Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 4

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

- неруйнівний контроль і технічна діагностика матеріалів і елементів конструкцій;

- первинні перетворювачі інформації (датчики) в системах електричного вимірю­вання неелектричних величин;

- ультразвукові технології дослідження физико-механічних і структурних парамет­рів твердих тіл;

- обробка і перетворення електричних сигналів в діапазоні частот до 10 ГГц (GSM формат), тобто акустоелектроніка;

- обробка і комутація оптичного випромінювання - акустооптика.

Одним із перспективних напрямів неруйнівного контролю і технічної діагностики матеріалів і елементів конструкцій є неперервний моніторинг шумів акустичної емісії, які генеруються механічними і термічними напругами в об'ємі металу. Достатньо часто по­верхня контролюємого об'єкту може бути розігрітою до 200°С. В цю категорію об'єктів технічної діагностики потрапляють оболонки ядерних і хімічних реакторів, стінки сосу-дів високого тиску та інші конструкції. В умовах підвищеної температури використання п' єзоелектричних перетворювачів стає практично неможливим і належним чином вини­кає питання про можливості використання безконтактних перетворювачів для реєстрації (прийому) ультразвукових хвиль.

В ультразвуковому неруйнівному контролі найбільш проблемними являються пи­тання підвищення чутливості електроакустичних перетворювачів в режимі реєстрації (прийому) і їх ефективності в режимі збудження пружних хвиль в металі. Не менш важ­ливою проблемою є забезпечення достовірності результатів дефектологічних досліджень, тобто надійне виділення і селекція хибних сигналів, які формуються не структурними дефектами діагностуючих об'єктів, а обумовлені специфічними особливостями процесів, які розвиваються при збудженні, розповсюдженні і реєстрації ультразвукових хвиль в твердих тілах.

Підвищення надійності і достовірності ультразвукової діагностики елементів буді­вельних конструкцій (палі, опори, плити перекриття і т.п.) крім перелічених вище про­блем, передбачає позитивне вирішення принципових питань теорії розповсюдження уль­тразвукових хвиль в гетерогенному середовищу (бетоні) з періодичною макроструктурою (арматура).

Ультразвукові хвилі в стрижнях (в основному, поздовжні і крутильні) використо­вуються в якості інформаційних сигналів в первинних перетворювачах або датчиках сис­тем електричного вимірювання неелектричних величин.

Найбільш просто і ефективно вони використовуються в датчиках механічних вели­чин - лінійних і кутових переміщень, швидкостей і прискорення, сил (тиску) і моментів сил, крутячих і вигинаючих моментів. Ці датчики є джерелами інформації для обробляю­чих центрів автоматизованих систем контролю і управління об' єктами і технологічними процесами, систем збору і перетворення інформації.

При розробці первинних перетворювачів (датчиків) в системах електричного вимі­рювання неелектричних величин цілком природнім чином виникає питання про точність первинного перетворення вимірювальної величини і про можливості мінімізації система­тичних похибок датчиків. Дослідження в цьому напрямі привели до розуміння того, що швидкість розповсюдження імпульсного (полігармонічного) сигналу залежить від його спектрального складу і від пройденої сигналом відстані. Цю швидкість, неможливо ото­

СРРСН'2008

І-ч.1 - 28тожнювати ні з груповою, ні, тим більш, з фазовою швидкістю нормальної хвилі. Факти­чно формується нове поняття - швидкість розповсюдження хвильового пакету або ульт­развукового імпульсу. Кількісні оцінки швидкості розповсюдження імпульсного сигналу припускають наявність адекватних реальним об' єктам математичних моделей ультразву­кових перетворювачів.

Третя по частоті практичного застосування ультразвукових хвиль область - це екс­периментальне дослідження матеріальних констант і структурних параметрів металів. Саме з спробою експериментального визначення середньостатичних розмірів зерен мета­лу пов' язана одна з перших, датированих 1939 роком, згадка про електромагнітний засіб збудження ультразвукових хвиль в металах.

