Способ оценки влияния на амплитуднофазовое распределение колебательной скорости антенны излучения постороннего источника звука

 

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПжЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ASTOPCH0lUIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОаЧГТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4185703/24-10 1 (22) 26.01..87 (46) 28.02.89. Вюл. И 8 (71) Ленинградский электротехниче ский институт им. В .И. ульянова (Ленина) (72) А.В. Осетров и Е .Д. Пигулевский. (53) 534.8N.2(088.8) (56) Смарыйев 14.Д. Направленность гидроакустических антенн. Л.: Судостроение, 1973, с. 16-2О. (54) ЖОСОВ ОИЕйЕЙ ВЛИЯНИЯ НА АИПЛИ-.

ТУДИО-ФАЗОВОЕ РАСЗП?ЕДЕЛЕНИЕ KOHESAТЕЛЬНОИ CKGPOCI ЬНПБНИ ИЗЛУЧЕНИИ

ПОСТОРОННЕГО ИСТОЧНИКА ЗВЯИ ,.(57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для оценки совместимости акустических аитеии путем определения критерия влияния на амплитуднофазовое распределение колебательной скорости исследуемой антенны излучения постороннего источника звука.

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для оценки совместимости акустических антенн путем определе ния критерия,: характеризующего степень влияния на амплитудно-фазовое распределение (АФР) колебательной скорости излучения постороннего источника звука.

Целью изобретения является увеличение точности оценки влияния- на

АФР колебательной скорости исследуемой антенны излучения постороннего источника звука.

„„SU„„1462519 А 1

t (50 4 Н 04 R 29/00 С 01 R 29/10

Цель изобретения - увеличение точности оценки. Точечный излучатель помещаютв центр области возможного расположения постороннего источника звука, приемник акустического давления размещают в зоне Френеля антенны и измеряют комплексную амплитуду акустического давления в плоскости измерений, расположенной параллельно ат1ертуре исследуемой антенны, путем. сканирования приемника акустического давления, возбуждают исследуемую антенну вместе с точечньм излучателем на постоянной частоте и измеряют комплексную амплитуду акустического давления s плоскости а измерений путем сканирования прчеме ника акустического давления, критерий влияния на амплитудно-фаэовое распределение колебательной скорости излучения постороннего источника звука вычисляют по расчетной формуле.

2 ил.

При проектировании акустических антенн во многих случаях учитывают взаимное сопротивление излучения элементов, из которых состоит антенна. Ненулевое взаимное сопротивление вызывает запль вание нулей характеристик направленности, увеличение уровня боковых лепестков характеристики направленности, а иногда даже и смещение на несколько градусов главного лепестка характеристики направленности. Кроме тога, взаимное сопротивление излучения сказывается на согласовании .электроакустических пре3 1462519 образователей с электрическими це( пями. Влияние взаимного сопротивления излучения на характеристики антея ны может реализоваться и через межантенное сопротивление излучения, т. за счет взаимного сопротивления излучения элементов, принадлежащих разным антеннам. Это вызывает .необходимость каким-либо образом нормировать эффекты, вызванные наличием межантенного сопротивления излучения

Если две расположенные близко, одна к другой антенны различного назначения с перекрывающимися спектрами должны работать одновременно, необходимо каждую из них конструировать, учитывая такую особенность их эксплуатации. Это приводит к необходимости введения и измерения такого критерия влияния на АФР излучения постороннего источника звука, ко, торый характеризовал бы устойчивость АФР исследуемой антенны к действию стороннего излучения и который был бы независим от конкретной геометрии и свойств этого сторОннего источника, твен являлся бы характеристикой только исследуемой антенны.

