Nghiên cứu thiết kế sensor thủy âm chủ động cho hệ thống liên lạc và điêu khiển dưới nước

Những áp dụng đó bao gồm đo độ sâu bằng âm thanh, lập bản đồ địa hình đáy biển, định vụ mục tiêu, đài mốc dưới nước, đo độ cao của sóng, đạo hàng Doppler, dò tìm luồng cá, tạo profin dưới đáy, tạo ảnh dưới nước cho các mục đích thanh tra, định vị đường ống chôn, đo xa và điều khiển từ xa dưới nước, truyền thông giữa các thợ lặn, trợ giúp điều khiển và đưa tàu vào cảng, cảnh báo chống mắc cạn cho tàu bè, đo dòng chảy và đo tốc độ tàu thuỷ.Chương 1: Khái quát chung về thủy âmChương 2: Cơ sở kỹ thuật sensor thủy âm và nguyên lý tạo trường âm thanhChương 3: Thiết kế sensor thủy âm chủ động cho hệ thống liên lạc và điều khiển dưới nước.

LỜI NÓI ĐẦU Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật và công nghệ đang diễn ra sôi động trên toàn thế giới với sự phát triển mạnh mẽ của nhiều ngành khoa học, đặc biệt là thông tin liên lạc và truyền thông. Môi trường truyền sóng ngày càng đa dạng, phong phú: truyền trên mặt đất, qua tầng điện li, tầng đối lưu, trong lòng đất, qua vệ tinh…Tuy nhiên trong môi trường nước, sóng điện từ bị suy giảm rất nhanh do bị hấp thụ mạnh, vì thế truyền thông tin và điều khiển dò tìm dưới nước chủ yếu phải sử dụng sóng âm. Do một số ưu việt của dao động sóng ở dải tần số này mà sóng âm ngày càng được sử dụng rộng rãi và hiệu quả. Trong kỹ thuật truyền tin dưới nước, liên lạc giữa các tàu ngầm với nhau, liên lạc giữa tàu ngầm với đất liền, phát hiện vật cản khi chuyển động ở các hướng khác nhau: mũi tàu, bụng tàu, bên phải, bên trái,…có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong thực tiễn cũng như trong nghiên cứu khoa học. Âm thanh dưới nước ứng dụng rộng rãi trong quốc phòng, cả bảo vệ lẫn chống tàu ngầm. Hiện nay nghiên cứu lý thuyết và kỹ thuật âm thanh dưới nước được các nước lớn trên thế giới đặc biệt ưu tiên và quan tâm nghiên cứu do nhu cầu chế tạo tàu ngầm hạt nhân, mạng chiến trường dưói biển thông qua trung tâm là tàu sân bay đặc biệt hiện đại. Trong các áp dụng quân sự, âm thanh dưới nước được sử dụng để đo độ sâu, đạo hàng, phát hiện tàu chiến và tàu ngầm, định tầm và theo dõi (thụ động cũng như chủ động), liên lạc dưới nước, phát hiện mìn, dẫn hướng và điều khiển thuỷ lôi cũng như các vũ khí dưới nước. Âm thanh dưới nước cũng được áp dụng rất rộng rãi trong dân sự, ngày nay các nước trên thế giới rất chú trọng tới thuỷ quyển, đáy đại dương, kể cả phía dưới đáy đại dương. Những áp dụng đó bao gồm đo độ sâu bằng âm thanh, lập bản đồ địa hình đáy biển, định vụ mục tiêu, đài mốc dưới nước, đo độ cao của sóng, đạo hàng Doppler, dò tìm luồng cá, tạo profin dưới đáy, tạo ảnh dưới nước cho các mục đích thanh tra, định vị đường ống chôn, đo xa và điều khiển từ xa dưới nước, truyền thông giữa các thợ lặn, trợ giúp điều khiển 1 và đưa tàu vào cảng, cảnh báo chống mắc cạn cho tàu bè, đo dòng chảy và đo tốc độ tàu thuỷ. Đất nước ta có nền kinh tế và quốc phòng gắn liền với biển, bờ biển dài trên 3000 km, diện tích biển hàng triệu km vuông với nhiều đảo và quần đảo trên đại dương.Việc nghiên cứu, khẳng định chủ quyền, khám phá, khai thác biển và đáy đại dương thực sự là vấn đề cấp thiết. Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, đồ án có tên: “ Nghiên cứu, thiết kế sensor thuỷ âm chủ động cho hệ thống liên lạc và điều khiển dưới nước ” nhằm mục đích đóng góp nhỏ bé những yêu cầu cần thiết và cấp bách nói trên. Nội dung đồ án được chia thành ba chương:  Chương 1: Khái quát chung về thủy âm  Chương 2: Cơ sở kỹ thuật sensor thủy âm và nguyên lý tạo trường âm thanh  Chương 3: Thiết kế sensor thủy âm chủ động cho hệ thống liên lạc và điều khiển dưới nước. Do trình độ và thời gian còn hạn chế, nội dung luận án không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong sự đóng góp chân thành của các thầy cô, các cán bộ khoa học cùng các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. 2 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THỦY ÂM 1.1 NGUYÊN LÝ LAN TRUYỀN SÓNG ÂM VÀ CÁC THAM SỐ CHỦ YẾU 1.1.1 Định nghĩa sóng âm Sóng âm là một dạng sóng cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi. Môi trường đàn hồi là môi trường trong đó các phần tử của nó tự trở về trạng thái ban đầu sau khi hết tác động của ngoại lực. Tất cả các môi trường vật chất đàn hồi đều truyền lan được sóng âm. Trong chất rắn sóng âm có thể lan truyền theo sóng dọc và sóng mặt còn sóng ngang không lan truyền được vì chúng không có tính chất đàn hồi hoặc đàn hồi rất ít theo chiều ngang. Trong chất khí chỉ có sóng dọc vì trong chất khí không có lực nào ngăn cản các mặt phẳng song song phân cách. 1.1.2 Phân loại sóng âm [ 9 ] Cũng giống như sóng điện từ, sóng âm chiếm một dải tần số rất rộng. Tuỳ theo tần số có thể phân chia sóng âm thành các vùng sau đây: - Vùng hạ âm tần số dao động từ 1 Hz đến 16 Hz. - Vùng âm có tần số dao động từ 16 Hz đến 16 kHz. - Vùng siêu âm có tần số dao động từ 16 kHz đến 10 MHz. - Vùng cực siêu âm có tần số dao động từ 10 MHz đến 1013 MHz tương đương tần số dao động nhiệt của mạng tinh thể 1.1.3 Bản chất vật lý của sự lan truyền sóng âm Khi có nguồn âm dao động trong môi trường đàn hồi tất cả các chất điểm ở lớp môi giới xung quanh nguồn dao động sẽ dao động theo, do vậy làm thay đổi khoảng cách giữa các lớp chất điểm. 3 Giữa các chất điểm có sự liên kết với nhau như một lò xo sự thay đổi khoảng cách giữa các chất điểm sẽ làm cho lò xo bị nén lại hay giãn ra và như vậy sinh ra lực đàn hồi. Lực này tác động vào lớp chất điểm tiếp theo làm cho nó dao động. Quá trình cứ tiếp diễn như vậy, nhờ đó dao động lan truyền được trong môi trường đàn hồi. Các chất điểm trong môi trường đàn hồi liên kết với nhau kiểu lò xo nên khi dao động, chỗ bị nén lại thì các chất điểm mau lại, chỗ giãn ra thì các chất điểm thưa ra. Chỗ chất điểm mau áp suất lớn, chỗ thưa áp suất nhỏ. Trong quá trình lan truyền sóng âm, chất điểm bất kỳ luôn nhận năng lượng dao động của chất điểm trước (chất điểm chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động), đây là quá trình chuyển hóa năng lượng. Kết luận: Sự truyền lan sóng âm là sự truyền lan của trạng thái dao động, cụ thể là truyền lan sự dịch pha của dao động (tức là tốc độ truyền lan đồng thời truyền áp suất). 