Banyaknya informasi dari antena hidroakustik. Membuat antena hidroakustik sederhana dari sampah

dan karakteristik teknisnya

Tujuan antena hidroakustik

Antena hidroakustik dirancang untuk memancarkan atau menerima sinyal hidroakustik menggunakan transduser hidroakustik dan untuk memastikan selektivitas spasial.

Transduser hidroakustik

Transduser hidroakustik adalah alat teknis yang mengubah getaran listrik menjadi getaran mekanis, atau sebaliknya getaran mekanis menjadi getaran listrik.

Ada dua kelas utama transduser hidroakustik:

a) magnetostriktif;

b) piezoelektrik.

Prinsip pengoperasian transduser magnetostriktif

Konverter magnetostriktif menggunakan fenomena magnetostriksi. Fenomena magnetostriksi adalah bahwa pada beberapa bahan feromagnetik di bawah pengaruh Medan gaya terjadi deformasi yang ditandai dengan perubahan panjang sampel ketika diposisikan sepanjang garis gaya magnet. Efek ini disebut efek magnetostriksi langsung.

Jika dengan bertambahnya kuat medan magnet, panjang batang bertambah, maka magnetostriksi disebut positif, dan jika panjang batang berkurang, maka magnetostriksi disebut negatif.

Grafik ketergantungan perpanjangan relatif berbagai bahan feromagnetik terhadap kekuatan medan magnet ditunjukkan pada Gambar. 5.

Permalloy

Kobalt

– Nikel

Beras. 5. Grafik deformasi relatif versus kekuatan medan

Sifat dan derajat deformasi bergantung pada bahan sampel, metode pemrosesan, jumlah magnetisasi awal, dan suhu. Dari materi yang disajikan pada Gambar. 5, permalloy memiliki magnetostriksi positif, nikel memiliki magnetostriksi negatif, dan kobalt memiliki tanda magnetostriksi yang bervariasi, bergantung pada kekuatan medan magnet.

Deformasi suatu sampel dibatasi pada batas yang disebut saturasi magnetostriktif. Besarnya regangan saturasi dan kuat medan magnet terjadinya saturasi bergantung pada materialnya. Misalnya, besarnya saturasi magnetostriktif pada nikel jauh lebih besar dibandingkan kobalt, dan saturasi nikel terjadi pada kuat medan yang lebih rendah dibandingkan saturasi kobalt.

Sifat bahan magnetostriktif sangat dipengaruhi oleh perawatan panas. Anil material apa pun menyebabkan peningkatan besarnya magnetostriksi.

Dengan meningkatnya suhu, efek magnetostriksi melemah hingga hilang sepenuhnya.

Dari sudut pandang kinetika molekuler, fenomena magnetostriksi dijelaskan sebagai berikut:

Sumbu kristalografi kristal homogen kecil dari bahan feromagnetik memiliki orientasi acak dalam ruang. Namun, kristal individu digabungkan menjadi apa yang disebut domain. Momen magnet setiap domain mempunyai orientasi tertentu. Misalnya, dalam nikel, momen magnet domain diorientasikan dalam delapan arah - sepanjang empat diagonal kubus. Arahan ini disebut arah magnetisasi termudah. Jika sampel tidak termagnetisasi, maka momen magnet domain berorientasi acak, dan momen magnet total adalah nol.

Di bawah pengaruh medan magnet luar, terjadi reorientasi domain magnet. Mereka berorientasi pada arah yang bertepatan dengan arah medan luar. Dalam hal ini, kisi kristal berubah bentuk, yang menyebabkan perubahan ukuran sampel.

Selain efek magnetostriksi langsung, ada juga membalikkan efek magnetostriksi, yang intinya adalah mengubah keadaan magnetis sampel di bawah pengaruh tekanan mekanis. Ketika bahan feromagnetik terkena aksi mekanis, kisi kristal berubah bentuk, akibatnya orientasi momen magnet domain relatif terhadap medan magnet luar berubah.

Magnetostriksi adalah efek yang merata. Artinya bila polaritas medan magnet berubah maka tanda deformasinya tidak berubah. Jadi, jika arus listrik bolak-balik dialirkan melalui solenoida yang di dalamnya terdapat batang, maka batang tersebut akan melakukan osilasi periodik dengan frekuensi yang sama dengan dua kali frekuensi rangsang. medan elektromagnetik. Efek ini dapat dihilangkan dengan menerapkan magnetisasi awal pada konverter. Dalam konverter perangkat hidroakustik pencarian, magnetisasi dilakukan dengan memasang magnet permanen atau memasukkan sumber arus searah khusus.

Karakteristik pengoperasian transduser magnetostriktif tanpa bias ditunjukkan pada Gambar. 6, dan dengan magnetisasi - pada Gambar. 7.

–H +H

Beras. 6. Ciri-ciri pekerjaan

transduser magnetostriktif tanpa bias

Beras. 7. Ciri-ciri pekerjaan

konverter magnetostriktif dengan magnetisasi

Untuk meningkatkan efisiensi konverter, frekuensi eksitasi eksternal harus sama dengan frekuensi osilasi intrinsik. Frekuensi getaran elastis alami suatu batang bergantung pada panjangnya dan bahan pembuatnya.

