Договор аренды транспортного средства;pdf

XXVII сессия Российского акустического общества,
посвященная памяти ученых-акустиков
ФГУП «Крыловский государственный научный центр»
А. В. Смольякова и В. И. Попкова
Санкт-Петербург,16-18 апреля 2014 г.
Г.Н. Кузнецов
ООО «Акустические системы калибровки – Программирование», Россия, Москва
E-mail: [email protected], тел. +7(495) 256-17-90
Экспериментальное исследование
низкочастотных помех на обтекаемых скалярных
и векторных приемниках
Исследуются шумовые помехи на векторно-скалярных модулях,
установленных на вертикальном поворотном устройстве. Вращение
поворотного устройства приводило к обтеканию поверхности модуля. Шумы
обтекания и вибрационная компонента регистрировались в компьютере.
Уровни помех в низкочастотной зоне на векторных приемниках меньше, чем
помехи на скалярных приемниках на 8…10 дБ и более. На частотах выше
1,5…2 кГц, помехи на скалярных приемниках меньше помех на векторных
приемниках на величину 2…3 дБ.
Скалярные и векторные приемники, низкочастотная помеха
Спектральные и корреляционные характеристики помех на скалярных и векторных
приемниках (соответственно, СП и ВП) оказывают решающее влияние на
эффективность обнаружения и пеленгования малошумных целей векторно-скалярными
антеннами.
Исследование спектральных и корреляционных характеристик шумов обтекания
скалярных приемников выполнено в фундаментальной монографии [1]. Сравнение
характеристик помех на отдельных СП и ВП выполняется в работе [2]. Установлено,
что соотношение уровней и корреляционные характеристики помех на СП и ВП
существенно зависят от рабочей частоты и условий формирования помех в волноводе.
В работе [3] сравниваются спектры помех на СП и ВП при их обтекании в режиме
буксировки. Установлено, что помехи на скалярном приемнике в основном ниже, чем
на векторном, но при переходе к потоку мощности уровень помех заметно
уменьшается. Отметим, что в [2] использовалась конструкция инерциального
приемника, который регистрирует колебательное ускорение и скорость.
Ниже также сравниваются помехи на СП и ВП, но ВП являются градиентными
приемниками, которые образованы из пар, разнесенных в пространстве скалярных
приемников с почти равными комплексными чувствительностями. Помехи на СП и ВП
образуются при их обтекании, а также имеют вибрационное происхождение.
На рис. 1 изображены технологические цельнозалитые полиуретаном макеты,
характеристики которых исследовались в заглушенном гидроакустическом бассейне и
на испытательной базе на Ладожском озере. Каждый макет включает пять сферических
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
2
_________________________________________________________________________________________
СП диаметром 20 мм. Разнесенные на одинаковое расстояние приемники 1 и 2, а также
3 и 4 образуют две ортогональные группы, из которых формируются градиентные
(векторные) каналы. Приемник 5 расположен в геометрическом и фазовом центре ВП.
Кроме того приемник 6, являющийся эталонным приемником, использовался для
оценки абсолютной чувствительности градиентных и скалярных каналов. Блок-схема
стенда для регистрации характеристик СП и ВП, представлена на рис. 2. Испытуемые
макеты устанавливались на вертикальном поворотном устройстве с размещением
сечения как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Вращение
осуществлялось вокруг вертикальной оси в горизонтальной плоскости. При
горизонтальном размещении плоскости макета уровень помех, связанных с обтеканием,
из-за малой радиальной скорости был мал и определялся, в основном, вибрациями
поворотного устройства. Поэтому далее анализируются результаты, полученные при
поперечном обтекании макета, т.е. при вертикальном расположении сечения. В этом
случае из-за отрыва потока формировались гидродинамические (псевдозвуковые) и
вибрационные помехи.
Рис. 1. Два технологических макета с сегментным профилем и один технологический
макет с округлыми боковыми поверхностями
_________________________________________________________________________________________
Г.Н. Кузнецов
Экспериментальное исследование низкочастотных помех на обтекаемых скалярных и векторных
приемниках
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
3
_________________________________________________________________________________________
1. Приемники градиентного типа
2. Скалярный приемник
3. Предварительные усилители
4. Дифференциальный
усилитель
5. Узкополосный фильтр
6. Фазометр
1
7. Регистратор
3
4
5
5
6
3
2
3
7
Рис. 2. Блок-схема для фазовых измерений
Макеты предварительно калибровались в заглушенном гидроакустическом бассейне.
Установлено, что чувствительность СП практически не зависит от частоты и разброс
чувствительности на частотах до 5000 Гц определяется интерференцией прямых и
отраженных сигналов. Чувствительность векторных каналов линейно возрастает с
ростом частоты и при вращении образуется классическая характеристика
направленности близкая к «восьмерке». В таблице для одного из технологических
макетов приведены коэффициенты деления Δ 1, Δ 2 , измеренные экспериментально на
различных частотах. Видно, что градиентные приемники действительно образуют
векторный канал. Это обосновывает возможность исследования и сравнения
спектральных и корреляционных характеристик помех на СП и ВП.
