Тэхналогія акустычнага вектарнага пераўтваральніка прыцягнула вялікую ўвагу з боку індустрыі падводнай акустыкі

The падводны вектарны пераўтваральнік складаецца з традыцыйнага ненакіраванага датчыка гукавога ціску і дыпольна-накіраванага кропкавага датчыка хуткасці вібрацыі. Ён можа адначасова вымяраць гукавы ціск у кропцы гукавога поля і некалькі артаганальных кампанентаў вібрацыйнай хуткасці часціц. Інфармацыя аб амплітудзе і фазе дала новыя ідэі для вырашэння некаторых праблем падводнай акустыкі. За апошнія дзесяць гадоў тэхналогія акустычных вектарных датчыкаў прыцягнула да сябе вялікую ўвагу з боку супольнасці падводнай акустыкі з-за сваёй рэальнай і патэнцыйнай каштоўнасці ў галіне інжынернага прымянення. У гэтым артыкуле зроблена спроба абагульніць гісторыю развіцця, статус-кво і некаторыя вынікі даследаванняў тэхналогіі акустычных вектарных датчыкаў у галіне фізічнай асновы, распрацоўкі і вытворчасці ультрагукавых датчыкаў і звязаных з імі інжынерных прыкладанняў за апошнія пяцьдзесят гадоў.

У якасці новага тыпу падводнага акустычнага вымяральнага абсталявання Акустычны вектарны пераўтваральнік можа не толькі вымяраць найбольш распаўсюджаную скалярную фізічную велічыню ў гукавым полі - гукавы ціск, але таксама непасрэдна і сінхронна вымяраць вектар хуткасці ваганняў часціц вадкай асяроддзя ў дэкартавай сістэме каардынат у адной і той жа кропцы гукавога поля. Наступны х,,,: кампанент восевай праекцыі, як правіла, выкарыстоўваецца ў выглядзе трохкампанентных і двухкампанентных. Па сваёй структуры ён складаецца з традыцыйнага ненакіраванага датчыка гукавога ціску і дыпольна-накіраванага датчыка хуткасці часціц. Датчык хуткасці часціц з'яўляецца асноўным кампанентам, і яго адчувальнасць і стабільнасць працы абмяжоўваюць вектар гуку. Праектаванне, вытворчасць, апрацоўка, зборка, каліброўка і выкарыстанне датчыкаў і многія іншыя спасылкі.

Хаця ў гэтым дакуменце гэты тып датчыка называецца акустычным вектарным пераўтваральнікам, у краіне і за мяжой ён мае розныя назвы. Напрыклад, у Расіі датчык вібрацыйнай хуткасці часціц называюць вектар-прыёмнікам, а датчык акустычнага вектара - кампазітным прыёмнікам (conlbinederceiver); у Злучаных Штатах пераўтваральнік гукавога вектара таксама называюць датчыкам ціску і хуткасці гуку (presure-veloeity sensororp), а некаторыя з іх называюць зондам інтэнсіўнасці гуку. Асноўныя вобласці прымянення тэхналогіі акустычных вектарных датчыкаў могуць ахопліваць падводны акустычны гідралакатар папярэджання, гідралакатар з буксірнай ліннай кратнай групай, гідралакатар з канформнай рашоткай з флангавай рашоткай, гукавы ўзрывальнік мін, гідралакатар выяўлення тарпед, мультыстатычны гідралакатар, навігацыйнае пазіцыянаванне і размеркаванне сеткі датчыкаў падводных апаратаў і г. д. У аэраакустыцы акустычны вектарны пераўтваральнік можа выкарыстоўвацца для выяўлення верталётаў і ўтоенасці на полі бою. самалёт, ідэнтыфікацыя крыніцы шуму і інтэнсіўнасць гуку, вымярэнне гукавой магутнасці і г. д. Акрамя таго, існуюць электрамагнітныя вектарныя пераўтваральнікі, форма апрацоўкі сігналу якіх падобная да формы падводнага гуку.

Тэхналогія акустычных вектарных пераўтваральнікаў з'яўляецца адным з напрамкаў даследаванняў, якія прыцягнулі вялікую ўвагу з боку прамысловасць вымярэння падводнай акустыкі за апошнія дзесяць гадоў. Ад класічных артыкулаў, апублікаваных амерыканскімі навукоўцамі ў сярэдзіне 1950-х гадоў аб выкарыстанні інерцыяльных датчыкаў для непасрэднага вымярэння хуткасці вібрацыі часціц у вадзе, да паспяховай распрацоўкі акустычных вектарных датчыкаў навукоўцамі ў былым Савецкім Саюзе ў 1970-х і 1980-х гадах. (кампазітны гідрафон) Даследаванне шуму марскога навакольнага асяроддзя было праведзена, і толькі ў 1990-я гады паступова пачаўся бум даследаванняў тэхналогіі акустычных вектарных датчыкаў.

У 1991 г. расійскія навукоўцы апублікавалі першую ў свеце манаграфію па тэхналогіі вектарных акустычных датчыкаў 'метад акустычнага вектарнага датчыка', у якой усебакова абмяркоўваліся прынцыпы і прымяненне тэхналогіі акустычных вектарных датчыкаў. Амерыканскі часопіс па акустыцы, том 89, № 3, 1991 г. У другім выпуску тома 90 апублікаваны тры артыкулы па даследаваннях датчыкаў акустычных вектараў, праведзеныя навукоўцамі з ЗША і Расіі. Такая сітуацыя ніколі раней не адбывалася. Перспектывы патэнцыйнага ваеннага прымянення гэтай тэхналогіі падштурхнулі Агенцтва ваенна-марскіх даследаванняў (ONR) У 1995 годзе ён спансаваў Акустычнае таварыства Амерыкі правесці сімпозіум па акустычным вектарным пераўтваральнікам і апублікаваў зборнік эсэ пад назвай «Акустычныя датчыкі хуткасці ваганняў часціц: дызайн, характарыстыкі і прымяненне». Сучасныя амерыканскія вучоныя працуюць у гэтай галіне, але да гэтага часу гэта адзін з самых каштоўных даведачных матэрыялаў у гэтай галіне, і ў 1997 годзе рускі вучоны апублікаваў манаграфію 'Кампазітны падводны акустычны прыёмнік', у якой у прыватнасці абмяркоўвалася распрацоўка, вытворчасць і каліброўка акустычнага вектарнага пераўтваральніка.

У 2001 годзе Цэнтр ваенна-марской падводнай вайны ЗША (NUWC) правёў семінар па накіраваным акустычным пераўтваральнікам і ўпершыню запрасіў да ўдзелу расійскіх навукоўцаў. У 2002 годзе OCEANS з IEEE стварыў спецыяльную сетку 'Датчыкаў хуткасці гукавых часціц і вібрацыі', якая ахоплівае праектаванне, вытворчасць і эксперыменты з нізкачашчыннымі і высокачашчыннымі гукавы вектарны пераўтваральнік і прадукцыйнасць сумеснай інфармацыі пра гукавы ціск і вібрацыйную хуткасць гукавой часціцы пры апрацоўцы адпаведнага поля і г. д. Усё гэта адлюстроўвае апошнюю даследчую сітуацыю. Апублікаваная ў 2003 годзе кніга 'Ocean Vector Acoustics' распрацавала даследаванне характарыстык скалярнага поля гукавога ціску шуму марскога навакольнага асяроддзя і прапанавала поўны набор метадаў, заснаваных на акустычным вектарным пераўтваральніку, такіх як марскія эксперыменты, апрацоўка даных і тэарэтычны аналіз. Нягледзячы на ​​тое, што канструктарскія ідэі сучаснага акустычнага вектарнага пераўтваральніка на аснове інерцыяльных датчыкаў і прататыпы серыйных узораў упершыню з'явіліся ў зша, пры актыўнай ініцыятыве і прасоўванні ржевикна і захарава расея павінна прасунуцца ў фундаментальных даследаваннях і прыкладных даследаваннях тэхналогіі акустычных вектарных датчыкаў. Гэта далей, і яна ўвайшла ў дзесятку лепшых падводна-акустычных тэхналогій у Расіі ХХ стагоддзя.

Звязаную хатнюю працу можна прасачыць да навукова-даследчай працы па градыенту гукавога ціску гідрафона і вымярэння інтэнсіўнасці гуку падвойнага гідрафона ў пачатку 1990-х гадоў. Але больш глыбокія даследаванні пачаліся пасля 1998 года. Эксперымент на возеры Сунхуа ў 1998 годзе і марскія выпрабаванні ў Даляні ў 2000 годзе былі першымі двума палявымі эксперыментамі па тэхналогіі акустычнага вектарнага пераўтваральніка ў Кітаі, за імі рушылі ўслед эксперыменты з вадасховішчам у 2002 годзе і ва Усходне-Кітайскім моры ў 2003 годзе. Аўтар мае гонар удзельнічаць у гэтых эксперыментах і звязанай з імі даследчай працы.