Необходимое возбуждающее напряжение

Для излучения требуемой акустической мощности необходимо определить возбуждающее напряжение. Произвести расчет можно, используя следующую формулу () [Орлов 74]:

()

- акустико-механический коэффициент полезного действия;

- сопротивление излучения преобразователя;

– электромеханический коэффициент трансформации.

Выразим из вышеизложенной формулы возбуждающее напряжение:

Акустико-механический коэффициент полезного действия определяют из экспериментальных данных, так как в настоящее время методики расчета этого коэффициента не разработано. Его значения лежат в диапазоне 0.6 - 0.8. Так как вероятнее всего в реальном воплощении наш преобразователь будет иметь потери в узлах креплений, а так же соприкасаться боковыми поверхностями с жидкостью или твердыми материала, то примем этот коэффициент равным 0.6.

Сопротивление излучение преобразователя можно рассчитать исходя из формулы ():

; ()

Подставляем значения и получаем:

Коэффициент трансформации будет рассчитываться из следующего уравнения () [Орлов 74]:

, ()

– пьезоэлектрический модуль ЦТС-24, ;

m = 1 – количество секций преобразователя;

– модуль Юнга, Па.

После подстановки известных данных получим следующий результат:

Таким образом теперь можем рассчитать напряжение возбуждения:

Декремент затухания

ϑ

Определение сопротивлений

Сопротивление электрических потерь найдем из уравнения ():

; ()

– электрическая емкость;

– тангенс диэлектрических потерь, 0.04.

Определим электрическую емкость []:

;

.

Теперь можем найти сопротивление электрических потерь:

Рассчитаем механическое сопротивление преобразователя на резонансе:

, ()

Далее, имея все данные, находим полное ваттное сопротивление по формуле ():

, ()

Определение коэффициента полезного действия

КПД является основным показателем эффективности проектируемого антенного устройства, и чем он больше, тем эффективнее антенна. Рассчитаем электроакустический КПД:

Полная электрическая мощность

Необходимая для питания всей антенны от генераторного устройства полная электрическая мощность будет равна:

Чувствительность антенны

Чувствительность преобразователя в режиме холостого хода определим по формуле () [Орлов 74]:

; ()

– коэффициент дифракции;

расстояние между электродами, примем его по диаметру излучающего элемента,

Коэффициент дифракции, который учитывает дифракцию акустической волны на приемной устройстве, выберем исходя из графика, приведенного в [орлов 74].

Добротность

Для преобразователя без накладок воспользуемся формулой определения добротности () [Орлов 87]:

; ()

 

В РПА для создания сектора одновременного обзора пространства при

цифровой обработке сигнала, как правило, формируется статический веер

ДН с шагом Δθ. Очевидно, что прямым способом реализации метода за-

держки и суммирования было бы выполнение дискретизации сигнала в ка-

ждом канале АС с периодом Т = dsinΔθ/с. Эти значения заносятся в опера-

тивную память (ОЗУ), а затем из нее считываются те отсчеты, которые не-

обходимы для синхронного сложения согласно номерам ДН [11]:

M −1

D(n, p) = (1 / M) ∑ sm (nT − mpT), (12.16)

m =0

 

 

где p = 0, P − 1;

P – число ХН в секторе обзора.

Например, в гидролокаторе для сектора обзора 90° достаточно сформи-

ровать веер из 15 лучей с шагом Δθ = 6°, длительностью сигнала τ = 1мс с

несущей частотой f0 = 20 кГц. Для эквидистантной АС, у которой d = λ0/2,

имеем Т ≈ 2,6·10−6 с и fд = 380 кГц. При ширине спектра сигнала Fc = 1 кГц

строить ДФУ на частоте отсчетов fд = 380 кГц нецелесообразно, так как тре-

буется очень большой объем сверхскоростной памяти RAM = M2Pb (b – раз-

рядность информации). Поэтому в РПА способ прямого синхронного сло-

жения не нашел применения, а метод задержки и суммирования в цифровых

системах ДФУ реализуется на интерполяционных фильтрах. Из интерполя-

ционных полиномов Лагранжа