Таблица. Коэффициенты деления для технологического макета МА-3
М а к е т
Частота, кГц
Δ 1 , дБ
МА-3
Δ 2 , дБ
пара «1–2»
пара «3–4»
пара «1–2»
пара «3–4»
0,65
23
31
23
26
1,5
26,5
32
23,5
27
2,0
25,0
27
25
34
3,0
29,0
38
29
38
На рис. 3–5 представлены спектры помех на СП и ВП при различных режимах
вращения (обтекания), зарегистрированные на Ладожском озере при глубине места
20 м. По оси ординат отложены относительные уровни сигналов в дБ при анализе в
полосе 47 Гц. По оси абсцисс — частота в Гц. Коэффициенты усиления трактов всех
каналов равны. Разностные каналы образованы дифференциальным программируемым
усилителем (см. рис. 2). На рис. 3 представлены спектры, полученные при
неподвижном макете в режиме «тишина».
_________________________________________________________________________________________
Г.Н. Кузнецов
Экспериментальное исследование низкочастотных помех на обтекаемых скалярных и векторных
приемниках
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
4
_________________________________________________________________________________________
Из анализа рис. 3 следует, что в режиме тишины и при отсутствии вращения
поворотного устройства на низких частотах регистрируются звуковые сигналы от
посторонних источников, сформированные в волноводе. В спектрах обнаруживаются
не только сплошная часть, но и узкополосные компоненты, которые слабо разрешаются
из-за широкой полосы анализа (47 Гц). Видно, что на низких частотах уровень
спектральных компонент на ВП меньше, чем уровень аналогичных компонент на
выходе СП, на величину от 5 до 20 дБ. Установлено, что на приемниках 1, 2 и 3, 4,
соответственно, коэффициент пространственной корреляции (КПК) близок к 0,85.
Поэтому при образовании градиентных каналов помехи вычитаются. Как следствие,
уровень разностных сигналов уменьшается по сравнению с исходными сигналами от
СП. На высоких частотах КПК уменьшается и разностные сигналы со случайными
характеристиками, как и сигналы суммы, увеличиваются на величину до 3 дБ.
На рис. 4 и 5 представлены аналогичные спектры, полученные при вращении
поворотного устройства и макета вокруг вертикальной оси. Видно, что в спектрах
обнаруживаются узкополосные составляющие (УС) и сплошная часть спектра. С
увеличением оборотов частоты УС линейно возрастают. На низких частотах уровень
узкополосных компонент, принятых ВП, меньше уровней аналогичных УС, принятых
СП, на 5…10 дБ. На высоких частотах вычитаются случайные процессы, которые как и
сигналы суммы, превышают величину исходных сигналов на величину до 3 дБ.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Ch1
Ch2
Ch3
Ch4
Ch5
Ch7
Ch8
-80
-90
-100
Рис. 3. Макет 3. Режим полной тишины. Вращение отсутствует, по палубе никто не
ходит. Обозначено: центральный СП — 5; горизонтальный ВП — 7 (образован из СП
с номерами 1 и 2); вертикальный ВП — 8 (образован из СП с номерами 3 и 4)
_________________________________________________________________________________________
Г.Н. Кузнецов
Экспериментальное исследование низкочастотных помех на обтекаемых скалярных и векторных
приемниках
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
5
_________________________________________________________________________________________
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0
-10
-20
-30
Ch1
Ch2
Ch3
Ch4
Ch5
Ch7
Ch8
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
Рис. 4. Макет 3. Малая скорость вращения — 2 град/с. Слабые ветер и волнение.
Канал 7 (разность каналов 1 и 2) — вертикален.
Канал 8 (разность каналов 3 и 4) — горизонтален
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
Ch1
Ch2
Ch3
Ch4
Ch5
Ch7
Ch8
-80
-90
-100
Рис. 5. Макет 3. Скорость вращения — 3,3 град/с. Слабые ветер и волнение.
Канал 7 (разность каналов 1 и 2) — вертикален.
Канал 8 (разность каналов 3 и 4) — горизонтален
_________________________________________________________________________________________
Г.Н. Кузнецов
Экспериментальное исследование низкочастотных помех на обтекаемых скалярных и векторных
приемниках
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
6
_________________________________________________________________________________________
Таким образом, составляющие помех с большим интервалом пространственной
корреляции на выходе ВП градиентного типа уменьшаются по сравнению с исходными
величинами помех, принятыми СП. На высоких частотах помехи, принятые ВП,
возрастают по сравнению с помехами на СП.
Полученные результаты целесообразно учитывать для различных частотных
диапазонов при выборе конструкций векторных приемников и построении векторноскалярных антенн.
ЛИТЕРАТУРА
1. Смольяков А.В. Шум турбулентных потоков. Санкт-Петербург: 2005. 311 С.
2. Гордиенко В.А. Векторно-фазовые методы в акустике. М.: Физматлит, 2007. 480 С.
3. Коренбаум В.И. О сравнительной помехозащищенности приемников звукового
давления, колебательной скорости и потока акустической мощности в движущейся
жидкости // Акуст. ж. 1995. Т. 41, № 6. С. 930–931.
_________________________________________________________________________________________
Г.Н. Кузнецов
Экспериментальное исследование низкочастотных помех на обтекаемых скалярных и векторных
приемниках