1 вариант базового ДЗ

Базовое домашнее задание. Первый вариант.
Оцените обнаружительные возможности сканирующего микрофона напраленного действия, структура которого описывается схемой,
показанной на рисунке 1. Микрофон предназначен для поиска и обнаружения источника акустического излучения с известными признаками
на фоне излучения других источников. Формально задача решается моделированием акустоэлектронной подсистемы КПС.
Рис 1. Структура акустоэлектронной подсистемы КПС
Где на рисунке 1.:

1 - источник сообщения на аддитивном фоне (шумах),

2 – антенна (акустическая линза, зеркало),

3 – сканирующее устройство,

4 - детектор излучения, микрофон,

5 - электронный тракт.
Инспекция осуществляется по схеме, показанной на рисунке 2.
Рис 2. Схема инспекции; Приемная подсистема 1, Приемная подсистема 2 – два положения микрофона.
Где на рисунке 2.:

– угол пеленга [рад],
– сила излучения на частоте f вдоль линии визирования (распределение потока излучения

частоте f в телесном угле Ω)
[Вт/срад],


– максимальная дальность обнаружения [м],
,
[Вт/срад),
- безразмерная величина (см. рисунок 4.)
В акустике, как и фотометрии учитываются и спектральные (частотные) свойства излучения. Длина волны λ = 330/f [m]
Энергетические характеристики акустического излучения часто задаются в децибелах L = 10 lg(I/I0). I – интенсивность излучения,
I0 = 10-12 – пороговое значение интенсивности.
Задачами оценки являются обнаружение источника излучения, определение его положения и последующее распознавание передаваемого
сообщения. Антенна (акустический рупор) формирует
«изображение» источника акустического излучения, который находится в
практической бесконечности.
Рис. 3. Схема инспектирующей подсистемы: ДИ – приемник (детектор) акустического излучения, собсьвенно микрофон, ЭТ – электронный
тракт, ВУ – воспроизводящее устройство, ГШ – «генератор аддитивного шума» - приведенных шумов ДИ и аналогового ЭТ
Слой пространства характеризуется спектральным пропусканием атмосферы –
- смотри Рис. 4.
Нормированный импульсный отклик акустической линзы (антенны) моделируется гауссоидой:
Значения конструктивных параметров
и параметра rd приводятся в таблицах индивидуальных заданий. Типы и параметры
сканирующего устройства приводятся в таблицах индивидуальных заданий. Для всех домашних заданий устанавливается размер поля
анализа (сканирования) -
, угловое поле анализа (обзора)
Параметры приемника (детектора) излучения (ПИ)
Микрофон характеризуется спектральной (частотной) вольтовой чувствительностью:
[ В/Вт ],
τλI – спектральное пропускание атмосферы (слоя воздуха)
Значения
приводятся в таблицах индивидуальных заданий.
(см. Рис. 4.)
[рад].
Рис 4. Спектральные (частотные) характеристики излучателя, слоя пространства. Примечание: приведенные характеристики весьма условны
и получены путем пересчета данных, приводящихся в справочниках по акустике.
.
Относительная частотная (спектральная) чувствительность типового микрофона.
Sотн = Sλотн = S(f)/Smax, S = Uвых/L, 𝐿 = 10lg⁡(𝐼/𝐼0 ), λ = 330/f