Frekuensi alami batang ditentukan dengan rumus:

Di mana N - bilangan harmonik (biasanya N= 1);

aku – panjang batang, cm;

E – modulus elastisitas bahan, tidak ada 2 ;

ρ – kepadatan, kg/m 3 .

Desain transduser magnetostriktif

Setiap transduser magnetostriktif terdiri dari inti yang terbuat dari bahan magnetostriktif, di mana terdapat belitan yang terbuat dari kawat tembaga fleksibel dengan insulasi tahan air. Inti terbuat dari pelat tipis yang dicap. Setelah dicap, pelat dianil. Lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan pelat selama anil merupakan isolator yang baik. Insulasi antar pelat mencegah munculnya arus eddy pada inti, sehingga mengurangi kehilangan energi akibat pemanasan inti.

Dalam instrumen pencarian, transduser magnetostriktif batang paling banyak digunakan. Pelat tempat transduser batang dirakit memiliki bentuk persegi panjang dengan slot. Pelat-pelat tersebut dirangkai menjadi satu paket, yang merupakan sirkuit magnetik tertutup, pada batang-batangnya dipasang belitan. Untuk memasang magnet permanen, yang dengannya konverter dimagnetisasi secara permanen, alur memanjang disediakan di inti. Desain transduser magnetostriktif batang ditunjukkan pada Gambar. 8.

Pilihan lokasi pemasangan antena echo sounder menentukan tingkat kebisingan yang menyertai sinyal yang berguna, koefisiennya tindakan yang berguna antena, kedalaman maksimum yang secara praktis dapat diukur dalam kondisi pelayaran yang ada, dan terkadang sangat mungkin untuk melakukan pengukuran.

Sumber utama interferensi hidroakustik yang mempengaruhi antena adalah mesin dan mekanisme kapal, baling-baling, lapisan batas turbulen, serta sistem hidroakustik lainnya yang beroperasi secara bersamaan di kapal. Setiap sumber interferensi menimbulkan kebisingan dengan spektrum tertentu, yang mencapai antena, merambat langsung di sepanjang lambung kapal, di air sepanjang lambung kapal, dipantulkan dari hamburan benda-benda di lingkungan laut atau dari bawah. Pengoperasian antena sangat dipengaruhi oleh gelembung udara yang tersebar di lapisan air yang mengelilingi antena. Dalam praktiknya telah berulang kali diamati bahwa ketika kapal bergerak dalam pemberat, ketika pembentukan gelembung intensif terjadi di daerah dekat dasarnya, alat pengeras suara gema berhenti mengukur kedalaman yang relatif kecil sekalipun. Ketika kecepatan pergerakan kapal berkurang atau berhenti, pengoperasian alat pengeras suara gema dipulihkan. Fenomena ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa gelembung udara, di satu sisi, menghilangkan dan menyerap energi secara intensif, dan di sisi lain, berubah. properti fisik lingkungan yang bersentuhan langsung dengan antena, mengurangi kekakuan setaranya, yang, pada gilirannya, mempengaruhi konfigurasi sistem media antena, mengurangi efisiensi konversi sinyal listrik menjadi sinyal mekanis dan sebaliknya.

Untuk mengurangi pengaruh faktor pengganggu terhadap pengoperasian alat pengeras suara gema, sebaiknya dipasang antena di tempat yang memenuhi persyaratan sebagai berikut:

perubahan tekanan hidrodinamik di lokasi pemasangan antena ketika kecepatan kapal berubah harus minimal;
lokasi pemasangan antena harus ditempatkan sejauh mungkin dari ruang mesin, baling-baling, pendorong, serta dari ruangan di mana mesin dan mekanisme yang sangat bising berada;
di area di mana antena berada (pada jarak hingga 3-5 m) tidak boleh ada perangkat pemasukan air atau drainase, karena hal ini dapat menyebabkan peningkatan tajam dalam kelalaian atau hilangnya pembacaan alat pengeras suara gema, terutama yang beroperasi pada frekuensi rendah;
di sekitar antena, terutama di haluan kapal, tidak boleh ada struktur kapal yang menonjol atau alat penembakan yang dapat mengganggu pengoperasian alat pengeras suara gema;
pada jalur pancaran dan penerimaan sinyal, dalam jarak 60° dari vertikal, tidak boleh ada bagian yang dapat menimbulkan pantulan getaran akustik;
lokasi pemasangan antena harus sejauh mungkin dari sistem hidroakustik lain yang tersedia di kapal;
disarankan untuk menyediakan akses mudah ke antena untuk pemeriksaan, pemeliharaan, dan penggantian.
Setelah menentukan kemungkinan lokasi pemasangan antena echo sounder, dengan mempertimbangkan persyaratan di atas, berdasarkan penilaian awal tingkat kebisingan di tempat antena seharusnya ditempatkan, perlu untuk memilih tempat dengan tingkat kebisingan terendah. dari kebisingan akustik.
Dalam memilih lokasi antena echo sounder, perlu diperhatikan arah putaran baling-baling kapal. Jadi, bila menggunakan baling-baling pitch kanan, kontur buritan kapal sebelah kiri terkena aliran air yang terganggu. Akibatnya terjadi getaran pada lambung kapal yang menyebar terutama di sisi kiri dasar kapal. Getaran lambung kapal ini menyebabkan gangguan akustik tambahan. Dalam hal ini, dengan baling-baling pitch kanan, disarankan untuk memasang antena echo sounder di sisi kanan, dan dengan baling-baling pitch kiri, di sisi kiri.

