Акустические локационные системы (АЛС)

АЛС - совокупность аку­стических датчиков и средств первичной обработки информации, предна­значенных для определения геометрических и физических характеристик объектов в зоне контроля, а также их ориентации относительно выбранной системы координат.

Классифиция АЛС:

Классифиция АЛС:

· по назначению — дальномеры, охранные устройства и системы безо­пасности, дефектоскопы и томографы;

· по типу первичного преобразователя — пьезоэлектрические, магнитострикционныс и электростатические;

· по характеру частотного спектра сигнала — широкополосные и резонансные;

· по типу модулирующего воздействия — непрерывные и импульсные;

· по избирательности — интерференционные и с широкой диаграммой направленности.

АЛС имеют чрезвычайно широкую область практического применения.

Условно выделяют три основных направления применения АЛС:

1) получение информации об объекте;

2) прием и передача сигналов;

3) активное воздействие на вещество.

Звук представ­ляет собой сложное колебание в виде линейчатого спектра. У гармонического колебания (тона) спектр состоит из одной частоты. Для непериодических колебаний (шумов) характерны сплошные спектры.

Распространение звука в некоторой среде описывается волновыми уравнениями

где u — амплитуда волны, или смещение частиц среды; г, с — соот­ветственно дальность распространения и скорость волны; р,у — давление и плотность среды

Частотное уравнение для звука .

Для АЛС по сравнению с ЭЛС характерна значительно меньшая (на не­сколько порядков) скорость распространения сигналов. Для газов она со­ставляет 0,2... 1,5 км/с, для жидкостей — 0,5. 2 км/с, для твердых сред — 2...8 км/с. Такие малые скорости, а следовательно, малые длины воли на­много повышают разрешающую способность ультразвуковых методов по отношению к электромагнитным при равных частотах. Длина звуковой волны зависит от частоты и среды распространения.

Датчики АЛС подразделяют по двум основным признакам:

-по назначению — излучатели и приемники;

-по принципу действия — генераторные и параметрические преобразователи.

В излучателях генераторного типа колебания возбуждаются вследствие наличия препятствия на пути постоянного потока — струи газа или жидкости (к ним относятся сирены, свистки).

В параметрических излучателях заданные колебания электрического напряжения или тока преобразуются в механические колебания твердого тела, которое и излучает в окружающую среду акустические волны.

Приемники звука в зависимости от частотного диапазона разделяют на две группы: параметрические ультразвуковые приемники и микрофоны. И те и другие, как правило, устроены по принципу обратимых электроакустических преобразователей.

Задачей электроакустических преобразователей является определение звукового давления р в поле излучателя по известным значениям напряжения и тока на его входе и, наоборот, расчет напряжения или тока на выходе приемника по заданному полю (давлению р и колебательной скорости у).

Самым распространенным способом преобразования информации в электроакустических преобразователях является прямой и обратный пьезоэффект. При этом в режиме излучения используется обратный пьезоэффект, в режиме приема — прямой.Основные достоинства АЛС, позволяющие широко применять их в самых разных областях техники — многофункциональность, широкий диапазон измерении, простота и надежность технических решений. Недостатком этих устройств является низкая помехозащищенность.