Рекомендация для расчета энергетического коэффициента К, входящего в состав выражения для расчета амплитуды
𝜆
детерминированного сигнала Ф(t). Потребуется найти значение интеграла K = ∫𝜆 2 𝜏𝜆 𝐽𝜆 𝑆𝜆⁡ 𝑑𝜆⁡. Полезно взять БПФ от произведения 𝜏𝜆 ,
1
𝐽𝜆, ⁡𝑆𝜆⁡ . Значение нулевой гармоники спектра составляет искомое значение.
Математическая модель, описывающая временные свойства ПИ (микрофона) иЭТ
ПИ и ЭТ описываются совместно, как фильтр низких частот, имеющий передаточную функцию апериодического звена:
Где
– постоянная времени апериодического звена, значение которой приводятся в таблицах индивидуальных заданий.
Пороговая чувствительность: 2*10-8 Вт.
Задание для группы ИУ8-81
Необходимо определить максимальный угол пеленга при заданной дальности обнаружения
Сканирование осуществляется одноэлементным растром в виде квадрата с размерами
линейному закону со скоростью
составляет
для инспектирующей системы.
по возвратно - поступательному
рад/с, значения фокуса акустической линзы для всех вариантов
мм.
Варианты исходных данных приведены в таблице 1.
Задание для группы ИУ8-82
Необходимо определить максимальную дальность действия инспектирующей системы. Варианты исходных данных приведены в
таблице 1.
Сканирующее устройство выполнено в виде равномерно перемещающейся решетки из щелей.
Рис 6.
Скорость
рад/с,значения фокуса акустической линзы для всех вариантов составляет
мм
Варианты исходных данных приведены в таблице 2.
Задание для группы ИУ8-83
Необходимо определить максимальную дальность обнаружения
источника излучения. Варианты исходных данных приведены в
таблице 3.
Сканирующее устройство выполнено в виде равномерно возвратно-поступательно перемещающейся щели.
Рис 7.
Скорость
рад/с, значения фокуса объектива для всех вариантов составляет
мм.
Варианты исходных данных приведены в таблице 3.
Задание для группы ИУ8-84
Необходимо определить максимальную дальность обнаружения
инспектирующей системы. Варианты исходных данных
приведены в таблице 4. Сканирующее устройство.
Просмотр углового поля осуществляется прямоугольной диафрагмой с размерами Ар (поперек сканирования) на Вр
(вдоль
сканирования) за счет строчно-кадрового сканирования (строка под строкой),. Угловая скорость поворота линии визирования в
направлении строки
рад/с.
Таблица 1
[Вт/срад]
1
0.1
100
20
3
5
1
0.8
0.001
3
1
2
0.3
80
20
5
10
0.9
1
0.002
5
3
3
0.5
90
30
10
4
2
0.8
0.001
4
2
4
0.3
150
40
4
6
0.8
0.4
0.003
9
7
5
0.2
100
20
1
3
1
0.8
0.002
8
5
6
0.4
80
20
6
8
0.8
1
0.001
6
3
7
0.1
100
30
3
10
0.4
0.8
0.002
7
4
8
0.3
80
40
8
6
1
0.4
0.001
3
1
9
0.2
90
20
10
3
0.9
1
0.003
9
7
10 0.5
150
20
4
8
2
0.9
0.002
10
6
11 0.4
100
30
3
10
0.8
2
0.001
4
1
12 0.1
80
40
5
6
1
0.8
0.003
3
3
13 0.4
100
20
10
3
0.8
1
0.002
5
2
14 0.3
80
20
4
8
0.4
0.8
0.001
4
7
15 0.4
90
30
1
10
0.8
0.4
0.002
9
5
16 0.2
150
40
6
6
1
0.8
0.001
8
3
17 0.1
100
20
3
3
0.8
1
0.003
6
4
18 0.3
80
30
8
8
0.4
0.8
0.002
7
1
19 0.1
100
40
10
10
1
0.4
0.001
3
7
20 0.5
80
20
4
4
0.9
1
0.003
9
6
21 0.4
90
20
3
3
2
0.9
0.002
10
1
22 0.3
150
30
5
5
0.8
0.8
0.001
4
3
23 0.2
100
