пояснювальна записка випускної кваліфікаційної роботи бакалавра: 53 c., рис. 33, табл. 12, джерел 9 (стр. 2 из 7)

В 70-е годы разработкой и модернизацией конструкций акустических зондов серьезно занимались несколько научно-исследовательских групп в США. Одной из первых моделей, созданных в коммерческих целях, был содар модели 300, выпущенный корпорацией AeroVironment, Inc. , Калифорния. Эта система была спроектирована с целью измерения структуры турбулентности атмосферы и позволяла получать данные на высоте до нескольких сотен метров. В 1974 году NOAA разработала содар Марк VII, который представлял собой портативную систему, которую назвали акустическим эхозондом. Оба содара (модель 300 и Марк VII) были спроектированы на базе параболической тарелки диаметром 1,2 м. В их комплект входил аналоговый самописец для составления отчетов об уровне отраженного сигнала.

В 1975 году исследователи Университета Невада совместно с корпорацией Scientific Engineering System, Inc. (SES) разработали первый цифровой акустический зонд, внедрив в систему микрокомпьютер. В последующем благодаря работам, выполненным в SES NOAA появился трех-осевой цифровой акустический содар. Это была современная система, способная измерять Доплеровский сдвиг и интенсивность отраженного сигнала в реальном времени. Трех-осевая система позволила определять вертикальный профиль скорости и направления ветра. В конце 1970-х годов SES разработала коммерческий Доплеровский содар, который был назван Echosonde®. В начале 80-х корпорация Radian Corporation использовала Echosonde для создания трех-осевого Доплеровского содара с микрокомпьютером.

В 80-х годах разработки Доплеровских содаров осуществлялись параллельно другими компаниями, в частности Xonics, Inc., которая предложила Xondar содар, позволявший контролировать профиль ветра и турбулентность. AeroVironment, Inc. Предложила содар AVIT. Это была трех-осевая система на базе трех регулируемых параболических тарелок, которые работали последовательно. Одна была направлена вертикально, другие две были сориентированы в двух направлениях под углом в 30 ° по отношению к вертикальной оси.

Содары для коммерческого использования были также разработаны в Австралии, Японии, Германии и Франции. Наиболее известен среди них – содар компании Remtech (Франция). Эта компания одной их первых коммерциализировала содары с фазовой антенной решеткой, которые позволяли измерять сдвиг Доплера и параметры турбулентности на высоте 1000 м и более. Remtech также одним из первых применил мультичастотное кодирование в содарах, что позволило значительно увеличить высоту. Среди других компаний, создавших содары для коммерческого использования – Metek и Scintec в Германии, Kaijo Corporation в Японии, Atmospheric Research Pty Ltd в Австралии.

Содары с фазовой антенной решеткой были созданы в США в конце 80-х – начале 90-х годов в компаниях Xonics, Radian Corporation и AeroVironment. Содар ART модели VT-1 был разработан в конце 90-х годов. Модель VT-1 – это содар с фазовой антенной решеткой, в котором использован переносной компьютер для управления системой. Благодаря этому управление системой VT-1 значительно упростилось. Для этого уже не требовалось громоздких электронных блоков. Эта система может питаться от батарей и полностью автономна. Она размещается в небольшой оболочке, делающей ее удобной для использования в любом месте. Использование высокой частоты, снижение звуковой нагрузки на окружающее среду, уменьшение влияние постороннего шума на работу содара позволили значительно снизить требования к месту его установки.

1.2 Характеристики некоторых содаров

Метеорологический акустический доплеровский локатор «Волна-4» предназначен для оперативной дистанционной диагностики высотно-временной структуры области интенсивного турбулентного теплообмена в нижнем слое атмосферы над точкой наблюдения, а также измерения профилей скорости и направления ветра.

Технические характеристики:

Потенциальная высота зондирования 1200 м

Диапазон измеряемых скоростей ветра 1—30 м/с

Шаг по высоте при измерении ветра 5—25 м

Шаг по времени при измерении ветра 1—20 мин.

