Файл: Нечаев П.А. Электронавигационные приборы учебник.pdf

щего электромагнит тока. Она вносит погрешность в измерение ско­ рости, поэтому измерительный прибор лага должен иметь устройство, обеспечивающее подавление этой э. д. с.

Теоретически показания индукционного лага не должны зависеть от электропроводности воды, так как величина наводимой э. д. с. от нее не зависит.

На точности работы лага может сказаться качка, которая приводит к тому, что приемное устройство лага получает дополнительное пере­ мещение относительно воды.

Рис. 145. Блок-схема индукционного лага

Несмотря на множество источников погрешностей индукционного лага, хорошо отрегулированные системы лагов могут обеспечивать до­ статочно большую точность.

Рассмотрение принципа действия индукционного лага позволяет сделать вывод о том, какова должна быть функциональная блок-схема индукционного лага (рис. 145). Основными элементами конструкции будут:

п р и е м н о е у с т р о й с т в о (чувствительный элемент), слу­ жащее для создания магнитного поля нужной мощности и восприятия э. д. с., возникающей в морской воде. Приемное устройство лага опу­ скается на специальном держателе в отверстие в днище судна на такое расстояние, чтобы чувствительный элемент лага находился за преде­

ния э. д. с., возникающей в приемном устройстве, и вырабатывающее по величине этой э. д. с. значения скорости и пройденного судном рас­ стояния;

э л е м е н т ы т р а н с л я ц и и з н а ч е н и й с к о р о с т и и п р о й д е н н о г о р а с с т о я н и я на приборы-повторители в систему автоматики.

Отечественной промышленностью разработаны конструкции индук­ ционных лагов, опытные образцы которых успешно прошли испытания. Есть основания предполагать, что они будут использоваться на судах морского флота.

261

§ S9. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ЛАГА

Принцип действия гидроакустического лага основан на следующем физическом явлении: относительное движение источника и приемника акустических колебаний влияет на частоту принимаемых колебаний.

Рассмотрим, в какой зависимости находятся изменение частоты при­ нимаемого сигнала и скорость движения

Если приемник акустических колебаний будет удаляться от источ­ ника, скорость распространения колебания относительно приемника также изменится: она станет меньше и будет равна с — v. Поэтому об­ щее выражение для частоты принимаемых колебаний в случае движе­ ния приемника будет

Рассмотренные примеры показывают, что при движении приемника в сторону неподвижного излучателя частота в точке приема увеличи­ вается, в случае же удаления приемника от источника частота прини­ маемых колебаний уменьшается.

262

Теперь рассмотрим случай, когда движется источник акустических

Поскольку движение источника звука изменит длину излучаемой вол­ ны, частота колебаний, воспринимаемых приемником, будет

(59)

Аналогично можно показать, что при удалении источника длина излу­ чаемой волны будет увеличиваться, а следовательно, частота колеба­ ний, воспринимаемых приемником, — уменьшаться. Общее выражение для частоты колебаний в точке приема при движении источника будет

звука в сторону неподвижного приемника частота колебаний, восприни­

ростью v, то значение частоты, принимаемой приемником, будет опре­ деляться не всей скоростью, а лишь величинами ее проекций на на­ правление АВ.

Рассмотренное явление изменения частоты принимаемых колеба­ ний при относительном движении источника и приемника было открыто в 1842 г. австрийским физиком Допплером и поэтому называется эф­ фектом Допплера.

Разность /0 — /п излучаемой и принимаемой частот называется допплеровским сдвигом частот или допплеровской частотой. Эта раз­ ность обозначается fir

263

Зависимость между изменением частоты принимаемых колебаний и скоростью движения источника или приемника можно использовать для измерения скорости движения судна относительно грунта. Для это­ го на судне должна быть приемо-передающая система, движущаяся относительно грунта со скоростью v. Излучатель А (рис. 148) посылает узкий пучок ультразвуковых колебаний под углом а к направлению

движения судна. Эти колебания, от­ разившись от грунта, принимаются приемником в точке Лх. Скорость движения излучателя А в направле­ нии излучения равна о cos а (см.

рис. 147).

В точке В частота в соответствии

сзависимостью (60) будет

/W o '

-v cos а

где /0 — частота излучения.

В точке В произойдет отражение акустической волны. Эту точку можнг считать вторичным источником акусти­ ческой энергии, к которому прием­

ник, расположенный в точке л и движется со скоростью ocosgcj.

На основании выражения (60) частота колебаний, принятых в точке Лх, будет

c + v cos а !

/ л 1 = [ е

Подставив в это выражение значение fB, получим:

Поскольку скорость движения судна значительно меньше скорости распространения звука в воде, расстояние ЛЛХ, на которое пере­ местится приемник за время распространения энергии, будет крайне малым, а поэтому разность углов а х — а — Да будет также мала. (Так, при угле а — 45° и v = 30 узлам угол Да составляет доли гра­ дуса). Поэтому справделиво считать а = ах. На этом основании выра­ жение (61) примет вид

Частота /л1 представляет собой частоту /п в точке приема. Поэтому вы­ ражение для допплеровской частоты будет

264