1.1.4 Các tham số cơ bản của sóng âm [ 9 ] a) Tần số sóng âm Tần số của sóng âm được quyết định bởi tần số nguồn phát ra âm và có giá trị trong khoảng từ 1 Hz đến 1013 MHz. Đó chính là số lần nén dãn của lớp chất điểm trong thời gian một giây. Nếu gọi f là tần số của dao động, T là chu kỳ của dao động, có biểu thức tính tần số như sau: F=1/T (Hz) (1.1) b) Bước sóng ( λ ) Là quãng đường mà sóng lan truyền được trong khoảng thời gian một chu kỳ. λ=cT=c/f (1.2) Trong đó c là vận tốc âm. 4 c) Trở kháng âm của môi trường (Z) Để đặc trưng cho môi trường truyền sóng âm, thường người ta dùng khái niệm trở kháng âm. Trở kháng âm của môi trường (Z) được tính bằng tích số của mật độ khối lượng môi trường (ρ) với vận tốc truyền sóng âm (c) trong môi trường đó. Z= ρc (g/m 2 s) (1.3) Như vậy trở âm của môi trường càng lớn môi trường càng “rắn” ngược lại trở kháng âm càng nhỏ môi trường càng “mềm”. Trong môi trường đàn hồi, trở kháng âm môi trường càng lớn thì vận tốc truyền âm trong môi trường đó càng cao. d) Vận tốc sóng âm và tốc độ dao động Khi lan truyền sóng âm, đồng thời tồn tại hai hình thức chuyển động khác nhau là dao động và truyền sóng. - Vận tốc truyền lan trạng thái dao động giữa chất điểm này tới chất điểm khác tiếp theo trong môi trường gọi là vận tốc sóng âm. - Vận tốc sóng âm trong môi trường khác nhau thì cũng khác nhau (vận tốc truyền âm không phụ thuộc vào tần số và cường độ dao động). Sự truyền âm trong một môi trường đàn hồi không phải là tức thời; ta có thể nhận thấy ánh chớp trước khi nghe được tiếng sấm. Thực nghiệm chứng tỏ trong một môi trường đồng chất và đẳng hướng thì âm thanh truyền với vận tốc không đổi. Vận tốc truyền âm thanh thay đổi khi âm thanh truyền qua các môi trường khác nhau (chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí). Tính đàn hồi của môi trường càng lớn (Z càng lớn) thì vận tốc truyền âm càng cao. Ví dụ: + Vận tốc truyền âm trong không khí là: 330 m/s + Vận tốc truyền âm trong nước biển khoảng 1500 m/s 5 + Vận tốc truyền âm trong chất rắn như thép là 5500 m/s - Tốc độ chuyển dịch của chất điểm quanh vị trí cân bằng của nó gọi là tốc độ dao động. Dao động của chất điểm là do nguồn phát tạo ra và phụ thuộc vào tần số của nguồn phát dao động. Tốc độ dao động chỉ bản thân “chất điểm” dao động nhanh hay chậm, còn vận tốc truyền âm chỉ chất điểm truyền trạng thái dao động cho chất điểm khác nhanh hay chậm. e) Áp suất sóng âm Như đã nêu ở trên, quá trình truyền lan sóng cũng là quá trình truyền lan áp suất dao động. Nếu ta gọi P 0 là áp suất môi trường lúc chưa có dao động (áp suất tĩnh), P 1 là áp suất môi trường khi có dao động (áp suất động) thì ta có áp suất sóng âm P được