В процесі обробки результатів експериментальних досліджень матеріальних конс­тант і структурних параметрів металів необхідно виділити і виключити ефекти, які вно­сять вимірювальні прилади. Фактично це передбачає повний теоретичний опис експери­менту. Щодо ультразвукових досліджень параметрів і характеристик металів, ліквідація артефактів, які вносяться в результаті експериментального дослідження вимірювальними приладами, можлива лише за умови повного, математичного моделювання процесів, які мають місце при збудженні і прийомі ультразвукових хвиль.

Перераховані вище проблеми, позитивне вирішення яких має важливе практичне значення, можуть бути успішно вирішені тільки лише при умові існування достатньо роз­винутої теорії ультразвукових перетворювачів контактного і електромагнітного типу. Ця теорія повинна опиратися на фундаментальні положення механіки деформованого твер­дого тіла і класичної електродинаміки і повинна містити принципи і методи математич­ного опису контактного і електромагнітного способу збудження і прийому (реєстрації) ультразвукових хвиль в стрижнях і пластинах із металів феромагнітної і неферомагнітної групи.

Акустоелектронні пристрої лінійної обробки і перетворення електричних сигналів дозволяють виконувати операції фільтрації, частотної і фазової модуляції, розвітвлення і додавання, кодування і декодування, спектрів. Пристрої нелінійної обробки дозволяють визначити згортку і функцію кореляції двох сигналів. Доречно підкреслити, що все це відбувається в реальному масштабі часу в гігогерцовому частотному діапазоні, тобто там, де електронні схеми на дискретних компонентах просто не працюють. До появи в 1965 р. перших зразків приладів акустоелектроніки (був запатентований так званий зустрічно-штиревий перетворювач) всі перераховані вище операції виконувались з використанням електромагнітних хвильоводів. Так виникали конструкції в сотні кілограмів ваги і кубо­метрових об'ємів. Пристрої акустоелектроніки, які працюють в гігагерцовому частотному діапазоні, мають об' єм в одиниці кубічних міліметрів і вагу в частках грамів. Про масш­таби виробництва пристроїв акустоелектроніки можна робити висновки виходячи з того, що мобільні телефони (сотні мільйонів одиниць) містять от двох до восьми полосових фільтрів на поверхневих акустичних хвиль.

Перспективи подальшого розвитку акустоелектроніки пов'язані з рішенням техно­логічних проблем (перехід на іонну літографію, підвищення частоти поверхні монокрис­талів вище 14-15 класу і т.д.) і з розвитком теорії ультразвукових перетворювачів елект­ромагнітного типу, які знаходяться в механічному контакті з поверхнею п' єзоелектричного монокристала. Сучасний стан теорії перетворювачів поверхневих аку­стичних хвиль, основою яких є метод точкових джерел, явно не відповідає змісту питань, які виникають при розробці нових (особливо багатотиражних) пристроїв акустоелектро-ніки.

Акустоелектроніка -- гранична область між фізикою та технікою, в якій вивчається ефект взаємодії електромагнітного поля оптичної частоти з ультразвуковими хвилями і розробляються принципи технічного використання результатів цієї взаємодії. В основі принципу дії різних пристроїв акустооптики лежить ефект фотопружності, який має міс­це в змінні коефіцієнту приломлення у оптично прозорого матеріалу при його механічній деформації. Деформації створюються ультразвуковими хвилями. На цій основі уже ство­

СРРСН'2008

І-ч.1 - 29рені дефлектори, модулятори та фільтри оптичного випромінювання. Крім того створені акустооптичні процесори, які виконують лінійну та нелінійну обробку оптичних потоків.

Таким чином, можливо зробити висновок, що наступні перспективи практичного використання ультразвукових хвиль в твердих тілах визначатимуться рівнем вирішення проблем технічного та наукового планів. Одним з найголовніших складових наукового забезпечення прогресу практичного використання ультразвукових хвиль в твердих тілах являється розробка прикладної теорії електроакустичних перетворювачів контактного та безконтактного (електромагнітного) типу.