40
10
4
1
0.4
0.002
7
2
24 0.6
80
20
4
3
0.8
1
0.001
3
7
25 0.4
80
30
1
5
0.4
0.9
0.003
9
5
26 0.4
90
40
6
4
1
2
0.002
10
3
27 0.3
150
20
3
3
0.9
1
0.003
4
4
Таблица 2
Уг.
град.
1
0.1
100
20
3
5
2
0.8
0.001
3
25
1
2
0.3
80
20
5
10
4
0.4
0.002
5
30
3
3
0.5
90
30
10
4
3
1
0.001
4
15
2
4
0.3
150
40
4
6
6
0.9
0.003
9
35
7
5
0.2
100
20
1
3
5
2
0.002
8
20
5
6
0.4
80
20
6
8
8
1
0.001
6
25
3
7
0.1
100
30
3
10
4
0.8
0.002
7
30
4
8
0.3
80
40
8
6
3
0.4
0.001
3
15
1
9
0.2
90
20
10
3
4
1
0.003
9
35
17
10
0.5
150
20
4
8
5
0.9
0.002
10
20
6
11
0.4
100
30
3
10
0.4
2
0.001
4
25
1
12
0.1
80
40
5
6
0.8
0.8
0.003
3
30
3
13
0.4
100
20
10
3
1
1
0.002
5
15
2
14
0.3
80
20
4
8
0.8
0.8
0.001
4
35
7
15
0.4
90
30
1
10
0.4
0.4
0.002
9
20
5
16
0.2
150
40
6
6
1
0.8
0.001
8
25
3
17
0.1
100
20
3
3
0.9
0.4
0.003
6
30
4
18
0.3
80
30
8
8
2
0.8
0.002
7
15
1
19
0.1
100
40
10
10
0.8
1
0.001
3
35
7
20
0.5
80
20
4
4
1
0.8
0.003
9
20
6
21
0.4
90
20
3
3
0.8
0.4
0.002
10
20
1
22
0.3
150
30
5
5
0.4
1
0.001
4
25
3
23
0.2
100
40
10
4
1
0.9
0.002
7
30
2
24
0.6
80
20
4
3
0.9
2
0.001
3
15
7
25
0.4
80
30
1
5
2
0.8
0.003
9
35
5
26
0.4
90
40
6
4
0.8
1
0.002
10
20
3
27
0.3
150
20
3
3
1
0.8
0.003
4
25
4
Таблица 3
Уг. град.
[Вт/срад]
1
0.1
100
20
3
2
0.8
0.001
3
25
1
2
0.3
80
20
5
4
0.4
0.002
5
30
3
3
0.5
90
30
10
3
1
0.001
4
15
2
4
0.3
150
40
4
6
0.9
0.003
9
35
7
5
0.2
100
20
1
5
2
0.002
8
20
5
6
0.4
80
20
6
8
1
0.001
6
25
3
7
0.1
100
30
3
4
0.8
0.002
7
30
4
8
0.3
80
40
8
3
0.4
0.001
3
15
1
9
0.2
90
20
10
4
1
0.003
9
35
17
150
20
4
5
0.9
0.002
10
20
6
10 0.5
11 0.4
100
30
3
0.4
2
0.001
4
25
1
12 0.1
80
40
5
0.8
0.8
0.003
3
30
3
13 0.4
100
20
10
1
1
0.002
5
15
2
14 0.3
80
20
4
0.8
0.8
0.001
4
35
7
15 0.4
90
30
1
0.4
0.4
0.002
9
20
5
16 0.2
150
40
6
1
0.8
0.001
8
25
3
17 0.1
100
20
3
0.9
0.4
0.003
6
30
4
18 0.3
80
30
8
2
0.8
0.002
7
15
1
19 0.1
100
40
10
0.8
1
0.001
3
35
7
20 0.5
80
20
4
1
0.8
0.003
9
20
6
21 0.4
90
20
3
0.8
0.4
0.002
10
20
1
22 0.3
150
30
5
0.4
1
0.001
4
25
3
23 0.2
100
40
10
1
0.9
0.002
7
30
2
24 0.6
80
20
4
0.9
2
0.001
3
15
7
25 0.4
80
30
1
2
0.8
0.003
9
35
5
26 0.4
90
40
6
0.8
1
0.002
10
20
3
27 0.3
150
20
3
1
0.8
0.003
4
25
4
Таблица 4
Уг. град.
[Вт/срад]
1
0.1
100
20
3
0.8
0.001
3
25
1
2
0.3
80
20
5
0.4
0.002
5
30
3
3
0.5
90
30
10
1
0.001
4
15
2
4
0.3
150
40
4
0.9
0.003
9
35
7
5
0.2
100
20
1
2
0.002
8
20
5
6
0.4
80
20
6
1
0.001
6
25
3
7
0.1
100
30
3
0.8
0.002
7
30
4
8
0.3
80
40
8
0.4
0.001
3
15
1
9
0.2
90
20
10
1
0.003
9
35
17
10 0.5
150
20
4
0.9
0.002
10
20
6
11 0.4
100
30
3
2
0.001
4
25
1
12 0.1
80
40
5
0.8
0.003
3
30
3
13 0.4
100
20
10
1
0.002
5
15
2
14 0.3
80
20
4
0.8
0.001
4
35
7
15 0.4
90
30
1
0.4
0.002
9
20
5
16 0.2
150
40
6
0.8
0.001
8
25
3
17 0.1
100
20
3
0.4
0.003
6
30
4
18 0.3
80
30
8
0.8
0.002
7
15
1
19 0.1
100
40
10
1
0.001
3
35
7
20 0.5
80
20
4
0.8
0.003
9
20
6
21 0.4
90
20
3
0.4
0.002
10
20
1
22 0.3
150
30
5
1
0.001
4
25
3
23 0.2
100
40
10
0.9
0.002
7
30
2
24 0.6
80
20
4
2
0.001
3
15
7
25 0.4
80
30
1
0.8
0.003
9
35
5
26 0.4
90
40
6
1
0.002
10
20
3
27 0.3
150
20
3
0.8
0.003
4
25
4