tính bằng công thức sau: P = P 1 - P 0 (1.4) f) Năng lượng sóng âm và sự tổn hao của nó Căn cứ vào tần số dao động, sóng âm được chia ra làm bốn vùng khác nhau. Mỗi vùng tần số khác nhau thì năng lượng của chúng khác nhau, và sự tổn hao của chúng trong môi trường khi truyền lan cũng khác nhau. Sóng âm có tần số càng cao thì có năng lượng càng lớn. Ví dụ: Sóng siêu âm có tần số 1 MHz có năng lượng lớn gấp một triệu lần năng lượng sóng âm có tần số 1 kHz (với điều kiện có cùng biên độ dao động). Vì vậy sóng siêu âm có thể đạt tới hàng ngàn W/cm 2 . Do cường độ rất lớn như vậy, sóng âm có những tính chất đặc biệt trong chất lỏng như: Hiệu ứng sinh lỗ hổng (hiệu ứng Kavitaxi), hiệu ứng gió âm (hiện tượng chảy âm). Sóng âm tần số càng thấp càng ít bị hấp thụ, càng truyền được xa trong môi trường. Chẳng hạn với công suất phát thích hợp, sóng siêu âm có tần số 30 kHz, có thể truyền trong lớp đất chừng chục mét, song ở tần số 6 vùng đặc biệt (vùng hạ âm), chúng có thể truyền xa hàng trăm, hàng ngàn kilômét, thậm chí có thể truyền được tới phía bên kia trái đất. Kết luận: Qua đặc điểm của các đại lượng sóng âm và môi trường truyền sóng âm ta thấy: - Vận tốc sóng âm chỉ phụ thuộc vào môi trường truyền sóng (môi trường càng rắn thì vận tốc càng lớn) mà không phụ thuộc vào tần số và cường độ sóng âm (công suất nguồn phát dao động). - Sóng âm có tần số càng cao thì tổn hao càng lớn khi truyền lan trong môi trường. - Trở kháng âm của môi trường càng lớn thì môi trường càng rắn và cho phép sóng âm truyền với vận tốc càng cao. Sóng siêu âm có thể tạo ra năng lượng lớn, tổn hao vừa phải, bước sóng đủ nhỏ hơn nhiều so với bề mặt hoạt động của nguồn phát sóng có thể sử dụng, nên sóng siêu âm có tính định hướng rất cao (tức là năng lượng do sóng siêu âm phát ra tập trung vào một hướng nhất định) được được dùng trong phương tiện định vị mục tiêu trong môi trường cho độ chính xác cao. 1.2 ĐẶC TÍNH LAN TRUYỀN SÓNG ÂM TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC [11] 1.2.1 Đặc điểm, nguyên lý, chức năng a) Đặc điểm, nguyên lý Năng lượng âm thanh truyền trong nước do chuyển động hạt khởi phát bởi các lực vật lý tác dụng vào các hạt từ phía màng rung, bọt khí bị vỡ hoặc những nguồn năng lượng khác với liên kết cơ - âm đủ để truyền năng lượng. Quá trình truyền lan có thể được điều khiển, định hướng, truyền tin mở cho nhiều mục đích hữu ích. Nước là môi trường tuyệt vời để truyền sóng âm. Chất lỏng nói chung có trở kháng âm thanh cao hơn vài lần so với chất khí. Đây là điều kiện tới để thiết kế các sensor để trở kháng mở chúng tiến gần tới trở kháng 7 của tải bức xạ, với hiệu suất biến đổi trên 50 % trên dải một octave. Có thể điều khiển và định hướng sự truyền và thu sóng âm dưới nước để thực hiện các chức năng truyền thông, đạo hàng, phát hiện, bám sát, phân loại, mà trong không gian được thực hiện bằng năng lượng điện từ, sử dụng sonar chủ động. Tiếng nói (dải tần 0,3 ÷ 3,4 kHz) có khả năng lan truyền tốt trong môi