Таким чином, напрями розвитку акустичної техніки будуть залежати в майбутньому як в вирішенні схемотехнічних проблем, так і в створенні нових математичних моделей, що враховуватимуть не тільки особливості розповсюдження і поглинання акустичних хвиль в трьох середовищах, а і взаємодію середовищ з джерелами створення цих хвиль.

СРРСН'2008

І-ч.1 - 30

Секция № 1

РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ОДНО- И МНОГОПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ, РАСПОЗНАВАНИЯ, ОПОЗНАВАНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ. ШУМОВАЯ И ПАССИВНАЯ

РАДИОЛОКАЦИЯ

СРРСН'2008

1-ч.1 - 31

СРРСН'2GG8 I-ч.і - 32 СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ КП «НПК «ИСКРА»

Кононович В. Я., Лаврентьев В.Н., Май И. Д., Томачинский Н.Т. Казенное предприятие «Научно-производственный Комплекс «Искра»» ул. Магистральная, 84, г. Запорожье, 69071, Украина тел. (061) 721-32-19; е-mail: iskra@salus.zp.ua In this report are analyzed scientific, technical and algorithmic decisions thanks to which modern three-coordinated long range radar systems have been created and prospective three-coordinated long range radar systems are being developed, which, as regards main parameters, are not inferior and, as regards some characteristics determining real battlefield effectiveness, are superior to most of modern radar systems of this class. Viewed here are realized at the pre­sent moment variants of updatings aimed at the increase of instrumental range, clutter immu­nity, self-descriptiveness and operational reliability of the radar systems developed before. High tactico-technical characteristics of the radar systems developed and produced at the State Enter­prise "Scientific-manufacturing Complex "Iskra" are proved by the results of scaled-down simulation with the use of the bank of registered signals and clutter, by the results of testings as well as by operational experience and real battlefield use in foreign countries.

Радиолокационные станции кругового обзора 19Ж6 и 35 Д6 были разработаны в 80-х годах и стоят на вооружении радиотехнических войск во всех странах - бывших республиках Советского Союза и в экспортном исполнении. РЛС 19Ж6Э и 36Д6 постав­лялись за рубеж.

Опыт эксплуатации поставил ряд новых задач, которые решаются в настоящее вре­мя:

- увеличение индикаторной дальности;

- введение новых рабочих мест на основе цветных мониторов;

- улучшение защищенности от пассивных помех;

- введение в РЛС вторичной обработки информации;

- перевод аппаратуры на новую элементную базу;

- переход на транспортную базу отечественного производства;

- перевод на питание 50 Гц, создание новой электростанции;

- сопряжение с комплексом С300, в качестве источника целеуказаний;

- сопряжение с современными АСУ.

Вместе с тем само построение этих РЛС не позволяет на должном уровне решить следующих задач:

- обеспечить защищенность от пассивных помех при увеличении индикаторной дальности;

- обеспечить высокую точность определения третьей координаты (s или X) на боль­ших ( > 100 км) дальностях.

Эти задачи решены в РЛС больших и средних высот 79К6.

Благодаря цифровой антенной решетке, оригинальной системе обработки, приме­нению мощного клистрона и частого запуска с раскрытием неоднозначности по дально­сти была создана РЛС с дальностью действия 400 км, обладающая такими же характери­стиками обнаружения маловысотных целей, как специализированные РЛС ОНЛЦ (35Д6). Точность определения высоты близка к точности специализированных радиовысотоме­ров.

РЛС 79К6 испытана и выпускается серийно.

