С ростом числа и увеличением размеров транспортных средств разных видов происходит постоянное усложнение навигационной обстановки, что приводит к значительным трудностям в управлении судами и

ВВЕДЕНИЕ

С ростом числа и увеличением размеров транспортных средств разных видов происходит постоянное усложнение навигационной обстановки, что приводит к значительным трудностям в управлении судами и авиатранспортом при подходах к портам и аэропортам. Постоянно растут требования к безопасности и экономической эффективности перевозок, возникает потребность в более качественном и современном навигационном оборудовании. Существенно повысить безопасность перевозок помогают локационные устройства.

В 1897, проводя опыты по радиосвязи между стоявшим на якоре транспортом "Европа", на верхнем мостике которого находился передатчик, и крейсером "Африка", на котором помещался приемник, изобретатель радио Александр Попов обнаружил новое физическое явление. О чем и сделал запись в отчете комиссии, назначенной для проведения этих опытов: "Влияние судовой обстановки сказывается в следующем: все металлические предметы (мачты, трубы, снасти) должны мешать действию приборов как на станции отправления, так и на станции получения, потому что, попадая на пути электромагнитной волны, они нарушают ее правильность, отчасти подобно тому, как действует на обыкновенную волну, распространяющуюся по поверхности воды, брекватер, отчасти вследствие интерференции волн, в них возбужденных, с волнами источника, т.е. влияют неблагоприятно.... Наблюдалось также влияние промежуточного судна. Так, во время опытов между "Европой" и "Африкой" попадал крейсер "Лейтенант Ильин", и если это случалось при больших расстояниях, то взаимодействие приборов прекращалось, пока суда не сходили с одной прямой линии".

Вероятно, это первое в истории документальное подтверждение открытия основного принципа радиолокации - отражения радиоволн от металлических предметов. Попов обратил внимание на это явление как на фактор, мешающий радиосвязи, и не заинтересовался его возможным применением.

Спустя 7 лет, в 1904 г немецкий изобретатель Хюльсайер запатентовал способ обнаружения металлических объектов по отражению ими радиоволн. Патент Хюльсайера опередил время и 18 лет оставался невостребованным. Элементная база радиотехники была еще слишком слаба, чтобы воспользоваться открытым эффектом.

Вспомнили об эффекте американцы. В 1922 г Тейлор и Юнг исследовали отражение радиоволн от кораблей и дали начало практическому использованию эффекта. С этого времени радиолокация становится военной и начинает развиваться параллельно в США и Англии.

Радиолокационные станции получили быстрое развитие во время Второй мировой войны и применялись главным образом в обеспечении противовоздушной обороны, а также на военных судах для ведения артиллерийской стрельбы ночью, в плохих метеоусловиях и стрельбы по целям вне зоны видимости.

В современных условиях локация получает применение в разных сферах жизнедеятельности человечества и использует различные физические волны и диапазоны частот. Радиоволны используются для контроля движения самолетов, кораблей, космических объектов (спутников, планет и т.п.). Ультразвуковые волны в воздухе используются в автомобильном транспорте для контроля окружающей обстановки. Ультразвуковые волны в воде используются в гидролокации для изучения рельефа морского дна, обнаружения затонувших кораблей, определения загрязненности воды. При всех этих применениях принцип локации остается одним и тем же: излучение и прием отраженных волн (активная локация); прием волн (пассивная локация). В сельском и лесном хозяйствах локация позволяет определить виды почвы, помогает обнаружить пожары. В настоящее время локация помогает обнаруживать дефекты в строительных и прочих материалах, к примеру - в рельсах, что позволяет предсказать и предотвратить аварийные ситуации.

Для эффективного применения радиолокации необходимо совершенствование средств и методов обучения студентов выбравших данную область науки профильной.

1. Выбор и обоснование схемы электрической структурной ДМИЛ.

Основным принципом работы всех импульсных РЛС является излучение коротких радиосигналов (импульсов) и измерение разности во времени между излучением импульса и приема сигнала, отраженного от цели.

Поскольку скорость распространение радиоволн в среде – величины известные, то полученные данные после произведения расчетов позволяют определить расстояние до цели. Измерение расстояний производится импульсным способом. Расстояние до объекта определяется измерением времени от момента излучения «зондирующего» импульса до приема соответствующего отраженного импульса. Время tD определяется как время прохождения импульса до объекта и обратно:

где D – расстояние до объекта;

с – скорость распространения радиоволн.

Определив время , и зная скорость распространения радиоволн, опреде-лим расстояние до объекта по формуле:

Эти вычисления производятся автоматически, и конечное значение отображается на индикаторе в удобной для возможного дальнейшего применения форме. Расположение цели на коротких волнах определяется направлением луча РЛС, падающего на цель и вызывающего отраженный сигнал.

Радиолокатор тяжело воспроизвести в лабораторных условиях, так как работать должен в пределах 10 метров и иметь возможность засечь объекты соизмеримо малые. Поэтому из-за скорости распространения электромагнитных волн длительность зондирующего импульса должна составлять около 60-70 нс и включать в себя несколько периодов исходящего сигнала. Частота следования импульсов должна равняться приблизительно 17ГГц и заполняющие колебания с частотой, которая позволит …. Так станет возможным обнаруживать объекты возможные к применению в условиях учебной лаборатории. Однако радиоимпульсы такой длины будут затухать что потребует применения высокомощных усилителей или сверх чувствительного приемника отраженного излучения.

Так как основы локации работают для всех типов волн – то наиболее подходящими являются ультразвуковые волны. Принцип действия локатора основан на излучении пачки импульсов ультразвуковой частоты и последующем приеме отраженного препятствием сигнала. Время от момента излучения до момента приема отраженного сигнала прямо пропорционально расстоянию до объекта. Формула для определения расстояния аналогична приведенным ранее с одним исключением – вместо скорости распространения радиоволн подставляем значение скорости звука.

Расстояние меряется следующим образом: приемная часть излучает через резонирующий элемент пачку импульсов с частотой 40кГц как задано в ТЗ. Длина пачки выбирается по надобности - я остановился где-то на 40 импульсах. Пачка нужна для того что бы "раскачать" элемент со стоячего положения - хотелось бы делать это одним импульсом, что упростило бы задачку приема, но физически невозможно. Далее колебания резонирующего элемента передаются воздуху и летят вперед(и вбок - зависит от элемента) как обычный звук. Если попадается более менее перпендикулярное препятствие, то часть колебаний отражается назад и летят точно так же в сторону испустившего их дальномера. Долетев, попадают на элемент приемной части (по сути микрофон) и фиксируются схемой.

Длина волны на 20 ГГЦ равна 15мм

Дата добавления: 2015-09-29