Измерители глубин и их использование в судовождении – ПП.37
Контрольная работа - Транспорт, логистика
Другие контрольные работы по предмету Транспорт, логистика
ются электроакустическими преобразователями- вибраторами. При работе вибратора-излучателя (ВИ) используется магнитострикционный эффект, заключающийся в изменении геометрических размеров ферромагнитных тел при их намагничивании. При работе вибратора-приемника (ВП) используется обратный магнитострикционный эффект, заключающийся в изменении магнитного поля в ферромагнитных намагниченных телах в момент приложения к ним механических усилий. Рассмотрим принципиальную схему действия эхолота при работе с указателем глубин, изображенную на рис. 136. Электродвигатель М через коробку скоростей КС вращает с постоянной скоростью планку Я, на которой укреплена неоновая лампочка Л. Каждый раз, при прохождении неоновой лампочки через нулевое деление шкалы глубин, посылочный кулачок К производит кратковременное размыкание посылочных контактов КП, вследствие чего цепь, питающая обмотку реле Р, размыкается и якорь Я под действием пружины замыкает контакты. При этом контур, состоящий из посылочного конденсатора С, заряженного до напряжения порядка 1500 в, и обмоток вибратора-излучателя ВИ окажется замкнутым. Ток разряда конденсатора С, протекая по обмоткам вибратора-излучателя, вызовет появление переменного электромагнитного Поля в толще никелевого пакета вибратора. Вследствие явления магнитострикции излучающая поверхность вибратора совершит несколько колебаний с определенной частотой. Механические колебания пакетов никелевых пластин вибратора-излучателя передаются окружающей среде (воде) и распространяются в виде короткого ультразвукового импульса в направлении морского дна.
Рис. 136.
акустический мореплавание лот навигационный
Обладая свойством отражения от поверхности раздела двух сред различной плотности, ультразвуковой импульс частично отразится от дна и достигнет вибратора приемника ВП. Часть импульса будет поглощена грунтом дна моря. Отраженный импульс, попадая на пакет вибратора приемника, вызовет его колебания, а следовательно, изменение остаточного магнитного поля никелевого пакета. Под влиянием изменения магнитного поля в обмотке вибратора будет наводиться незначительная переменная эле ктродвижущая сила. Напряжение, возникающее на концах обмоток вибратора, подается на вход усилителя У. Усиленный сигнал подается на сетку тиратрона усилителя и вызывает его срабатывание, вследствие чего происходит разряд конденсатора, находящегося в цепи анода тиратрона, на первичную обмотку выходного трансформатора Т. С концов вторичной обмотки трансформатора напряжение, повышенное до 500 в, подается на неоновую лампочку Л, вызывая ее кратковременное зажигание. Так как ультразвуковой импульс имеет определенную скорость распространения, то за промежуток времени между посылкой и приемом сигнала диск с неоновой лампочкой повернется от своего нулевого положения на некоторый угол, пропорциональный времени прохождения сигнала, следовательно и измеряемой глубине. Угол поворота неоновой лампочки измеряется по круговой шкале, разбитой на равномерные деления и градуированной в метрах. Таким образом, вспышка неоновой лампочки показывает на шкале указателя измеряемую глубину. Пользуясь рис. 136, найдем точное выражение для глубины под вибратором. Обозначим кратчайшее расстояние между центрами вибраторов (база вибратора) через L. Глубина под вибраторами Н будет представлять собой катет прямоугольного треугольника АОК, из которого следует
В этом выражении АК представляет собой половину пути. пройденного звуком, т. е.АК = Ct/2 следовательно,
Формула (121) показывает, что выражение для глубины под вибраторами имеет однозначную зависимость между измеряемым эхолотом промежутком времени и искомой глубиной Н. Рассмотренный гидроакустический принцип измерения глубин позволяет осуществить также автоматическую запись глубин с помощью специальных приборов - самописцев, включаемых в комплект эхолота.
Природа звуковых и ультразвуковых колебаний
Если в сплошной среде - газах, жидкостях или твердых телах частицы среды окажутся выведенными из положения равновесия, то упругие силы, действующие на них со стороны других частиц, будут возвращать их в положение равновесия. При этом частицы будет совершать колебательное движение. Распространение упругих колебаний в сплошной среде представляет собой волнообразный процесс. Колебания с частотой от единиц Герц (Гц) до 20 Герц называются инфразвуковыми, при частоте от 20 Гц до 16…20 кГц колебания создают слышимые звуки. Ультразвуковые колебания На рисунке 1.1 показана логарифмическая шкала частот, выполненная на основе выражения lg2f = 1, 2, 3 …, n, где 1, 2, 3 …, n - номера октав.
Рисунок 1.1 - Диапазоны упругих колебаний в материальных средах
Физическая природа упругих колебаний одинакова во всем диапазоне частот. Для понимания природы упругих колебаний рассмотрим их свойства. Форма волны - это форма волнового фронта, т.е. совокупности точек, обладающих одинаковой фазой. Колебания плоскости создают плоскую звуковую волну, если излучателем служит цилиндр, периодически сжимающийся и расширяющийся по направлению своего радиуса, то возникает цилиндрическая волна. Точечный излучатель, и?/p>