КП НПК «Искра» завершает разработку трехкоординатной РЛС метрового диапа­зона волн. Мобильная 2-х координатная РЛС МР-1 метрового диапазона волн предназна­чена для дальнего обнаружения воздушных объектов, измерения их координат (азимута, дальности, эшелона высоты) и определения государственной принадлежности обнару­женных целей (с помощью дополнительно подключаемого запросчика ). Для измерения высоты воздушных объектов предусмотрено сопряжение РЛС с высотомерами типа ПРВ­

СРРСН'2008

1-ч.1 - 33

13, ПРВ-16, ПРВ-17. Обработка поступающей информации от сопрягаемого высотомера и управление его режимами работы осуществляется в РЛС МР-1.

РЛС может работать автономно или в составе национальных автоматизированных систем управления (АСУ).

- в составе радиотехнических войск противовоздушной обороны (ПВО) для кон­троля воздушного пространства, как дежурное средство;

- в составе зенитно-ракетных войск для обеспечения информацией дежурных огне­вых средств;

- в составе радиотехнических подразделений военно-воздушных сил для обеспече­ния боевой подготовки авиации.

Высокую мобильность РЛС МР-1 (10 минут сворачивания-развертывания) позволя­ет эффективно использовать ее в составе Сухопутных войск для целеуказания, а также для наращивания и восстановления радиолокационного поля группировки в ходе ведения боевых действий.

Для опознавания воздушных объектов, оборудованных ответчиком системы МК10 (МК12), в НПК «Искра» создан подвижный автономный наземный запросчик ТРАССА. Благодаря наличию в составе РЛС ТРАССА традиционного канала опознавания системы ПАРОЛЬ эта РЛС представляет собой комплексированный запросчик, который может работать совместно с РЛС кругового обзора или автономно выдавать информацию (в том числе трассовую) на АСУ.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 34

ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ СВЕРХДАЛЬНЕЙ РАДИОЛОКАЦИИ И ДРУГИХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ РЛС КОРАБЕЛЬНОГО И БЕРЕГОВОГО

БАЗИРОВАНИЯ

Гузь В.И., Липатов В.П., Андрусенко Н.И., Никитенко Ю.Г. НИИ радиолокационных систем "Квант-Радиолокация" 03150 Киев, а/я №36, тел. + 38 044 2897621, E-mail: kvant_rs@i-c.com.ua, факс + 38 044 2899646 This paper present problems of development of shipborne multifunction radioelectronic complex included in active, passive and sistem of mutual information inter-change and relative orientation which solve problem of observation, detection, recognition and escort of the objec­tive.

Данный доклад является логическим продолжением работы, изложенной нами на МРФ/ 2005 [ 1]. Здесь более подробно рассмотрены проблемы и особенности построения больших комплексов и систем, их составляющие, определяющие (обеспечивающие) вы­сокие технические характеристики, а также основные направления совершенствования, повышения эффективности разрабатываемых в институте РЛ систем, основные тенден­ции дальнейшего развития, достижения последних лет.

Корабельные радиоэлектронные комплексы обнаружения, наблюдения, распо­знавания и сопровождения объектов - наиболее наукоемкие и дорогостоящие в радио­электронном оборудовании корабля. Поэтому разработке данной радиоэлектронной тех­ники уделяется большое внимание морских держав, в частности, этой проблеме нами уде­лено внимание на предыдущих форумах АН ПРЭ, в том числе приведены некоторые тео­ретические проработки и данные СВЧ элементной базы для совершенствования комплек­са [1-3]. В институте ведутся работы по совершенствованию каждой из составляющих комплекса, а также их СВЧ и аналого-цифровые компоненты, программно-алгоритмическое обеспечение [4]. В результате удалось улучшить тактико-технические характеристики (ТТХ) комплекса, существенно снизив также его массо-габаритные ха­рактеристики (МГХ). В итоге создан новый модернизированный активно-пассивный комплекс, осуществляющий дальнее загоризонтное обнаружение излучающих РЛС, рас­положенных на надводных объектах, определение их координат, параметров обнаружен­ных РЛС и классификацию их носителей [5].

Активная радиолокационная станция (АРЛС) данного комплекса выполняет функ­ции освещения надводной обстановки, автоматического обнаружения и сопровождения надводных целей, обеспечивает измерение координат и определение параметров движе­ния объектов, их государственную принадлежность, выдачу данных сопрягаемым систе­мам.