На фиг. 1-алгоритм определения критерия;3И на фиг ° 2 - функциональная схема устройства,, реализующего способ. (На фиг.1 а показана геометрия эксперимента на фиге 1б — вид функций, через которые определяется критерий К . Плоскость фиг . 1 соответствует плоскости у = О, зависимость функций и геометрии эксперимента от координаты у не показана. В плоскости определения АФР два раза вычисляется нормальная составляющая колебательной скорости на основании из-мерений комплексной амплитуды акусти ческого давления в плоскости измерений соответственно функции ь (х,у) и ьу(х,у),. Функция ю(х,у) соответствует работе только исследуемой л. антенны, функция ъу(х,у) — совместной работе исследуемой антенны и точечного излучателя. За счет работы в

)<--;lj Fw

Для определения распределения комплексной амплитуды w(x,ó) нормальной составляющей колебательной точечного излучателя искажается АФР колебательной скорости исследуемой антенны. Это искажение оценивается

5 по функции 8 w(x,у), представляющей, е. собой модуль разности распределений комплексных амплитуд в плоскости определения АФР, вычисленных при двух режимах работы, описанных выше.

1О Функция - О w(x y) сОстОит из двух характерных областей. Первая область соответствует изображению точечного излучателя (оно несколько, размазано вследствие конечной разрешающей спо собности алгоритма восстановления)

Вторая область характеризует искажения АФР исследуемой антенны. Однако анализ функции о w(x,у) во второй области с целью Определания вли2р яния на АФР мешающего излучения производить неудобно, рациональнее иметь какой-либо интегральный критерий. Наиболее полно поведение функции . <) w(x >y) во второй области ха25 рактеризует объем под кривой <) w(x, у), т.е. интеграл вида (Ew

Q. где .Я -. область плоскости определе": ния АФР, соответствующая исследуемой

3О антенне. Однако такой критерий будет зависеть от величины колебательной скорости на поверхности точечного излучателя и от размера точечного излучателя. Чтобы исключить зависимость такого критерия от параметров, характеризующих точечный излучатель, нормирующий множитель выбирается в виде I 8 w(x,y)dxdy, где 52 — обо

4р ласть плосхости определения. АФР, со-, ответствующая первой области функции

8w(x,у), Кроме того, рационально производить деление на S, где S - площадь области A . Тогда возможно

4S сравнение различных антенн (имеющих разные конфигурации и размеры) с точки зрения влияния на их работу излучения мешающего источника звука . Окончательно критерий К влияния на АФР колебательной скорости излучения постороннего источника звука записывается в виде скорости в плоскости определения

АФР по распределению комплексной амплитуды р(х,у) акустического дав

5 14625 ления в плоскости измерений, параллельной плоскости определения АФР, применяется метод обращенного волнового фронта, .5

Алгоритм восстановления w(x,у) состоит из трех этапов . Первый— вычисление спектра P(KÄ;K() пространственных частот в плоскости измерений по измеренной функции р(х,у) т.е. двумерное прямое усеченное преобразование Фурье функции р(х,у), Второй — нахождение спектра И(К„, К ) пространственных частот в плоскости определения АФР, для этого 15 спектр P(K„, К„) домножается на передаточную функцию Н (K„, К ) (длн

2 2

К„+ К > К передаточная ункция аппроксимируется нулем). Третий— вычисление функции w(x,y) по спектру 20

W(K, K() пространственных частот. т.е. двумерное обратное преобразование Фурье функции W(K„, К„) . Обычно преобразование Фурье вычисляют, используя алгоритмы быстрого преобра- 25 зования Фурье.

На фиг. 2 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ. Устройство состоит из генератора l гармонических колеба- 30 ний, модулятора 2, линии 3 задержки, усилителя 4 мощности, Исследуемая антенна обозначена позицией 5.

Кроме того, устройство содержит ключ 6, усилитель 7 мощности, точечный излучатель 8, приемник 9 акустического давления, двигатель 1 О, измеритель 11 амплитуды и фазы синусоидального электрического сигнала, ЭВМ. 12 с устройством вывода.

Устройство работает следующим образом.