Акустический локатор (содар) VT-1 обеспечивает виртуальную поддержку для дистанционных наблюдений профиля скорости ветра в зависимости от высоты, которая может составлять величину до 300 м. Система состоит акустической антенны, электронного модуля и переносного компьютера с программным обеспечением.

Система может быть использована для определения высоты слоя и условий перемешивания в атмосфере, определения инверсий и их характеристик.

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

Рисунок 1.1 – Метеорологический акустический доплеровский локатор «Волна-4»

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

Рисунок 1.2 – Акустический локатор (содар) VT-1

Технические характеристики:

Максимальная высота 300 м

Минимальная высота 15 м

Разрешение по высоте от 20 м

Частота сигнала 4504 Гц

Интервал усреднения 2 – 60 мин (регулируемый)

Диапазон измерения скорости ветра 0 – 25 м/с

ФАР 5АР

Предназначена для формирования в пространстве веера направленных лепестков диаграмм направленности, позволяющих осуществить помехоустойчивый направленный многоканальный прием электромагнитных излучений диапазона декаметровых волн одновременно по нескольким направлениям.

1.3 Типы излучателей

Существуют различные типы акустических излучателей некоторые из них будут рассмотрены тут

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

Рупорные антенны известны трех типов: пирамидальный, секюриальный, конический

Рисунок 1.3 – Рупорная антенна пирамидальный, секюриальный вида

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

Рисунок 1.4 – Рупорная антенна конического вида

Рупорные антенны простые и широкополосные. Они находят широкое применение как самостоятельные антенны (особенно в измерительной технике), так и в качестве элементов более сложных антенн.

Недостатком рупорных антенн является трудность получения узких диаграмм направленности.

Антенны оптического типа. К антеннам оптического типа относятся зеркальные (рефлекторные).

Принцип работы этих антенн заимствован из оптики. Антенны состоят пз двух элементов—первичного источника (облучателя) и зеркала, преобразующих расходящийся от точечного облучателя пучок лучей в параллельный па выходе системы.

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

Зеркальные антенны получили весьма широкое распространение. Они являются основным типом антенн, применяемых в настоящее время с радиолокации, космической связи, радиоастрономии Применяются зеркала различной формы - параболоид вращения, усеченный параболоид, параболический цилиндр и т. д. В настоящее время широкое применение находят многозеркальные конструкции.

Рисунок 1.5 – Зеркальная антенна

ВЫВОДЫ

Содары это акустические системы, используемые для дистанционного измерения структуры вертикальной турбулентности и профиля ветра в нижних слоях атмосферы

Ширина ДН антенны содара определяется из условия θд min= 0,3L / r . Требуемая ширина главного лепестка оценивается величиной не более 5…10°. У реальных содаров ширина ДН составляет 20…30°. Диапазон дальностей действия содаров при зондировании АПС на рабочих частотах содаров 1…5 кГц составляет 30...10⁴ длин волн. [6]

Антенны следующих типов нашли наибольшее применение в акустической локации: рупорные и зеркальные антенны. Рупорные известны трех типов: пирамидального, секюриального, конического. Широкое применение нашли зеркальные антенны следующих форм - параболоид вращения, усеченный параболоид, параболический цилиндр, широкое применение находят многозеркальные конструкции антенны.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА НАПРАВЛЕННЫХ СВОЙСТВ

АДАПТИВНОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ ЗОНДИРКЮЩЕГО СИГНАЛА

2.1 Расчет диаграммы направленности аппертурной антенны

В силу принципа суперпозиции поле любой антенны можно представить в виде:

(2.1)

Здесь

-поля возбуждаемые отдельными (элементарными - для аппретурных антенн) излучателями образующими антенну.

В [1] показано что поле, создаваемое антенной в точке Р описывается следующим выражением

, (2.2)

где

- поле создаваемое элементарным изотропным излучателя типа объемного тока (диполи Герца), находящегося в начале координат и занимающего единичный объем;

- множитель системы, описывающий интерференционную картину излучателей образующих антенну.

Интеграл представляет собою множитель системы