Введение к работе
Актуальность работы. Задача Еыделения сигналов из подах представляет собой одну из важнейших проблем, возникающих іри разработке различных систем и устройств приема и обнаружения.
3 настоящее Еремя есє возрастающее вникание уделяется про-:транственно-Еременнкм методам обработки сигналов, основанных на совместном использовании нескольких датчиков для получения информации от одного объекта. При этом поеншєнкє информативности приема может быть достигнуто не только путем использования множества однотипных датчиков (отличающихся расположением яли ориентацией), но и путем рационального ЕзаимодейстЕия каналов, нетождественных е физическом отношении. К числу таких методов откосится зонно-компонентная компенсация помех, использующая факт линейной независимости (зависимости) различных компонент поля в ближней (дальней) зоне источника, а также межкомпонентная корреляционная обработка сигналов, сущность которой заключается е Еычислении корреляционных интегралов от упомянутых компонент. Однако зонно-компонентная компенсация їіомех иєучена недостаточно. Этот метод насел применение в радиолокации и сеязи и практически не используется е акустике. Фактически отсутствуют оценки его эффективности' и результаты экспериментальной проверки. Межкомпонентная корреляционная обработка применяется лишь в акустике для подавления помех от источников ближней зоны и практически не используется е радиотехнике.
Весьма перспективным направлением в задачах обработки сигналов является градиентная компенсация помех, осноезннзя на вычитании сигналов с близко расположенных однотипных датчиков. Градиентная компенсация реализуется е акустических приемниках енспіих порядков (по сравнению с монопольным). Однако известные акустические приемники обладают неизотропной (несферической) диаграммой направленности. Кроме этого, в литературе отсутствуют оценки влияния на эффективность таких приемников погрешностей согласования их элементов по амплитуде, фазе и их пространственному расположению.
В связи с ужесточением требований к качеству и полноте об-
- 2 -работ-ки принимаемой информации решение перечисленных вопросов является весьма -актуальной проблемой.
Цель работы состоит в разработке и исследовании акустических приемников с использованием различий в структуре полей сигналов и помех.
Задачи исследований. В соответствии с поставленной целью і выбранными-направлениями исследований решались следующие основные задачи:
развитие, оценка и экспериментальное исследование эффективности зонно-компонентной компенсации помех;
теоретическое и экспериментальное исследование межкомпонентной корреляционной обработки;
разработка, оценка и экспериментальная проверка эффективное^ акустических приемников с укороченной дистанционной диаграммой ;
разработка с использованием указанных методов и устройств по-ыехозащищенных приемников акустических и электромагнитных сигналов.
Методы исследований. В работе применялись теоретические исследования на базе аппарата математической физики и математического анализа, методы расчета на ЭВМ, натурные и лабораторные исследования с использованием современной отечественной и зарубежной аппаратуры.
Научная новизна основных результатов диссертационной работы заключается в следующем.
-
Предложен и экспериментально исследован метод зонно-компонентной компенсации акустических и виброакустических помех.
-
Теоретически и экспериментально исследован метод межкомпонентной корреляционной обработки акустических и электромагнитных сигналов.
-
Предложены акустические применики.2-4-го порядка с укороченной дистанционной диаграммой, проведены теоретическая оценка и экспериментальная проверка их эффективности.
-
Теоретически исследовано влияние на эффективность приемников 2-4-го порядка погрешностей согласования их элементов по амплитуде, фазе и их взаимному пространственному расположению.
- З -На защиту выносятся следующие основные положения.
-
В зависимости от типа и месторасположения источников возможно разделение сигналов от этих источников с помощью метода зонно-компонентной компенсации помех, осноеэнной на использовании амплитудных и фазоЕкх различий между компонентами акустического или виброакустического полей в разных зонах источников.
-
Межкомпонентная корреляционная обработка сигналов позволяет осуществлять подавление помех от произвольно расположенных источников ближней зоны, при этом эффективность метода растет по мере приближения приемника к мешающему источнику ближней зоны.
-
Предложенные акустические приемники второго и четвертого порядков, периферийные элементы которых расположены по вершинам октаэдра, обладают изотропной диаграммой направленности.
-
Наибольшее Елияние на выигрыш акустических приемников п. -го порядка оказывают погрешности согласования их элементов по амплитуде, фазе и координатам их расположения друг к другу, причем это влияние не зэеисит от к h , где к - волновое число, к - расстояние .между центрами приемников давления.
Практическая ценность работы:
предложен метод зонно-компонентной компенсации акустических и виброакустических помех, позволяющий разделять сигналы от источников, излучающих е одном направлении и в одной полосе частот ;
создан шумомер с использованием зонно-компонентной компенсации акустических помех и защищенный авторским свидетельством на изобретение ;
создан двухканальный корреляционный приемник амплитуд-но-модулироЕанных сигналов, способный эффективно работать в условиях помех ближней зоны ;
создан шумомер с использованием акустических приемников Еторого и четвертого порядкоЕ с укороченной дистанционной диаграммой и защищенный авторским свидетельством на изобретение.
Результаты работы использованы в Нижегородском филиале научно-исследовательского института стандартизации общесистем-
-4-ннх технологий, НТПК "Техническая диагностика" и МП "ИНКОТЕС" с экономическим эффектом I4620O рублей в ценах 1991 года.
Апробация работы
Основные разделы диссертационной работы докладывались на всесоюзных научно-технических семинарах "Обработка акустической информации в многоканальных системах", Ленинград, 1987 г., "Но-Еые методы и средства акустических измерений и приборы контроля", Ленинград, 1989 г., Девятом Всесоюзном межотраслевом семинаре "Виброакустические исследования", '.'осма ,1989 г., всесоюзных научно-технических конференциях "Развитие и внедрение ноеой техники радиоприемных устройств и обработки сигналов". Горький, 1989 г., "Проблемы технической диагностики в задачах обеспечения и повышения эксплуатационной надежности судовых технических средств", Николаев, 1989 г., а также на семинарах Научно-исследовательского радиофизического института, Горьковского научно-исследовательского института радиотехники, Горьковского инженерно-строительного института, Горьковского Филиала Всесоюзного научно-исследовательского института нормализации е машиностроении.
Полностью работа докладывалась на семинарах Нижегородского филиала научнс-исследоЕательского института стандартизации общесистемных технологий, КТПК "Техническая диагностика", МП "ШКОТЕС", кафедры акустики и акустоэлектроникк Киевского политехнического института и кафедры электроакустики и ультразвуковой техники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, е том числе 4 статьи, 2 тезисов докладов на всесоюзных научно-технических конференциях и семинарах, получено 2 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем диссертации