Однако в АРЛС, особенно при ее отдельном использовании, сложно решать вопро­сы помехозащищенности (ПМЗ) - помехоустойчивости и скрытности.

Более эффективно использование комбинированных активно-пассивных систем для обеспечения повышенной ПМЗ. Отличительной особенностью данного комплекса явля­ется высокая скрытность работы за счет преимущественного использования пассивной

РЛС (ПРЛС).

Исследуемая ПРЛС предназначена для освещения дальней надводной обстановки, существенно (в несколько раз) превышающей дальность радиогоризонта, круговой обзор пространства с высокоточным пеленгованием излучающих объектов с помощью остро­направленной антенны, совмещенной с антенной АРЛС. Предусмотрена классификация радиоэлектронных средств (РЭС) и их носителя.

Известно, что в ПРЛС дальность до излучаемого объекта при, например, опреде­лении дальности угломерным (триангуляционным) методом зависит от базы и пеленгов на цель, измеренных из двух пунктов.

Очевидно, что для высоких точностей определения дальности, нужно увеличивать точность определения азимутов и величину базы, а на это требуется большое время ма­

СРРСН'2008

1-ч.1 - 35невра корабля. Сложность решения данной проблемы возрастает в условиях дальнего тропосферного распространения радиоволн, когда сигнал значительно (-30 ... -90 дБ) ос­лабляется, а величина базы мала по сравнению с измеряемой дальностью в условиях ра­боты одного корабля за относительно малое время. Кроме того, для компенсации пере­мещения источника излучения необходимо носителю ПРЛС делать прямой и обратный галсы с постоянной скоростью, что требует значительного времени и снижает эффек-тивнсть работы ПРЛС.

Данная проблема, а также ряд других проблем, решаются более эффективно с по­мощью разрабатываемой нами системы взаимного обмена информацией и взаимного ориентирования (ВЗОИ-ВЗОР), при этом уменьшается среднеквадратическая ошибка (СКО) определения дальности ПРЛС в несколько раз.

СКО определения дальности и пеленга на цель в ПРЛС зависит также от курса и скорости движения источника и своего корабля, потенциала (Рпер Оант) источника, вре­мени наблюдения, условий распространения радиоволн и других факторов. Достигнутые ТТХ приведены ниже в табл. 1.

Таблица 1

Характеристика

АРЛС

ПРЛС

ВЗОИ-ВЗОР

Диапазон частот

I

С - I

I

Зона обзора:

 

 

 

по дальности, км по азимуту, град

до 250 360

до 450

360

360

Дальность обнаружения, км:

при нормальной радиолокационной

0,95 радио-

 

 

наблюдаемости (НРЛН);

в условиях сверхрефракции для РЛС с

Рпер Оант = (108 - 1010 ) Вт

горизонта до 250

> 200

до 450

 

Зона обмена информацией по системе

 

 

 

ВЗОИ при НРЛН (и в условиях волново­да), км

-

-

0,2-30 (60)

Количество (шт):

- сопровождемых объектов

- взаимодействующих кораблей

до 30

до 50

до 200

< 9

Цикл связи между кораблями, с

-

-

< 5

Цикл связи с выбранным кораблем, с

-

-

< 2

Режимы работы антенны

Круговое и

Круговое и

Круговое

 

секторное

секторное

сканирова-

 

сканирование

сканиро­вание

ние прием­ной антен­ной и всена-правленное излучение передающей антенны

Точность определения координат (СКО):

- дальности, м

- пеленга, град

50 0,25

(4-10)% Б 0,4-0,8

40

0,3

Система ВЗОИ-ВЗОР повышает эффективность автономной работы АРЛС и ПРЛС, позволяет решать задачу выдачи данных потребителям во времени, близкому к реально­му, благодаря объединению различных радиоэлектронных средств в единый многофунк­циональный радиоэлектронный комплекс (МРЭК). При этом требуется взаимодействие минимум двух корабельных МРЭК.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 36

Система ВЗОИ-ВЗОР в составе МРЭК предназначена для автоматического обмена информацией и взаимного ориентирования кораблей группы, обеспечения централи­зованного сбора и обработки информации от АРЛС и ПРЛС о надводной (и воздушной) обстановке и организации обмена информацией при определении координат обнаружен­ных объектов несколькими ПРЛС, расположенных на различных кораблях группы.