В центре области возможного расположения постороннего источника звука помещают точечный излучатель 45

С

8, приемник 9 акустического давления устанавливают в зоне Френеля исследуемой антенны. Для измерения комплексной амплитуды акустического давления в плоскости измерений при 50 работе исследуемой антенны исследуемую антенну 5 возбуждают прямоугольными радиоимпульсами. Прямоугольные радиоимпульсы формируются на выходе модулятора 2, на вход которого поступает сигнал постоянной частоты с выхода генератора 1 гармонических колебаний. После прохождения линии 3 задержки, осуществляю19 6 щей формирование характеристики направленности исследуемой антенны 5, и многоканального усилителя 4 мощности радиоимпульсы поступают на вход преобразователей, из которых состоит исследуемая антенна 5. Измерение комплексной амплигуды акустического давления в плоскости измерений осуществляется приемником 9 акустического давления и измерите— лем 11 амплитуды и фазы синусоидального электрического сигнала на установившемся участке сигнала,при этом опорный сигнал для измерения фазы поступает с выхода генератора

1 синусоидальных колебаний. Измеренные значения амплитуды и фазы акустического давления поступают в

ЭВМ 12. Для измерения комплексной амплитуды акустического давления в ряде топек плоскости измерений осуществляется сканирование приемника

9 акустического давления двигателем 1 О, последний работает под управлением ЭВМ. Режим возбуждения исследуемой антенны 5 вместе с точечным излучателем 8 реализуется за счет замыкания ключа 6 сигналом, поступающим от ЭВМ 12, при этом радиоимпульсы с выхода модулятора после усиления усилителем 7 мощности поступают на вход точечного излучателя 8. Вычисление критерия влияния на АФР излучения постороннего ис точ ника звука происходит. в ЭВМ

12, и на устройстве вывода ЭВМ 12 индицируются результаты вычислений.

Формула изобретения

Способ оценки влияния на амплитудно-фазовое распределение колебательной скорости антенны излучения постороннего источника звука, расположенного на фиксированном расстоянии от геометрического центра антенны, путем возбуждения исследуемой антенны на постоянной частоте, о т лич ающийс я тем,что, с целью увеличения точности оценки, измеряют комплексную амплитуду акустического давления в плоскости измерений, расположенной параллельно апертуре исследуемой антенны, путем сканирования приемника акустического давления, помещают точечный излучатель в геометрический центр области расположения постороннего источК - — fj Bw(x,y)duly! Jf Rw(x,y)axdy;

Ф о л где о w(x,у) (ч(х,у) w(x,y)li к

<,у> - „, J н<к„.к >н<к„,к >р ().(к„х+к у>) ак„ака,.

4н д

-k

<,„> .;, jf й<к„,к„>н<к„,к >ер ()<к„ +к ><) ак„ак; Ф Я

-k р(К,К ) - р(х,у)ехр -j(K х+К у) dy;

)(и ( р(к„,)() .. ll y(xy) p (-) <к хк >>) аха>, Q,.

Г (- К К„-К /K)exp(-jd

2 2 а о, как„+ к а z

К -К>< Кф) Н(К„,К ): л ( у) 35

Я о

40 рйъИ

K=Q/ С

7 1 4625! ника звука, возбуждают исследуемую антенну вместе с точечным излуча,телем на постоянной частоте и изме ряют комплексную амплитуду акустического давления в той же плоскости измерений путем сканирования приемобласть измерений на плоскости измерений область проекции антенны на плоскость измерений; площадь области <Л. область плоскости измерений, за исключением области S2;. расстояние между точечным из« лучателем и плоскостью иэмеренийк

- комплексная амплитуда аку- стического давления в точке плоскости измерений, с координатамн х, у, создаваемая исследуемой антенной;

9 8 ника акустического давления, вычисляют критерий, влияния на амплитудно-фазовое распределение колебательной скорости излучения постороннего источника звука по следующей формуле: комплексная амплитуда акустического давления в точке плоскости измерений с координатами х, у, создаваемая совместно работающими исследуемой антенной и точечным излучателем; частота возбуждения исследуемой антенны и точечного излучателя; волновое число; скорость звука в среде, плотность среды.

146251 9 ю

0йпипп «згтерении

Составитель С. Юдин

ТехредЛ.Сердюкова : Корректор С.Шекмар

Редактор Л. Веселовская

Заказ 739/58 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного кбмитета ио.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35 ° Рауаская наб., д. 4/5

ЮЭЮВ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101