trường nước nhưng không thể thực hiện truyền tin dưới nước dưới dạng sóng điện từ vì tổn hao rất lớn. Chỉ những tần số thấp hơn 10 Hz và những tần số nằm trong phổ ánh sáng mới có thể được sử dụng nhưng cũng rất hạn chế do phổ hẹp (lượng thông tin ít) và cự li không xa. Thực tế, cự li lan truyền của các tia Laser và sóng vô tuyến dải tần thấp này nhỏ hơn 100 m. Thực hiện truyền tin dưới nước nhờ năng lượng sóng âm. Tổn hao năng lượng của sóng âm trong môi trường nước biển rất nhỏ so với sóng điện từ. Độ suy giảm sóng âm (bao gồm suy giảm do hấp thụ và suy giảm do tán xạ, nhiễu xạ sóng trong môi trường nước biển rất phức tạp và khó đánh giá chính xác bằng tính toán lí thuyết mà phải dùng phương pháp thực nghiệm. Trong dải tần dùng trong thông tin liên lạc thủy âm sử dụng công thức gần đúng sau [4]: 3 2 β=0,036f (1.5) Trong đó, β - độ suy hao sóng âm (dB/km), f - tần số (kHz). Cần phải nhận thấy rằng, việc đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố riêng biệt lên suy hao tổng phụ thuộc vào cự li lan truyền: nếu xét ở cự li nhỏ và trung bình thì cần tính đến suy hao do sự mở rộng sườn sóng (càng ra xa điểm phát xạ, đường kính càng lớn, thì càng nhiều phần tử nước bị dao động nên biên độ dao động càng giảm) nhưng ở các cự li xa thì suy hao do hấp thụ và tán xạ sóng âm sẽ đóng vai trò chính. Ảnh hưởng lớn lên đặc tính lan truyền của sóng âm là các hiện tượng phản xạ và tán xạ sóng âm ở đáy, mặt biển (nhất là ở các vùng biển nông 8 như ở Việt Nam), do sự bất đồng nhất của môi trường nước biển. Khi truyền tin ở cự li lớn sẽ có hiện tượng thăng giáng tín hiệu ngẫu nhiên (do tổn hao giữa các vùng biển là khác nhau) và cả do sự lan truyền nhiều tia của sóng âm (pha-đing) sẽ làm hạn chế hiệu quả của các hệ thống thông tin thủy âm. b) Phạm vi ứng dụng của các dải tần cho các mục đích cụ thể Các ứng dụng âm thanh dưới nước cho mục đích quốc phòng, cả bảo vệ lẫn chống tàu ngầm, đã tiến bộ cùng sự phát triển của tàu ngầm hạt nhân. Trong quân sự, âm thanh dưới nước sử dụng để đo độ sâu, đạo hàng, phát hiện tàu và tàu ngầm, dò tìm, liên lạc, phát hiện mìn, dẫn hướng, điều khiển thủy lôi và những vũ khí khác. Phần lớn các hệ là đơn tính, song cũng xác định cả các hệ lưỡng tính. [4] Âm thanh dưới nước cũng có nhiều ứng dụng trong dân sự, đặc biệt trong thủy quyển, đáy đại dương về phía dưới đáy đại dương. Những áp dụng đó bao gồm đo độ sâu bằng âm thanh, lập bản đồ địa hình đáy biển, định vị mục tiêu, đài mốc dưới nước (pinge); đo độ cao của sóng, đạo hàng Doppler, tìm cá, tạo chu tuyến địa hình (profile) dưới đáy, tạo ảnh dưới nước cho các mục đích thanh tra, định vị đường ống chôn, đo xa và điều khiển dưới nước, liên lạc giữa các thợ lặn, trợ giúp điều khiển đưa tàu vào cảng, cảnh báo mắc cạn, đo dòng chảy, tốc độ tàu, Dải tần từ 0,001 ÷ 0,1 kHz: Dùng cho các hệ thống thông tin truyền lệnh điều khiển, các phương tiện tìm kiếm khoáng sản trên các trạm cố định hay tàu biển. Dải tần từ 0,1 ÷ 1,0 kHz: Các hệ thống