Система ВЗОИ-ВЗОР осуществляет также оценку опасности обнаруженных РЛС, документирование и регистрацию данных по текущей обстановке автоматически и по выбору оператора.

МРЭК также может использовать выносные средства наблюдения (самолеты, вер­толеты) и другую аппаратуру с данными, в том числе, о воздушной обстановке.

Благодаря использованию новейшей елементной базы СВЧ и аналого-цифровой техники [3,4], удалось улучшить ТТХ, существенно (в 3-4 раза) снизить МГХ РЭС (кроме антенн) и энергопотребление МРЭК.

Каждая из описанных станций может эксплуатироваться отдельно и в составе

МРЭК.

Как показывают результаты моделирования и экспериментов, полученные резуль­таты СКО определения координат подтверждают приведенные в таблице данные. Поми­мо рассмотренной АПРЛС, институт также разработал трехкоординатную корабель­ную АРЛС освещения воздушной и надводной обстановки с фазированной антенной решеткой (ФАР). РЛС применяется для освещения воздушной и надводной обстановки, автоматического обнаружения и сопровождения воздушных, надводных и низколетящих целей и обеспечивает измерение координат и определение параметров движения целей, оценку степени опасности обнаруженных целей, выдачу данных ЦУ сопрягаемым систе­мам, документирование результатов обработки информации по сопровождаемым целям.

Краткие ТТХ одной из модификаций трехкоординатной АРЛС приведены в табл. 2.

Таблица 2

Характеристика Данные Частотный диапазон І

Антенна:

- тип

- сканирование по углу места

- периоды вращения по азимуту, с

- уровень бокового излучения, дБ

- уровень фонового излучения, дБ

плоская ФАР частотно-фазовое 1,2,5,10 минус 30 минус 45

Зона обзора:

- по азимуту, 0

- по углу места, 0

- по высоте, км

- по дальности, км

0 ... 360

0 ... 85

до 30

1 ... 150

Дальность обнаружения (км):

- цели с ЭПР = 1 м2 и высотой полета 1 км

- ПКР с ЭПР = 0,1 м2 и высотой полета 15 м

- надводных кораблей

110 15

0,9 дальности радиогоризонта

Время от обнаружения цели до выдача целеуказания, с

2 ... 5

Количество одновременно сопровождаемых целей

30 ... 100

Режимы работы

автоматический полуавтоматический

Совершенствование комплексов и систем ведется в направлении:

- сплошного перекрытия диапазона частот в ПРЛС;

- избавления от вакуумных приборов СВЧ, еще используемых в АРЛС, путем раз­работки активных ФАР;

СРРСН'2008                                               1-ч.1 - 37 МРФ'2008

- разработка твердотельных усилителей мощности различных диапазонов для пере­дающих устройств разрабатываемых РЭС;

- использование специальных, в частности, шумоподобных сигналов для увеличе­ния помехоустойчивости систем и снижения мощности передатчиков;

- обнаружение низколетящих целей в условиях действия интенсивных внутренних и внешних помех.

Важное достижение последних лет - разработка мобильной полностью твердо­тельной когерентно-импульсной двухкоординатной АРЛС с массой до 300 кг, пита­нием от сети 220 В, 50 Гц, с потребляемой мощностью до 500 Вт. АРЛС может устанав­ливаться на надводных кораблях, на берегу, на любых транспортных средствах (автомо­билях, БТР, БМП и др.).

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа