В формате MS Word 97 (Dig_ann)

Цифровая кабельная антенна.
Цифровая гидроакустическая антенна - заметный шаг на пути разработки интеллектуальных датчиков
и совершенствования приемных гидроакустических систем. Миниатюризация элктронных компонент позволяет реализовать процессорное устройство, встраиваемое в датчик, которое в состоянии решить практически все задачи по предварительной обработке сигнала. Это разгружает линию передачи данных и центральный компьютер, делает измерительные системы расширяемыми по количеству первичных датчиков, устраняет наводки на линии передачи. Это позволяет объединять в единую сеть совершенно разные типы датчиков, приближает переход на беспроводные системы сбора данных, а наличие распределенных ресурсов памяти делает контрольно-измерительную систему в целом устойчивой к сбоям.
Цифровая кабельная гидроакустическая антенна ЦКГА-32 (один из изготовленных образцов) предназначена для приема гидроакустических сигналов в ряде точек, преобразования их в электрические аналоговые сигналы, усиления, преобразования их в цифровой код, предварительной цифровой обработки и передачи в цифровом виде.
Преимущества цифровой антенны:
- более низкий уровень шумов и наводок;
- отсутствие межканальной связи;
- возможность передачи сигналов на большие расстояния без помех;
- предварительная обработка сигналов практически любой сложности непосредственно в точке приема и разгрузка линий передачи данных;
- более высокий динамический диапазон с возможностью автоматической подстройки усиления;
- возможность расширения системы по числу каналов;
- возможность более плотного размещения приемников на антенном кабеле;
- использование более тонкого антенного кабеля, снижающего гидродинамическое сопротивление и
вес антенны.
Технические характеристики цифровой антенны ЦКГА 32.
Количество чувствительных элем ентов (гидрофонов) .................. 32
Минимальное расстояние между элементами, м .............................. 0,3
Диапазон частот элемента (при неравномерности 1 дБ) от 5Гц до 5кГц
Рабочий диапазон антенны при межэлем.расстоянии 3м, Гц - 5…300
Чувствительность гидрофона, мВ/Па ............................................... 35
Напряжение питания, В....................................................................... 12
Потребляемый ток антенны, мА........................................................ 600
Предельная рабочая глубина, м......................................................... 150
Длина рабочей части антенны, м....................................................... 93
Полная длина антенны, м....................................................................100
Характеристики отдельных узлов антенны
Кабель. Промышленный кабель интерфейса RS-485 типа AWG-22, состоящий из четырех витых пар проводников сечением по 0,33мм2 в ПВХ изоляции с армированием. Наружная оболочка кабеля изготовлена из
поливинилхлорида, стойкого к отрицательной температуре и солнечному свету. Провода обернуты общей
металлизированной пленкой и металлической оплеткой.
Гидрофон. На рисунках показаны фотографии макета гидрофона в продольном и поперечном разрезах
без полимерных заполнений. Гидрофон состоит из акустоэлектрического преобразователя и электронной
части, размещенной в экранирующем металлическом корпусе.
Приемный элемент антенны.
Продольный разрез.
Поперечный разрез.
Внутри отсека электроники располагаются две платы размерами 1740мм и 2040мм, на которых смонтированы предварительный дифференциальный усилитель, АЦП и процессор с памятью.
Процессорные платы гидрофонов перед сборкой.
Приемный элемент после заливки.
Антенна на вьюшке.
Для устранения влияния вибраций и водяного конденсата воздушное пространство внутри гидрофона заливается пористым полиуретановым компаундом.
Предварительный усилитель.
Усилитель собран на основе двухканального малошумящего операционного усилителя по дифференциальной схеме. Для ослабления низкочастотных помех за пределами рабочего диапазона, которые могут снизить динамический диапазон, в каждом плече усилителя применены две двухзвенные RC- цепочки в обратной связи и на входе. В усилителе спад чувствительности к низким частотам введен специально для подавления шумов, связанных с колебаниями антенны и низкочастотными помехами от обтекания антенного кабеля.
В таблице приведены результаты измерения собственных шумов усилителя с использованием на входе
емкостного эквивалента керамики, их пересчет в эквивалентное звуковое давление и сравнение с минимальными шумами моря. Для шумов моря взяты величины, измеренные в Охотском море летом на глубине 120м
при ветре 0 баллов (минимальные величины из имеющихся данных).
Частота, Гц
Шум на выходе усилителя
мкВ/
Гц
Чувствительность гидрофона, мВПа
Эквивалентное звуковое давление, мкПа/
Шум моря, мкПа/
Гц
Гц
Отношение шума усилителя к шуму моря, дБ
50
100
200
1000
5000
11,5
32,1
7,5
34,8
4,6
35,6
2,8
36,0
2,1
31,7
360
215
130
40
66
2000
1500
680
110
50
15
17
14
8
2
Для антенн вертикальной постановки важно постоянство чувствительности гидрофона при различных
статических давлениях: испытания показали, что зависимость чувствительности от давления не превышает
0,03 дБ/Атм.
Одиночный цифровой гидрофон подключается к порту USB стандартного персонального компьютера, не
требует при этом источника питания и допускает длину соединительного кабеля до пяти тысяч метров при
пропускной способности 115кБод (стандарт RS 485).