1 Принцип построения рыбопоисковых приборов.
Рыбопоисковый эхолот излучает импульсы акустических колебаний, которые распространяются в воде с определенной скоростью (около 1 500 м/сек). Через некоторое время часть энергии излучаемых импульсов достигает исследуемого объекта. Промежуток времени Δ t1, прошедший от момента излучения акустического импульса до момента его прихода к этому объекту, пропорционален расстоянию r до объекта:Δ t1 =r/c; где с – скорость распространения акустических колебаний в воде.
Для реализации описанного принципа работы эхолот должен иметь в своем составе следующие основные узлы: Для реализации описанного принципа работы эхолот должен иметь в своем составе следующие основные узлы:1)Акустическая система; 2)Коммутатор приема – передачи;3)Импульсный генератор 4)Приемо – усилительное устройство;5)Устройства отображения информации;
Работа импульсного генератора синхронизируется импульсами запуска, поступающего от регистратора или индикатора, если последний работает автономно, т.е. регистратор выключен.
Акустическая система предназначена для излучения и приема ультразвуковых импульсов. В состав акустической системы могут быть включены две акустических антенны, одна из которых используется для излучения акустических колебаний, а другая – для приема отраженных сигналов. Однако, в большинстве случаев излучение и прием акустических колебаний осуществляется с помощью одной и той же приемо-излучающей акустической антенны.
Коммутатор приема – передачи необходим в том случае, если излучение и прием акустических колебаний осуществляется одна и та же акустическая антенна. При излучении коммутатор подключает акустическую антенну к выходу импульсного генератора, а во время приема – ко входу приемо-усилительного устройства
Импульсный генератор служит для создания мощных импульсов электрических колебаний, имеющий заданную длительность, частоту заполнения, мощность, которые затем преобразуются излучающей акустической антенной в акустические импульсы.
Приемо-усилительное устройство служит для усиления слабых эхосигналов до уровня, необходимого для нормальной работы регистрирующих устройств. .
К устройствам отображения информации относятся: самописец; электронный индикатор; указатель глубин (стробоскопический индикатор; цифровой индикатор; звуковой индикатор.
У гидролокаторов вводится электромеханическая система спуска-подъема антенны за обводы судна и система изменения углов наклона и поворота ПВУ.
Рис. 1. Обобщенная структурная схема эхолота
Устройства отображения информации
Самописец Электронный Указатель Цифровой Звуковой
индикатор глубин индикатор индикатор
Импульсный генератор Приемо – усилительное устройство
Коммутатор приема – передачи
Акустическая антенна
Отражающий объект
В настоящее время наибольшее распространение в рыбопоисковой аппаратуре получили самописцы с линейной механической разверткой. Самописец состоит из двух основных узлов: механизм записи; лентопротяжное устройство. Основным рабочим узлом механизма записи является бесконечный ремень. На бесконечном ремне закреплено одно или несколько перьев, каждое из которых имеет в своем составе пишущий и токосъемный электроды. Бесконечный ремень вращается на двух шкивах со скоростью, соответствующей требуемому диапазону развертки. Токосъемный электрод скользит по токосъемной шине, а пишущий электрод соприкасается с бумагой. Запись, как правило, производится на электротермической бумаге. Механизм записи приводится в действие исполнительным электродвигателем. Запуск импульсного генератора осуществляется с помощью специальных контактов, которые периодически замыкаются при вращении бесконечного ремня. Для этой цели к ремню прикрепляется кулачки, магниты или другие детали, вызывающие замыкание контактов. Иногда замыкание контактов осуществляется непосредственно перьями самописца ("Прибой-101", "Сарган"). В этом случае необходимо устройство, задерживающее запуск импульсного генератора на время движения пера от момента замыкания контактов до момента прихода пера к нулевой отметке шкалы самописца. Многоперьевые самописцы – регистраторы без движущихся перьев с многочисленными неподвижными пишущими электродами (с гребенкой фиксированных перьев без кинематических систем перемещения пишущих электродов). Механизм записи этих устройств состоит из неподвижной планки, на которой крепятся изолированные друг от друга тонкие записывающие металлические электроды с постоянным расстоянием один от другого. Информация записывается только на электрохимической бумаге с более низким порогом чувствительности. Перемещение бумаги осуществляется малогабаритным бесшумным электродвигателем. При поступлении сигнала на любое перо гребенки в точке соприкосновения пера с бумагой появляется отметка эхо-сигнала. Достигнутая в настоящее время плотность составляет 2,5... 3 пера на 1 мм бумаги. В индикаторах с линейной системой развертки наблюдается прямолинейное перемещение электронного луча от одного края экрана электронно-лучевой трубки к другому с постоянной скоростью. По достижении конца экрана луч быстро перемещается обратно к исходной точке, причем на время обратного хода луча на модулятор трубки подается отрицательное запирающее напряжение, в результате чего обратный ход становится невидимым для наблюдателя. В большинстве случаев развертка начинается в момент излучения зондирующего импульса, а в моменты прихода эхосигналов происходит симметричное отклонение луча в направлении, перпендикулярном направлению развертки. Для того, чтобы скомпенсировать уменьшение яркости луча при его отклонении от оси развертки, в моменты прихода эхосигналов на модулятор трубки подается положительное напряжение, увеличивающее яркость свечения электронного луча. В радиальпо-круговом ЭИ пилообразный импульс блока развертки поступает на синусно-косинусный потенциометр СКП, который разворачивается по курсовому углу оси излучения акустической антенны. С выхода СКП два пилообразных импульса, амплитуды которых пропорциональны sin КУ и cos КУ, поступают на котушки продольную и поперечную. При этом движение луча по экрану ЭЛТ будет идти по углу относительно продольной оси, равному КУ. Развертка на экране ЭЛТ осуществляется от центра к периферии. Угол поворота электронного луча определяется суммарным магнитным полем двух катушек, по которым протекают токи, изменяющиеся по синусоидальному и косинусоидальному законам. Цветной индикаторы отображают цветным кодом интенсивность эхо-сигналов. Большинство имеет не более восьми цветных уровней.
Тактико-технические параметры
К основным тактико-техническим параметрам импульсных генераторов относятся:
рабочая частота (от 20 кГц до 200 кГц);
длительность излучаемого импульса (от 0,1 мс до 10 мс);
импульсная излучаемая мощность (от 100 Вт до 30 кВт).
Прибой Э - рабочая частота – 25,5кГц; импульсная мощность – 7,5кВт на 4 канала; длительность импульса – 0,5 мс, 1мс, 2,5мс; ширина диаграммы направленности – 5*10, 10*10, 20*10 град.; тип антенны – магнитострикционная; полоса иропускания приемного тракта – 0,5; 1,2; 2,4 кГц; коэффициент исиления по выходу на регистратор – 155дб; Прибой Г – рабочая частота – 19,7кГц; импульсная мощность – 7,5кВт на 3 канала; длительность импульса – 1мс, 5мс, 10мс; ширина диаграммы направленности – в вертикальной плоскости 14, в горизонтальной 9; 14; 28 град; полоса пропускания – 0,5; 1,2кГц.
Сарган Э – рабочая частота приемного тракта – 20, 135кГц; импульсная мощность – низкочастотном 3кВт, высокочастотном 2кВт; длительность импульса – на низкой частоте 0,5; 1; 3; 10мс; на высокой 0,1; 0,3; 1; 3мс; ширина диаграммы направленности антенны – низкая частота 14; высокая 14; 4 град; тип антенны – пьезокерамическая; полоса пропускания – на низкой частоте 3; 1; 0,33кГц ; на высокой 8; 3; 1кГц; коэффициент усиления по выходу на регистратор – 155,5дб. Сарган Г – рабочая частота – 20, 135кГц; импульсная мощность – низкочастотном 3кВт, высокочастотном 2кВт; длительность импульса – на низкой 1; 3; 10; 30мс; на высокой 0,1; 0,3; 1; 3мс; ширина диаграммы направленности антенны – низкая частота 14; высокая 14; 4 град; полоса пропускания приемного тракта – на низкой 1; 0,33кГц; на высокой 3; 1кГц.