Введение к работе
Актуальность темь». Несмотря на огромный поток исследовательских работ, посвященных изучению и исследованию эффекта нелинейного взаимодействия акустических волн, до сих пор есть задачи, требующие более скурпулезного рассмотрения.
В ряде гидроакустических приборов, разрабатываемых в настоящее время, предусматривается режим параметрического излучения. Задачи, решаемые с использованием параметрических приборов, требуют предварительной оценки характеристик параметрических антенн. Существующие в настоящее время методы оценки характеристик таких антенн не всегда дают правильные, совпадающие с экспериментом, результаты, в связи с чем продолжается поиск математических моделей параметрических антенн.
Недостатком антенн, использующих эффект нелинейного взаимодействия является низкий коэффициент преобразования энергии сигнала волны накачки в энергию волны разностной частоты (ВРЧ). Только десятые доли процента энергии волны накачки преобразуются в энергию волны разностной частоты. В настоящее время известно несколько способов повышения эффективности преобразования энергии. Выбор каждого из них зависит от условий решаемых задач. Известны параметрические излучатели, использующие в излучении промежуточную среду. Повышают эффективность преобразования энергии и с помощью выбора метода формирования волны разностной частоты, либо с использованием различных режимов работы параметрических антенн. Увеличение эффективности преобразования энергии сигнала волны накачки в энергию волны разностной частоты - это еще один шаг к повышению дальности действия параметрического гидролокатора (ПГЛ). Повышение эффективности преобразования энергии можно добиться, используя в излучении многокомпонентный сигнал.
Использование эффекта нелинейного взаимодействия волн привело к появлению новых возможностей гидроакустических станций, таких как возможность исследования придонных структур и исследования частотных свойств рассеи-вателей, при этом существенно уменьшив их массогабаритные размеры.
В настоящей работе ставится задача исследования процесса формирования волн разностной частоты при взаимодействии многокомпонентных сигналов накачки. Приведенные в литературных источниках сведения о взаимодействии таких сигналов отрывочны, но они показывают принципиальные возможности увеличения эффективности преобразования энергии волн накачки в энергию волны разностной частоты.
Целью работы является исследование параметрических антенн с многокомпонентным сигналом накачки для создания излучателей с повышенной эффективностью нелинейного преобразования энергии и возможностью генерации многокомпонентных сигналов с эквидистантным спектром в интересах решения задач гидролокации.
Методы исследования. Поставленная в работе цель достигается автором путем теоретических и экспериментальных исследований. Предложенные математические модели имеют интерпретацию, приближенную к существующим физическим представлениям об исследуемых процессах. Приведенные теоретические выводы и расчеты подтверждаются измерениями в гидроакустическом бассейне.
Научная новизна.
1. Получено математическое описание процесса генерации волны разностной частоты многокомпонентным сигналом накачки, на основе решения уравнения Хохлова-Заболотской-Кузнецова.
2. Исследован процесс повышения эффективности
преобразования энергии волны накачки в энергию волны
разностной частоты .
3. Предложена и разработана модифицированная ма
тематическая модель для расчета характеристики направлен
ности излучающей параметрической антенны
4. Получено математическое выражение, описы
вающее энергетический потенциал параметрического гидро
локатора с многокомпонентным сигналом.
5. Проведена оценка параметров параметрического
гидролокатора с многокомпонентным сигналом для обнару
жения подводных объектов.
6. Получено математическое выражение, описы
вающее энергетический потенциал параметрического гидро
локатора с многокомпонентным сигналом накачки для лоци-
рования объектов под слоем грунта.
Научная и практическап значимость работы состоят в том, что существенно расширились представления о преобразовании энергии волны накачки в волну разностной частоты в многокомпонентном сигнале; предложенная математическая модель расчета ширины характеристики направленности параметрической антенны расширила возможности в ее оценке; предложенные методы оценки параметров параметрического гидролокатора (ПГЛ) снизили временные затраты при разработке гидроакустических приборов, использующих в излучении многокомпонентный сигнал накачки. Разработаны методы расчета характеристик параметрических локаторов с многокомпонентным сигналом накачки для лоцирования придонных слоев.
Внедрение результатов работы.
Результаты работы внедрены в в/ч 10729 (г.Пушкин), .Государственном научном центре ГТП НПО "Южморгеология" (г. Геленджик), НИР "Океанотехника", г/б работе №13652, а также в учебный процесс ТРТУ.
Апробация результатов работы.
Основные результаты работы обсуждались и были одобрены на научно-технических конференциях ТРТУ (Таганрог, 1998-1999 гг.), на IV Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (г.Новосибирск, 1998 г.), на IV Международной конференции "Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики" (г.Санкт Петербург, 1998 г.), на Международной конференции "Теория и практика геолого-геофизических исследований"(г.Геленджик), на Международной конференции Океан 99 (г.Вашингтон).
Основные положения и результаты, выносимые на защиту:
-
Решение задачи повышения эффективности преобразования энергии волны накачки в энергию волны разностной частоты при использовании многокомпонентного сигнала накачки.
-
Метод расчета характеристик направленности параметрических излучающих антенн.
-
Методика расчета энергетических параметров гидролокатора, использующего многокомпонентный сигнал накачки.
-
Методика расчета энергетических характеристик параметрического гидролокатора с многокомпонентным сигналом накачки при обнаружении заиленных объектов с учетом реверберации.
-
Результаты экспериментальных исследований излучающей параметрической антенны с многокомпонентным сигналом накачки.
Публикации.
По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами и заключения, списка литературы из 82 наименований. Диссертация содержит 135 страниц печатного текста и 58 рисунков.
