Приборов

§ 8. Принцип действия

При конструировании гидроакустических приборов использу­ются и учитываются основные свойства акустических волн:

распространение в однородной водной среде с постоянной скоростью;

изменение направления и скорости при распространении в не­однородной среде;

отражение от объектов и сред, акустические свойства кото­рых отличаются от свойств той среды, в которой происходит распространение волн;

создание суммарного акустического поля из волн одной ча­стоты;

огибание препятствий, размеры которых меньше длины волны.

С учетом характера водной среды и предъявляемых требо­ваний к гидроакустическим приборам в их конструкциях име­ются некоторые особенности:

применение акустических волн повышенной частоты;

использование преимущественно импульсного режима ра­боты передающих устройств;

создание направленных и вращающихся диаграмм излучения.

Основные свойства волн — распространение в водной среде «с постоянной скоростью и отражение от разнородных сред — по­зволяют решать задачи по определению глубины места, обна­ружению промысловых объектов промысла, определению их координат. Глубина места, расстояние до объектов промысла определяются по известной формуле О = с1/2, где I — время рас­пространения акустических волн до грунта или до объекта про­мысла и обратно.

Для измерения глубины под килем судна применяются ука­затели глубин, самописцы, электронные индикаторы. Современ­ные эхолоты позволяют измерять практически любые глубины.

Для получения достаточной мощности генератора при его

•сравнительно небольших габаритных размерах и потребляемой мощности применяются импульсный режим работы и направ­ленное излучение. При такой работе генератором эхолота фор­мируются кратковременные мощные посылочные импульсы с ча­стотой повторения, зависящей от выбранного диапазона. Им­пульсный режим работы позволяет накапливать энергию между двумя очередными посылками и применять одну приемо-пере-дающую антенну. Управляет посылками регистрирующий при­бор или специальный блок запуска — синхронизатор.

Рассмотрим простейшую схему измерения глубины места эхолотом. Эхолоты применяются не только для измерения глу­бин, но и для обнаружения косяков рыб под килем судна, опре­деления их вертикальной протяженности, глубины погружения. В качестве регистрирующих приборов в эхолотах применяются самописцы, электронные и цифровые индикаторы, указатели глубины. Самописцы применяются как в рыбопоисковых, так и в навигационных эхолотах. Записывающим устройством в само­писцах являются металлическая линейка, подвижное перо или

•система неподвижных перьев, соприкасающихся со специальной электрохимической или электротермической бумагой (рис. 11). В самописце с подвижным пером через систему передач элек­трическим двигателем (О) приводится во вращение лента, уло­женная в направляющих роликах. На ленте укрепляется запи­сывающее перо и кулачковая посылочная группа. В момент на­хождения пера самописца против нуля шкалы посылочным ку­лачком замыкаются контакты К в цепи генератора зондирую­щих импульсов и происходит излучение акустических волн.

Эхо-сигнал после приема и усиления поступает на перо са­мописца, и на бумаге производится запись глубины, косяков

рыб. Бумага укладывается в валики и протягивается двигате­лем с заданной постоянной скоростью. Для расширения диапа­зона измеряемых глубин в самописцах применяются схемы фа-зирования. При фазировке посылка импульса происходит раньше времени прихода пера на нуль шкалы глубины. Время задержки записи или время запуска посылочного генератора можно плавно или дискретно изменять.

В навигационных эхолотах для записи иногда применяется вращающийся барабан с укрепленной металлической спиралью. Спираль соприкасается с бу­магой только в одной точке. В момент нахождения записы­вающей точки на нуле проис­ходит излучение импульса пе­редающей антенной. Сигнал, отраженный от грунта, посту­пает на приемную антенну, а после усиления—на спираль, записывающая точка которой перемещается от нуля на не­которое расстояние, завися­щее от глубины места.

Рис. 11. Схема измерения глубинш самописцем

В некоторых эхолотах для записи глубины применяются многоперьевые самописцы. Группа неподвижных перьев располагается по всей ширине бумаги, которая протягива­ется с определенной скоростью лентопротяжным механизмом. Работа такого самописца за­ключается в следующем. Опор­ный генератор совместно с де­лителем формирует остроко­нечные счетные (тактовые) импульсы, а блок запуска самописца вырабатывает запускаю­щие импульсы. Запускающие импульсы (ЗИ) поступают на ге­нератор зондирующих импульсов в передатчике и на счетчик импульсов, который с этого момента начинает пропускать на де­шифратор и далее на схемы совпадений тактовые импульсы (рис. 12). Схемы совпадений связаны с перьями, однако сигнал для записи поступит на то или иное перо только в том случае* если тактовый импульс и эхо-сигнал придут на схему совпаде­ния одновременно. Схем совпадений столько, сколько перьев-(в самописцах их более 200). Первое перо находится против-нуля шкалы глубины, а последнее — против максимального де­ления этой шкалы. Время поступления эхо-сигнала на схему со­впадения зависит от измеряемой глубины.

23:

В гидролокаторах принцип измерения расстояний до объек­тов промысла остается таким же, однако в них применяются антенны, обеспечивающие посылку акустических волн как в вер-

От Улика упрабления

Опорный генератор	*<*	Формирователь итульсов		Счетчик тактовых импульсов			Дешифратор
На запуск				'
		Блок 'запуска					Схе собпа	МП Зения	_ _ -^	Мноеоперьебая линейка самописцй
передатчика									"»
Видеосигнал

Рис. 12. Принципиальная схема измерения глубины многоперьевым само­писцем

Рис. 13. Схема измерения глубины электронным индикатором

тикальном, так и в горизон­тальном направлении. В каче­стве индикаторов применя­ются самописцы, электронные индикаторы, дисплеи. В элек­тронных индикаторах на элек­тронно-лучевой трубке (ЭЛТ) образуется линейная или ра­диальная развертка (рис. 13). Принцип измерения рас­стояний заключается в сле­дующем. Синхронизатор через определенные промежутки времени формирует запускаю­щие импульсы. ЗИ поступают на генератор импульсов, фор­мирующий мощный высокоча­стотный импульс, и на блок развертки индикатора, обес­печивающий ее образование на экране индикатора. Начало излучения акустических волн и начало движения луча раз­вертки от края трубки вверх (или вниз) совпадают. Луч развертки перемещается по экрану с определенной скоро­стью, зависящей от выбранного масштаба. Отраженный сигнал после усиления поступает на ЭЛТ, вызывая амплитудную или яркостную отметку цели, напротив которой по шкале снима­ется величина расстояния. Перемещение диаграммы направ-

24

ленности в гидролокаторе по горизонту и использование ра­диальной развертки индикатора, вращающейся синхронно с ди­аграммой, позволяет определять направление на объект про­мысла.

В некоторых гидролокаторах и навигационных эхолотах при­меняются цифровые индикаторы расстояний или глубины. В цифровом индикаторе измеряемая величина представляется в виде числа на отсчетном устройстве. Наибольшее распростра­нение получили цифровые индикаторы последовательного счета, в которых аналоговая измеряемая величина преобразуется в про­порциональное число импульсов (число-импульсный код) и за­тем в другой (обычно двоично-десятичный) код.