Исследование нелинейного акустического взаимодействия в приповерхностном слое моря

• Автор: Попов, Петр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Глава 1. Особенности нелинейного акустического взаимодействия

в микронеоднородной морской среде

1.1. Особенности рассеяния звука в жидкости с фазовыми включениями

1.2. Нестационарное рассеяние в присутствии резонансных включений

1.3. Физические принципы, лежащие в основе акустических параметрических излучателей

1.4. Нелинейный акустический параметр жидкости с

пузырьками

1.5. Влияния газовых пузырьков на эффективность параметрических излучателей

1.6. Поле параметрического излучателя в условиях природного волновода

1.7. Критерии определения порогов акустической кавитации

Глава 2. Экспериментальные исследования функции распределения

пузырьков в морской среде методами обратного рассеяния звука
2.1. Экспериментальная установка, аппаратура, методы измерений
2.2. Исследование рассеяния звука и распределения пузырьков
по размерам в морской воде на высоких частотах
2.3. Особенности распределения пузырьков в приповерхностном
слое моря
Глава 3 Исследования нелинейного параметра в приповерхностном
слое моря
3.1. Аппаратура и методика измерения нелинейного параметра
с применением параметрических излучателей
3.2. Основные результаты измерения нелинейного параметра в приповерхностном слое моря
3.3. Обсуждение результатов
Глава 4. Исследование эффективности параметрических излучателей
4.1. Исследования характеристик параметрического излучения
с частотой накачки 30 кГц
4.1.1. Методика исследований и аппаратура
4.1.2. Амплитудно-частотная характеристика и результаты работы акустического комплекса в параметрическом режиме
4.2. Экспериментальное исследование эффективности параметрического излучателя с частотой накачки 150 кГц
4.2.1. Методика исследований и аппаратура
4.2.2. Экспериментальные исследование эффективности параметрического излучателя на различных глубинах
в Индийском океане
4.2.3. Исследование особенностей трехчастотного режима параметрического излучателя
4.3. Экспериментальные исследования структуры поля параметрического излучателя в условиях прибрежной зоны
4.3.1. Особенности проведения экспериментальных исследований
4.3.2 Основные результаты
4.4. Исследование порога акустической кавитации в зависимости от режимов излучения в натурных условиях
4.4.1. Схема эксперимента, характеристики измерительного комплекса и режимы излучения
4.4.2. Основные результаты экспериментальных исследований
4.4.3. Обсуждение результатов
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы
Большой практический интерес представляют дистанционные методы исследования океана, которые значительно повышают эффективность экспериментальных исследований и существенно расширяют круг решаемых задач. Существуют различные физические методы, которые могут быть положены в основу дистанционного зондирования океана. Хорошо известны варианты спутниковых методов, в основе которых лежит применение электромагнитных волн. В силу высокого поглощения электромагнитных волн в атмосфере и океане, проникновение их в толщу водной среды сильно ограничено. Из-за этого возможности дистанционного зондирования водной толщи с применением электромагнитных волн различного диапазона (инфракрасного, оптического, СВЧ и т. д.) резко ослаблены. В отличие от электромагнитных волн, акустические волны хорошо распространяются в океанической среде. Благодаря своим физическим свойствам и свойствам морской среды акустические волны способны возбуждаться при сравнительно малых затратах энергии, распространяться в среде лучше, чем другие виды волн, например, оптические или электромагнитные волны. Поэтому, наиболее приемлемой основой передачи и получения информации в океане является акустическое поле.
При использовании акустических методов исследования океана, существует два различных подхода к определению физических параметров среды по распространению в ней того или иного вида излучения. Первый основан на регистрации изменений и искажений акустических сигналов при распространении вдоль протяженных трасс и последующего "восстановления" параметров среды путем решения обратных задач. Особенность этого метода заключается в том, что при проведении

внимание при выборе места и методик измерения, в противном случае будут проводиться измерения характеристик возмущенного присутствием судна поверхностного слоя.
Управление излучением с параметрического излучателя и приемом сигналов обратного рассеяния осуществляется автоматизированной системой в излучения и приема акустических сигналов (СИПАС), применяемой в экспедиционных рейсах и подробно описанной в отчете за 12-й экспедиционный рейс НИС "Академик Александр Виноградов" [93]. На рис.
2.3 представлена функциональная схема системы излучения и приема акустических сигналов.
Принцип работы системы рис. 2.3. заключается в следующем. С двух, управляемых внешним напряжением, генераторов Г1, Г2 (типа Г6-28), сигналы с частотами накачки и /2 поступают на линейный сумматор (ЛС). Получаемый в результате сложения исходных колебаний бигармонический сигнал усиливается усилителем мощности (УМ, мощность IV ~3 кВт) и излучается в воду параметрическим излучателем с частотой резонанса /0~150 кГц. Изменение разностной частоты А/ в пределах 4н-40 кГц осуществляется путем синхронной перестройки генераторов под действием управляющих сигналов с цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), которые подаются на частотно-модулированный вход генераторов. Управление запуском осуществляется сигналом с "Таймера" системы КАМАК, который через "Инвертор" подаётся на разъем "Внешний запуск" генераторов. Сигнал обратного рассеяния звука на частоте накачки или разностной частоте А/ = /х —/2 поступает на измерительные гидрофоны Г2, ГЗ. Затем сигнал усиливается предварительным усилителем (ПУ), фильтруется следящим полосовым фильтром ЯП. На управляющий вход полосового фильтра с "Выходного регистра" комплекса КАМАК подаётся