СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРАВЛЕННОГО АКУСТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫМИ АНТЕННЫМИ РЕШЕТКАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF GENERATING DIRECTIONAL ACOUSTIC RADIATION USING MULTIELEMENT ANTENNA ARRAYS AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHOD

Изобретение относится к области акустики, а именно к способам получения звукового излучения в таких устройствах как акустические локаторы (содары) на основе акустических решеток, а также в направленных акустических устройствах дальнего действия.
Известны способы формирования направленного акустического излучения и устройства для его осуществления с использованием акустических антенных решеток (Н.П. Красненко, А.С. Раков, Д.С. Раков, Ц.Д. Сандуков. Акустические антенные решетки для атмосферных приложений // Сб. трудов XXIV сессии Российского акустического общества. Т.II - М.: ГЕОС, 2011, с.163-168).
Общими недостатками описанных устройств является низкая надежность работы электроакустических преобразователей многоэлементных антенных решеток и, как результат, снижение мощности излучения или уровня принимаемого сигнала, также дальности действия и эффективности работы устройства.
Наиболее близким по технической сущности является способ формирования акустического излучения многоэлементными антенными решетками, заключающийся в сложении акустических мощностей отдельных элементов.
Способ реализуется с помощью устройства, содержащего источник питания, запускающий блок, усилитель мощности, многоэлементную антенную решетку (Н.П. Красненко, А.С. Раков, Д.С. Раков, Ц.Д. Сандуков. Мощные акустические антенные решетки // Приборы и техника эксперимента, 2012, №3, с.129-130).
Общими недостатками такого способа и устройства является низкая надежность работы многоэлементной антенной решетки за счет возможного выхода из строя отдельных электроакустических преобразователей или снижения их эффективности преобразования энергии, а отсюда - снижение мощности излучения или уровня принимаемого сигнала, и, как результат, снижение дальности действия акустических устройств. Это может происходить за счет отказа одного или нескольких элементов акустической решетки.
Задачей данного изобретения является увеличение эффективности и дальности действия работы акустических устройств на основе многоэлементных антенных решеток. Технический результат - увеличение мощности излучения или уровня принимаемого сигнала.
Технический результат достигается тем, что, как и в прототипе, способ формирования направленного акустического излучения многоэлементными антенными решетками заключается в сложении акустических мощностей отдельных элементов до требуемого уровня звукового давления.
В отличие от известного способа, в предлагаемом изобретении перед началом работы производят проверку работоспособности каждого элемента антенной решетки. Для этого включают один из элементов антенной решетки, подавая на него сигнал, который вызывает излучение звука. Затем регистрируют это звуковое излучение с помощью микрофона и сравнивают с заданным пороговым уровнем. В случае, когда уровень звукового давления равен пулю или меньше заданного уровня, производят замену элемента решетки (электроакустического преобразователя). Эту процедуру поочередно (автоматически) повторяют с каждым элементом антенной решетки.
Технический результат достигается тем, что устройство для реализации заявляемого способа, так же как прототип, содержит источник питания, запускающий блок, усилитель мощности, многоэлементную антенную решетку.
В отличие от прототипа предлагаемое устройство дополнительно снабжено микрофоном и последовательно соединенными между собой микроконтроллером, блоком управления реле и блоком реле. Выход запускающего блока подключен к входу микроконтроллера, а выход блока реле подключен к входу многоэлементной антенной решетке. Микрофон акустически связан с многоэлементной антенной решеткой, а его выход подключен к входу запускающего блока. В свою очередь выход запускающего блока через усилитель мощности подключен к блоку реле.
Запускающий блок снабжен специальной программой для управления работой устройства в автоматическом режиме.
Таким образом, изложенная совокупность существенных признаков, как способа, так и устройства позволит достигнуть высокой надежности работы способа и устройства, увеличить дальность действия акустического устройства за счет увеличения мощности излучения или уровня принимаемого акустического сигнала.
Изобретение иллюстрируется чертежом.
На чертеже приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа.
Устройство содержит запускающий блок 1, усилитель мощности 2, многоэлементную антенную решетку 3, микрофон 4 и последовательно соединенные между собой микроконтроллер 5, блок управления реле 6 и блок реле 7, при этом выход запускающего блока 1 подключен к входу микроконтроллера 5, а выход блока реле 7 подключен к входу многоэлементной антенной решетки 3. Микрофон 4, подключен к входу запускающего блока 1, и акустически связан с многоэлементной антенной решеткой 3, причем выход запускающего блока 1 через усилитель мощности 2 подключен к блоку реле 6.
Устройство работает следующим образом.
В описываемом устройстве в качестве запускающего блока используется персональный компьютер, который снабжен специальной программой для управления работой устройства в автоматическом режиме. Перед началом формирования направленного акустического излучения с компьютера 1 на микроконтроллер 5 подается сигнал, содержащий информацию о номере проверяемого элемента антенной решетки 3. Микроконтроллер 5 направляет сигнал на реле 7 посредством блока управления реле 6. Элементы антенной решетки подключаются к вертикальным (плюсовым) и горизонтальным (минусовым) шинам. Для включения одного элемента антенной решетки 3 необходимо коммутировать два реле, входящие в блок реле 6: одно из них включит плюсовую шину, а второй - минусовую. После этого сигнал с компьютера 1 через усилитель мощности 2 попадает на проверяемый элемент антенной решетки 3, с которого начинается излучение звука. Затем регистрируют с помощью микрофона 4 звуковой сигнал, излученный проверяемым элементом антенной решетки 3. Компьютер 1 сравнивает полученный акустический сигнал с заданным пороговым уровнем звукового давления. Таким образом, поочередно, путем автоматического опроса проверяют все элементы антенной решетки 3. Возможны три варианта событий:
- элемент антенной решетки не излучает сигнал, следовательно, он полностью вышел из строя и требует замены;
- элемент антенной решетки излучает сигнал, но он меньше уровня заданного порогового звукового давления, следовательно, элемент неисправен и требует замены;
- элемент антенной решетки издает сигнал равный или больше уровня заданного порогового звукового давления, следовательно, он исправен. Все неисправные или с просевшей (что характерно для электроакустических преобразователей на основе пьезокерамики) эффективностью преобразования элементы заменяются на исправные. Акустическое устройство готово к работе. Предполагаемый способ формирования направленного акустического излучения позволяет повысить эффективность работы акустических устройств на основе многоэлементных антенных решеток.
Возможна неоднократная реализация заявляемых технических решений с изложенной выше совокупностью существенных признаков, следовательно, заявляемые технические решения отвечают критерию изобретения - промышленная применимость.