید تیتانیوم و کربنات باریم در دمای 1400 درجه بدست می آید.

سپس نمونه ها صیقل داده می شوند و الکترودها با سوزاندن نقره در لبه های کاری سرامیک ها روی آنها اعمال می شوند. سپس سرامیک ها پلاریزه می شوند.

در سرامیک های غیرقطبی، کریستال های منفرد به طور تصادفی دارای مناطق (دامنه) با جهت های مختلف گشتاورهای الکتریکی هستند. تحت تأثیر یک میدان الکتریکی قوی (با قدرت 15-20 کیلوولت بر سانتی‌متر مربع)، گشتاورهای الکتریکی تک تک حوزه‌های کریستالی تغییر جهت داده و قطبش حاصل از نمونه ظاهر می‌شود. این قطبش پس از حذف میدان الکتریکی خارجی ادامه دارد.

علاوه بر تیتانات باریم، زیرکونات-تیتانات سرب و همچنین کریستال های مصنوعی نمک روشل ( NaKC 4 اچ 4 O 6 4 اچ 2 O) و آمونیوم دی هیدروژن فسفات ( NH 4 اچ 2 PO 4).

شکل یک کریستال کوارتز طبیعی در شکل نشان داده شده است. 10. محور z–zبا عبور از رئوس کریستال، مرسوم است که آن را صدا می زنند محور نوری

z z

برنج. 10. کریستال کوارتز

علاوه بر محور نوری، کریستال ها دارای محورهای الکتریکی و مکانیکی

اگر یک صفحه هشت وجهی از یک کریستال کوارتز عمود بر محور نوری آن بریده شود، آنگاه محور x–x، عمود بر محور عبوری z–zو با عبور از لبه های عمودی متقابل کریستال، مرسوم است که فراخوانی شود محور الکتریکی. محور y–yعمود بر محور z–zو دو وجه متضاد کریستال مرسوم است محور مکانیکیصفحه هشت ضلعی به دست آمده دارای سه محور الکتریکی و سه محور مکانیکی است.

اگر اکنون یک صفحه مستطیل شکل از صفحه هشت وجهی به دست آمده به گونه ای بریده شود که وجوه آن بر سه محور مشخص شده عمود باشد و بزرگترین وجه عمود بر محور باشد. x–x، پس چنین صفحه ای اثر پیزوالکتریک خواهد داشت. به این بشقاب، بشقاب می گویند ایکس-کات یا برش کوری.

هنگامی که تحت نیروی مکانیکی قرار می گیرد اف x، در وجوه عمود بر محور x–x، یک اثر پیزوالکتریک طولی مستقیم ایجاد می شود (جهت فشار با محور الکتریکی منطبق است). در این حالت، یک ولتاژ بین این چهره ها ظاهر می شود:

جایی که l، b، hطول، عرض و ضخامت صفحه؛

ε گذردهی ماده است.

d xضریب تناسب است که معمولاً به آن می گویند

ماژول پیزوالکتریک

اگر نیروی مکانیکی وارد شود اف y به وجوه عمود بر محور y–y، سپس یک اثر پیزوالکتریک عرضی مستقیم ایجاد می شود (جهت نیروی خارجی عمود بر محور است. x–x). در این حالت، ولتاژی با قطب مخالف ظاهر می شود:

U = -;

برای به دست آوردن اثر پیزوالکتریک معکوس، همان صفحه ایکس-برش بسیار مهم است که در یک میدان الکتریکی قرار گیرد تا محور x– xمنطبق با جهت خطوط میدان بود. در این حالت، صفحه هر دو در جهت محور تغییر شکل می دهد x– x، و در جهت محور y–y. تحت تأثیر اثر پیزوالکتریک طولی معکوس، ضخامت صفحه ساعتافزایش خواهد یافت:

Δ h = d x· U;

در همان زمان، تحت تأثیر اثر پیزوالکتریک عرضی معکوس، طول صفحه لکاهش خواهد یافت:

Δ l = – d xU.

در هر صورت فرکانس ارتعاشات مکانیکی برابر با فرکانس ارتعاشات الکتریکی است.

مساحت سطح اقیانوس های جهان حدود 71 درصد از سطح زمین است. بیشتر آن هنوز مطالعه نشده است.

نیاز به اکتشاف اقیانوس های جهان در مواجهه با نیازهای روزافزون بشر به سوخت ارزان و نیاز به کنترل ناوبری غیرنظامی منجر به ظهور سیستم های حسگر هیدروآکوستیک با قابلیت کاوش هیدروکربن ها در قفسه دریا و شناسایی و مکان یابی کشتی های غیرنظامی در آب شد. مناطق.

امروزه الزامات زیادی برای ارائه پارامترهای بهینه بر این گونه سیستم ها تحمیل می شود و استفاده از موجبرهای نوری به عنوان عناصر فرستنده و حساس می تواند کارایی این گونه سیستم ها را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و هزینه های مطالعه اقیانوس ها و پایش مناطق آبی را کاهش دهد.

عوامل اصلی جایگزینی سنسورهای هیدروآکوستیک سنتی با مبدل های پیزوالکتریک، هزینه کمتر، قابلیت اطمینان بالا، پارامترهای وزن و اندازه کوچکتر، سهولت در ساخت سنسور توزیع شده و حساسیت بالا در ناحیه فرکانس پایین و عدم تداخل الکترومغناطیسی در قسمت حساس فیبر است. .

شناسایی با استفاده از سونار فعال انجام می شود. منبع کشتی تشعشعات صوتی باند پهن ساطع می کند. مناطق بستر دریا با چگالی های مختلف، مانند میدان نفت و گاز و خاک معمولی، تشعشعات صوتی را با اجزای طیفی مختلف منعکس می کنند. یک آنتن فیبر نوری بیرونی این سیگنال ها را ثبت می کند. تجهیزات روی برد داده های دریافتی از آنتن را پردازش می کند و بر اساس تاخیر زمانی سیگنال مفید، جهت را به شی مورد نظر می دهد.

اصل کار یک کابل آکوستو-اپتیک، که عنصر حساس آن یک فیبر نوری است، مبتنی بر اثر تغییر ضریب شکست فیبر و از این رو فاز تابش نوری تحت تأثیر میدان صوتی است. با محاسبه تغییر فاز می توان اطلاعاتی در مورد ضربه صوتی به دست آورد.

مدارهای نوری و طرح‌های بسیاری از عناصر حساس وجود دارد، اما همه آنها امکان مالتی پلکس کردن تعداد زیادی سنسور را روی یک فیبر واحد فراهم می‌کنند، قرار دادن چندین فیبر در یک کابل آکوستو نوری می‌تواند با افزایش اندکی ضخامت، تعداد سنسورهای آنتن را افزایش دهد. از کابل آکوستو اپتیک این روش مالتی پلکس کردن تعداد زیادی سنسور در حال حاضر تنها با استفاده از فیبرهای نوری قابل ارائه است.

کار بر روی موضوع این پروژه در سال 2011 به همراه پژوهشکده مرکزی "Electropribor Concern" آغاز شد.در سال 2011-2013، کارهای مقدماتی انجام شد، مفاهیم اساسی برای ایجاد کابل های آکوستو-اپتیک کار شد، روش های مختلف پردازش سیگنال انجام شد. در 2014-2016، و چندین طرح از کابل های آکوستو-اپتیک غیرفعال و واحدهای پردازش سیگنال الکترونیکی را اجرا کرد.

برای تعیین محدوده دینامیکی، حساسیت، کف نویز و سایر پارامترها، یک سری آزمایش بر روی هر آنتن انجام شد. آزمایش‌ها شامل مطالعات آنتن در یک محفظه آنکوئیک (کابل آکوستو-اپتیک روی سه‌پایه‌های اطراف منبع میدان صوتی قرار دارد) و در آب‌های آزاد (کابل آکوستو-اپتیک بر روی یک سبد آزمایشی شفاف پیچیده شده است. که در مرکز آن منبع کروی میدان صوتی قرار گرفته است). در زیر عکس هایی از این تست ها قرار داده شده است.

ایجاد و مطالعه آنتن‌های فیبر نوری هیدروآکوستیک توسعه یافته شاخه‌ای از علم در روسیه است که چشم‌انداز بزرگی را در زمینه اندازه‌گیری‌های هیدروآکوستیک باز می‌کند.