thăm dò đáy biển, thềm lục địa, địa chất và các hệ thống truyền tin kiểm tra từ xa. Dải tần từ 1,0 ÷ 10 kHz: Các hệ thống thủy âm trên tàu phát hiện mục tiêu cự li xa, các phương tiện thông tin và điều khiển xa, các rađa quét sườn… 9 Dải tần từ 10 ÷ 100 kHz: Các phương tiện đánh bắt cá, quét mìn, hải đồ kế (la bàn), phao thủy âm,… Dải tần từ 100 ÷ 10000 kHz: Các thiết bị truyền ảnh, hàn siêu âm, khử ô nhiễm trên biển. Dùng cho truyền tin: Giới hạn dưới của dải tần phát cần phải lớn hơn độ rộng phổ của tín hiệu phát (ví dụ trong chế độ thoại ≈ 5 kHz), còn giới hạn trên thì bị giới hạn bởi tốc độ tăng đột biến của hệ số suy hao sóng âm trong nước nên thường chọn dải tần từ 5 ÷ 40 kHz, tần số công tác tối ưu f opt tương ứng với cự li r, cụ thể được tính theo công thức gần đúng sau: -2 3 opt f = 62r (1.6) 1.2.2 Các phương trình truyền lan sóng âm trong nước [8] Khi các phần tử chất lỏng chịu nén, dao động với biên độ nhỏ sẽ xuất hiện sóng âm. Do dao động nhỏ, vận tốc truyền âm v, sự thay đổi tương đối của tỷ trọng và áp suất chất lỏng cũng nhỏ. Vì thế, thừa số ( ) vv∇ trong phương trình Ơ-ler có thể bỏ qua. Cho áp suất và tỷ trọng có thể viết: ' 0 p = p +p , ' 0 ρ = ρ +ρ ( 1.7) Trong đó: ρ 0 , p 0 - tỷ trọng và áp suất cân bằng của chất lỏng, còn ρ’, p’ - lượng thay đổi của chúng trong sóng âm (ρ’<<ρ 0 ; p’<< p 0 ). Khi đó phương trình liên tục có dạng: ( ) 0=+ ∂ ∂ vdiv t ρρ (1.8) Thay các giá trị (1.7) vào phương trình trên và bỏ qua các giá trị nhỏ bậc 2, ta có: 0)( 0 , =+ ∂ ∂ vdiv t ρρ (1.9) 10 [...]... CHUNG CỦA SENSOR 2.2.1 Phân loại Sensor Có hai loại sensor chính dùng làm nguồn âm thanh dưới nước: Loại làm việc với đầu vào sóng âm liên tục hoặc điều biến (biên độ, tần số) và loại làm việc như các nguồn xung Loại thứ nhất áp dụng khá nhiều trong quân sự Loại thứ hai áp dụng chủ yếu cho ngành hải dương học và địa vật lý 2.2.2 Sensor sóng âm liên tục và điều biến Đây là các sensor thiết kế cho các... Sóng âm và các tham số cơ bản + Đặc trưng lan truyền của sóng âm, ảnh hưởng của môi trường đến qua trình truyền sóng Đó là tiền đề cơ bản để nghiên cứu các chương tiếp theo của đồ án 33 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT SENSOR THỦY ÂM VÀ NGUYÊN LÝ TẠO TRƯỜNG ÂM THANH 2.1 NGUYÊN LÝ SENSOR SÓNG ÂM DƯỚI NƯỚC Các sensor thực hiện chức năng tạo ra sóng âm trong môi trường nước hoặc phát hiện sự tồn tại của sóng âm. .. có vận tốc âm nhỏ sang môi trường có vận tốc âm lớn hơn 1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền sóng âm trong nước biển a) Tạp âm biển Tạp âm sinh học (các sinh vật biển: cá, san hô, dong, tảo…): nguồn tạp âm này thường gần với anten thu nên ảnh hưởng nhiều đến các thiết bị cao tần, các hệ thống điều khiển xa, các phao thủy âm Tạp âm kỹ thuật gồm: sự chuyển động của tàu bè, các thiết bị đánh... tốc âm nhỏ nhất Kênh âm này được gọi là kênh âm nước sâu Cũng có thể tồn tại kênh âm gần bề mặt, nếu gradient nhiệt độ trong lớp nước đó làm xuất hiện cực tiểu vận tốc âm