Hasil pengukuran tingkat kebisingan di berbagai titik lambung kapal menunjukkan bahwa tingkat kebisingan terendah biasanya terjadi di haluan kapal. Oleh karena itu, disarankan untuk memasang antena echo sounder sedekat mungkin dengan haluan kapal (di area bertekanan positif), dengan mempertimbangkan tidak dapat diterimanya paparan selama pelemparan. Disarankan untuk memasang antena sedekat mungkin dengan garis tengah kapal.

Pengaruh interferensi dapat dikurangi dengan memasang layar khusus.

Pemasangan perangkat sounder gema lainnya dilakukan sesuai dengan persyaratan dokumentasi teknis produk dan dengan mempertimbangkan kemudahan pengoperasian perangkat.

"...Perangkat teknis yang menerima atau memancarkan sinyal hidroakustik dan, bersama dengan perangkat keras stasiun atau kompleks, memastikan selektivitas spasialnya..."

Sumber:

"SISTEM NEGARA UNTUK MEMASTIKAN KESATUAN PENGUKURAN. PENGUKURAN HIDROAKUSTIK. ISTILAH DAN DEFINISI. R 50.2.037-2004"

(disetujui oleh Resolusi Standar Negara Federasi Rusia tanggal 11 Februari 2004 N 55-st)

• - serangkaian tindakan untuk mengurangi tingkat karakteristik akustik lapis baja internal dari sistem dan mekanisme kapal selam dan kapal permukaan...

  Glosarium istilah militer

• - memperoleh informasi tentang musuh menggunakan sarana hidroakustik dengan menerima, merekam dan menganalisis getaran akustik yang dipancarkan atau dipantulkan oleh kapal, torpedo, dll....

  Glosarium istilah militer

• - seperangkat perangkat akustik, listrik dan elektronik untuk mencari, mendeteksi dan mengklasifikasikan target laut, menentukan arah dan jarak ke sana, mengeluarkan data yang diperlukan untuk mengontrol perangkat...

  Glosarium istilah militer

• - akustik kompleks, listrik. dan perangkat elektronik untuk memancarkan atau menerima getaran suara di dalam air. Ada G.s. pasif, hanya menerima getaran, dan aktif, memancarkan dan menerima getaran...

  Kamus Besar Ensiklopedis Politeknik

• - Bantuan pencarian pesawat akustik kapal selam. Ini adalah stasiun hidroakustik aktif-pasif, diturunkan dari helikopter ke kolom air dengan kabel...

  kamus kelautan

• - zona pengawasan bawah air yang diselenggarakan menggunakan sarana hidroakustik...

  kamus kelautan

• - menyembunyikan kapal selam dan kapal permukaan dari sistem pengintaian hidroakustik musuh...

  kamus kelautan

• - sejenis pengintaian teknis, di mana informasi tentang musuh diperoleh dengan menerima, merekam, memproses, dan menganalisis sinyal hidroakustik yang diterima...

  kamus kelautan

• - alat yang dengannya getaran akustik dalam air diterima atau dipancarkan dan selanjutnya diterima. Banyak digunakan di kapal, penerbangan dan wilayah pesisir untuk...

  kamus kelautan

• - peralatan yang terdiri dari pemancar suara yang dipasang pada titik-titik tertentu di laut, dan peralatan hidroakustik indikator penerima kapal dengan kronometer dan perekam...

  kamus kelautan

• - stasiun hidroakustik yang dirancang untuk memperoleh informasi tentang situasi di bawah lapisan lompat...

  kamus kelautan

• - "...Perangkat teknis yang menerima atau memancarkan sinyal hidroakustik dan, bersama dengan perangkat keras stasiun atau kompleks, memastikan selektivitas spasialnya.....

  Terminologi resmi

• - ".....

  Terminologi resmi

• - ".....

  Terminologi resmi

• - "...Komunikasi hidroakustik darurat: transmisi dan penerimaan sinyal ucapan dalam komunikasi telepon frekuensi tinggi antara pasukan pencarian dan penyelamatan dan objek darurat bawah air.....

  Terminologi resmi

• - seperangkat instrumen dan perangkat akustik, listrik dan elektronik yang terhubung secara sirkuit dan struktural, dengan bantuan penerimaan atau emisi atau penerimaan dan emisi akustik...

  Ensiklopedia Besar Soviet

"Antena hidroakustik" dalam buku

Antena pertama