1250463127

Gdańsk, czerwiec 2014

2 Echolokacja i hydroakustyka

2.1    Zasady działania systemów echolokacyjnych

System echolokacyjny jest systemem (telekomunikacyjnym) służącym do pozyskiwania informacji o

środowisku i znajdujących się w nim oddalonych obiektach przy użyciu sygnałów echa.

Rodzaje systemów echolokacyjnych [11]:

•    impulsowe - w celu wyznaczenia położenia celu mierzy się czas t od momentu wysłania impulsu do momentu odbioru sygnału echa i oblicza się odległość obiektu ze wzoru R = Zjawisko kierunkowości anteny służy do określenia namiaru.

•    system CW FM z falą ciągłą - nadajnik emituje sygnał z liniową modulacją częstotliwości. Opóźniony sygnał echa jest porównywany z aktualnym sygnałem emitowanym. Wyznaczana jest różnica częstotliwości obu sygnałów, która jest proporcjonalna do odległości obiektu obserwowanego obiektu.

•    system dopplerowski na fali ciągłej - nadajnik emituje ciągły sygnał o stałej częstotliwości f_n. Ze względu na efekt Dopplera odbierany sygnał echa ma inną częstotliwość /o, zależną do prędkości obiektu v. Wynosi ona: /o = /_n(l±2|) gdzie c -prędkość propagacji fali Wyznacza się różnicę f_n — f₀, a stąd prędkość v.

•    system pasywny - w systemach pasywnych nie ma nadajnika. Źródłem sygnału odbieranego są obiekty emitujące fale akustyczne (b.rzadko elektromagnetyczne). Wykorzystując kierunkowość anten system pasywny wyznacza tylko namiar.

W systemie echolokacyjnym nośnikiem informacji jest sygnał echa.

2.2    Równanie zasięgu

Równaniem zasięgu nazywamy następującą zależność [11]:

EL = SL — 2TL + TS, gdzie:

•    EL - poziom echa, który równy jest wyrażonemu w decybelach natężeniu użytecznej fali płaskiej padającej prostopadle na powierzchnię przetwornika odbiorczego,

•    SL - poziom źródła, równy wyrażonej w decybelach, znormalizowanej wartości natężenia fali akustycznej w odległości jednego metra od powierzchni promieniującej przetwornika na jego osi akustycznej,

•    TL - jednostronne straty transmisyjne, równe wyrażonemu w decybelach stosunkowi natężenia fali promieniowanej przez przetwornik nadawczy, występującego na jego osi akustycznej w odległości jednego metra od powierzchni przetwornika, do natężenia fali płaskiej, padającej prostopadle na powierzchnię celu,

•    TS - siła celu, równa wyrażonemu w decybelach ilorazowi natężenia fali odbitej od celu w kierunku odbiornika w odległości 1 m od jego środka i natężenia płaskiej fali akustycznej padającej na cel z kierunku nadajnika.

W rzeczywistości dla radarów morskich faktycznym istotnym warunkiem ograniczającym zasięg jest wysokość zawieszenia jego anteny oraz wysokość obiektu, który jest za jego pomocą lokalizowany. Ograniczenie zasięgu wynika wprost z krzywizny Ziemi i przedstawione jest za pomocą następującego równania:

8/17