Khi nghiên cứu lan truyền âm trong đại dương cần phân biệt hai trường hợp điển hình, đó là lan truyền theo kênh và lan truyền không theo kênh Khi truyền âm không theo kênh, năng lượng âm tập trung chủ yếu ở các lớp nước phía dưới. .. biến đổi năng lượng vào (thường là điện năng) thành năng lượng âm thanh theo cách truyền thống sao cho hiệu quả và tương thích với các thành phần khác của hệ thống âm thanh Ở thiết bị thu âm dưới nước, thực hiện biến đổi tuyến tính tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện là chức năng cơ bản và phải duy trì tính tương thích với những thành phần khác Quá trình biến đổi năng lượng của Sensor được thực hiện... đổi năng lượng của Sensor được thực hiện bằng một trong các hiện tượng vật lý Ví dụ: áp điện và điện giảo, áp từ và từ giảo, điện động lực và từ động lực, các biến đổi hóa học và thủy động lực Việc chọn cơ chế chuyển đổi và thiết kế Sensor dựa trên các tham số: Tần số làm việc, dải thông, công suất (âm thanh và điện); các tính chất định hướng; các đặc trưng của các chất biến đổi năng lượng khả dụng,... nơi mà các tia âm tới không thể thâm nhập được, do bị khúc xạ Tuy nhiên, các tia âm phản xạ từ bề mặt lại có thể thâm nhập vào vùng tối Mức tín hiệu mà đầu thu có thể nhận được sẽ phụ thuộc vào khoảng cách giữa máy thu và máy phát, độ sâu cña chúng và đặc trưng phân bố vận tốc âm theo độ sâu Vì tia âm luôn luôn bị uốn cong về phía lớp nước có vận tốc âm nhỏ hơn, nên một phần năng lượng âm phát ra trong... công suất âm trên một đơn vị diện tích bề mặt công tác của Sensor thủy âm lớn đến mức nào đó sẽ gây ra sự phá vỡ cấu trúc phần nước ngay sát bề mặt phát xạ của Sensor Kết quả là sẽ hình thành các bọt nước (bọt không khí) với mật độ rất lớn, chính là nguyên nhân gây tán xạ năng lượng sóng âm và là nguồn tạp âm Nếu như xảy ra hiện tượng này ở mức độ lớn, thời gian lâu sẽ phá hủy bề mặt phát xạ của Sensor. .. vận tốc âm có thể tách đoạn có gradien âm (đến trục kênh âm ngầm) và đoạn có gradien dương sau đó Từ hình vẽ ta thấy đặc tính của bức tranh tia phụ thuộc vào vị trí của nguồn âm so với trục kênh âm ngầm Khi dịch chuyển nguồn âm gần trục kênh âm ngầm sẽ xuất hiện nhóm tia truyền lan trên cự ly lớn, mà không suy giảm trong phạm vi kênh Trên hình 1.6 biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc âm vào độ sâu và bức... hoá chuyển động (1.9) và (1.10) cho lan truyền sóng âm là v . thủy âm  Chương 2: Cơ sở kỹ thuật sensor thủy âm và nguyên lý tạo trường âm thanh  Chương 3: Thiết kế sensor thủy âm chủ động cho hệ thống liên lạc và điều khiển dưới nước. Do trình độ và. trên, đồ án có tên: “ Nghiên cứu, thiết kế sensor thuỷ âm chủ động cho hệ thống liên lạc và điều khiển dưới nước ” nhằm mục đích đóng góp nhỏ bé những yêu cầu cần thiết và cấp bách nói trên. Nội. chiến và tàu ngầm, định tầm và theo dõi (thụ động cũng như chủ động) , liên lạc dưới nước, phát hiện mìn, dẫn hướng và điều khiển thuỷ lôi cũng như các vũ khí dưới nước. Âm thanh dưới nước cũng