ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Импульсные ультразвуковые системы из "Ультразвук " Применение импульсных систем, работающих с различными видами излучаемой энергии, сыграло огромную роль в военной и гражданской технике. Ультразвуковые импульсные системы имеют особенно важное значение в гидроакустике. [c.155] К истории вопроса. Повидимому, импульсные ультразвуковые системы впервые применялись для обнаружения подводных препятствий. В 1912 г. Ричардсон получил в США два патента на использование звука для обнаружения айсбергов. [c.155] Как уже отмечалось, работы Ланжевена показали возможность применить ультразвук для обнаружения подводных лодок. В качестве излучателя он использовал конденсаторный преобразователь. Ланжевен также первым применил пьезоэлектрический эффект для генерирования ультразвуковых колебаний в сконструированном им подводном излучателе. Кристаллические вибраторы Ланжевена частично уже были описаны. Такой вибратор представлял собой мозаику из отдельных кристаллов толщиной 2 мм, зажатых между стальными плитами диаметром 25 см и толщиной 3 см. Вся эта система обладала резонансной частотой около 40 кгц. Подобное устройство широко используется в настоящее время как в качестве излучателя, так и в качестве приемника, причем в первом случае преобразователь связан с генератором, а во втором — с приемным усилителем. [c.155] Излучатели и приемники ультразвуковых волн впоследствии получили широкое применение для подводной сигнализации, для обнаружения затонувших подводных лодок или кораблей, для определения глубин и в первую очередь для обнаружения подводных лодок в военное время. Большая работа в этой области была проведена в Германии. [c.155] Прихода эхо-сигнала. Аналогичным образом определяется глубина моря. Общий принцип работы этих устройств ясен из схемы, приведенной иа фиг. 100. [c.156] Подобные устройства удовлетворительно функционируют при измерении больших расстояний (например, при определении больших глубин), однако измерение небольших расстояний (т. е. малых интервалов времени) оказывается значительно слол нее. [c.156] Применение тех же методов для таких измерений давало слиш ком грубые результаты. Скорость ультразвуковых волн в морской воде достигает 1500 м1сек, и поэтому приходится иметь дело с весьма малыми интервалами времени. Необходимо отметить, что в начальной стадии работ интервалы времени даже в 0,1 сек трудно поддавались измерению, длительность же сигнала была соизмерима с этой величиной. [c.156] Были предложены различные схемы импульсных систем, в которых делались попытки избежать необходимости измерения малых промежутков времени. Так, например, в одной из систем посылалось определенное число импульсов через равные промежутки времени. Далее наблюдатель выяснял, все ли импульсы были отражены и приняты. Это позволяло определять глубину. [c.156] В 1919 г. в военном флоте США испытывался метод посылки импульсов под углом (фиг. 100). Звуки или ультразвуковые шумы посылались ко дну моря под некоторым углом к вертикали и принимались в другой точке корабля. Это должно было удлинить путь луча и благодаря этому увеличить время прохождения сигналов. Однако выигрыш во времени оказался настолько малым, что это ие давало подобной системе никаких преимуществ по сравнению с методом в котором луч посылается вертикально вниз. [c.156] Применялся также описанный выше резонансный метод. Он давал удовлетворительные результаты на малых глубинах и несколько худшие — на больших. [c.157] В одном из методов отраженный от дна моря импульс использовался для посылки следующего импульса. Затем измерялась частота повторения этих сигналов. Однако этот метод развития не получил вследствие того, что трудности его применения были не меньшими, чем в методе непосредственного измерения времени. [c.157] Многие из этих систем, кроме применения для обнаружения подводных лодок, использовались в сейсмологии для радиолока-щш и в альтиметрах. Во многих случаях эти принципы применялись и в устройствах с другим видом излучения. [c.157] Все эти системы основаны на измерении времени прохождения волнового импульса через среду, скорость в которой известна. Основной проблемой, таким образом, является измерение малых промежутков времени. Во время войны и позже было предложено немало точных и простых методов, позволяющих измерять интервалы времени с точностью до миллионных долей секунды (и даже еще точнее). Таким образом, проблему измерения малых промежутков времени можно считать в основном разрешенной. Системы, позволяющие измерять время с точностью до долей микросекунды, будут описаны ниже. [c.157] Сходство между методами ультразвуковой локации, радиолокации и сейсмической разведки уже отмечалось. Поэтому представляется целесообразным дать краткое описание основных принципов работы подобных устройств. [c.157] Радиолокация. Обнаруживание самолетов (или других объектов) с помощью импульсов электромагнитных волн называется радиолокацией. Чаще всего применяется метод измерения времени прохолсдепия импульса. На фиг. 101 показаны импульсы, отраженные от луны, причем на оси абсцисс прямо нанесена шкала расстояний. [c.157] На фиг. 102 приведена блок-схема простейшего радиолокационного устройства. Передатчик посылает импульсы соответствующей радиочастоты, длительность которых может быть равна микросекунде или менее. Эти импульсы генерируются периодически, причем интервалы между ними значительно больше, чем продолжительность самих импульсов. Импульсы посылаются в пространство антенной с острой направленностью. После того как импульс передан, передатчик выключается и автоматически включается приемник. [c.157] Электромагнитные волны после отражения от цели поступают в усилитель приемника. Эти сигналы в некоторых случаях подвергаются детектированию. Далее они поступают на индикатор. [c.157] В качестве которого используется, как правило, электроннолучевая трубка., Типы изображения сигналов на индикаторе могут быть различными. Иногда для большей наглядности на индикатор подается и импульс посылки и отраженный импульс. Этот тип индикатора для сокращения называют типом А. В случае развертки по прямой линии и наличия на пей отметок времени может быть легко определено расстояние до цели. Вся система должна быть синхронизирована, чтобы положение сигналов на экране было устойчивым. [c.158] В радиолокационных установках одна и та же антенна используется, как правило, и для приема и для передачи. То же самое имеет место и в ультразвуковых системах. В этом случае необходимо предохранить приемник блокировкой от попадания в него импульсов посылки с большой амплитудой. Для этой цели используется переключающее устройство, известное под названием переключатель прием-передача . [c.158] Верхние кривые соответствуют сигналам высокой частоты, развернутым по времени, нижние — детектированным сигналам. [c.159] Вернуться к основной статье