§ 6. Реверберация и эффект допплера

Реверберацией называется послезвучание, наблюдающееся после прекращения излучения и выражающееся поступлением на приемник спадающего по силе звука. Реверберация возни­кает в результате рассеяния акустических волн неоднородно-стями среды. К таким неоднородностям относятся пузырьки воз­духа и газа, твердые взвешенные частицы и биологические объ­екты (в том числе планктон). Все они различны по размерам, имеют неодинаковые акустические сопротивления. Наибольшая концентрация пузырьков газа наблюдается в подповерхностном

15

•слое. Концентрация неоднородностей может изменяться по глу­бине в зависимости от времени года, суток и т. д., что происхо­дит, например, с зоо- и фитопланктонами. На нерегулярность и неоднородность среды оказывают существенное влияние тур­булентные движения масс воды, их перемещение морскими вол­нами. При нахождении источника излучения в такой среде часть излученной энергии рассеивается этими неоднородностями во всех направлениях, в том числе и в направлении приемной ан­тенны. В результате после прекращения излучения в приемном устройстве отмечается спадающий по силе звук, а на регистри­рующих устройствах появляется реверберационная помеха. В рассеянии акустических волн принимают участие также гра­ничные среды — поверхность и дно моря. Некоторая часть отра­женной энергии возвращается в приемное устройство и вызы­вает реверберацию.

Реверберацию можно условно разделить на объемную, по­верхностную и донную, хотя границы между ними не сущест­вует и в реальных условиях возможно их совместное воздей­ствие на приемное устройство.

Поверхностная реверберация возникает за счет рассеяния акустических волн в подповерхностном слое воздушными пу­зырьками и волнующейся морской поверхностью. Объемная ре­верберация возникает за счет рассеяния звука неоднородно­стями в толще воды. Донная реверберация вызывается рассея­нием и отражением волн от различных неровностей и неодно­родностей морского дна. Последняя оказывает наибольшее влияние по сравнению с другими видами реверберации, так как имеет наибольшую интенсивность (особенно на небольших глу­бинах). Интенсивность реверберации зависит не только от ок­ружающей среды, но и от источника излучения акустических волн, в частности от мощности и длительности импульса. Так как в общем случае реверберация является отрицательным яв­лением (она маскирует полезный сигнал), принимаются меры по ее уменьшению. В гидролокаторах, в частности, на некото­рых диапазонах уменьшается длительность излучаемого им­пульса.

В гидроакустических приборах, в частности в лагах, с по­мощью которых измеряется скорость судна, используется из­вестный эффект Допплера. Он заключается в том, что частота эхо-сигнала, поступающего на приемное устройство гидроаку­стической станции, отличается от частоты сигнала, излучаемого этой станцией. Разница частот зависит от взаимного перемеще­ния источника излучения акустических волн и объекта, от ко­торого происходит отражение этих волн. Если они сближаются, то в этом случае частота принятого сигнала увеличивается, при удалении — уменьшается. По величине допплеровского сдвига определяется скорость судна. Эффект Допплера позволяет также определять перемещение косяков рыб по тону звучания эхо-сигналов. Если косяк приближается к судну, то тон эхо-сиг­нала выше тона реверберации, а при удалении — ниже. Изме­нение частоты требует увеличения полосы пропускания, что уменьшает соотношение величин полезного сигнала и шумовых помех в приемном устройстве.