scholarly journals МОДУЛЯЦИЯ ПОЛЯ ПОГРАНИЧНЫХ ВОЛН ВНУТРЕННИМИ ВОЛНАМИ В ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЕ  ШЕЛЬФ - ГЛУБОКОЕ МОРЕ

2019 ◽  
Author(s):  
B.A. Kasatkin ◽  
S.B. Kasatkin
Keyword(s):  
Internal Waves ◽  
Experimental Studies ◽  
Sound Field ◽  
Modulation Amplitude ◽  
Frequency Range ◽  
Interference Structure ◽  
Intensity Vector ◽  
Vector Sensor ◽  
Power Spectral ◽  
Combined Receiver

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния внутренних волн на интерференционную структуру звукового поля, сформированного пограничными волнами Релея Шолте в переходной зоне шельф глубокое море. Это влияние проявляется в периодической модуляции частоты максимума спектральной плотности мощности на сонограммах звукового поля, зарегистрированных комбинированным приёмником, в инфразвуковом диапазоне частот, причём амплитуда модуляции пропорциональна частоте. Анализируется зависимость периода модуляции от взаимного расположения приёмных модулей, шумящего судна, формирующего звуковое поле дискретными составляющими вально лопастного звукоряда, и предполагаемого направления распространения внутренних волн. Отмечено, что наибольшее влияние внутренние волны оказывают на структуру вихревой составляющей вектора интенсивности. Ключевые слова: внутренние волны, пограничные волны, инвариант, комбинированный приёмник, сонограмма.The results of experimental studies of the influence of internal waves on the interference structure of the sound field formed by the RayleighSholte boundary waves in the transition zone of the shelf deep sea are presented. This effect is manifested in the periodic modulation of the frequency of the maximum of the power spectral density in the sonograms of the sound field recorded by the combined receiver in the infrasonic frequency range, with the modulation amplitude proportional to the frequency. The dependence of the modulation period on the relative position of the receiving modules, the noisy vessel that forms the sound field by the discrete components of the vane blade scale, and the expected direction of propagation of internal waves is analyzed. It is noted that internal waves have the greatest effect on the structure of the vortex component of the intensity vector. Keywords: internal waves, boundary waves, invariant, combined receiver (acoustic vector sensor), sonogram.

scholarly journals МОДУЛЯЦИЯ ПОЛЯ ПОГРАНИЧНЫХ ВОЛН ВНУТРЕННИМИ ВОЛНАМИ В ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЕ  ШЕЛЬФ - ГЛУБОКОЕ МОРЕ

2019 ◽  
Author(s):  
B.A. Kasatkin ◽  
S.B. Kasatkin
Keyword(s):  
Internal Waves ◽  
Experimental Studies ◽  
Sound Field ◽  
Modulation Amplitude ◽  
Periodic Modulation ◽  
Frequency Range ◽  
Interference Structure ◽  
Intensity Vector ◽  
Power Spectral ◽  
Combined Receiver

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния внутренних волн на интерференционную структуру звукового поля, сформированного пограничными волнами Релея Шолте в переходной зоне шельф глубокое море. Это влияние проявляется в периодической модуляции частоты максимума спектральной плотности мощности на сонограммах звукового поля, зарегистрированных комбинированным приёмником, в инфразвуковом диапазоне частот, причём амплитуда модуляции пропорциональна частоте. Анализируется зависимость периода модуляции от взаимного расположения приёмных модулей, шумящего судна, формирующего звуковое поле дискретными составляющими вально лопастного звукоряда, и предполагаемого направления распространения внутренних волн. Отмечено, что наибольшее влияние внутренние волны оказывают на структуру вихревой составляющей вектора интенсивности.The results of experimental studies of the influence of internal waves on the interference structure of the sound field formed by the RayleighSholte boundary waves in the transition zone of the shelf deep sea are presented. This effect is manifested in the periodic modulation of the frequency of the maximum of the power spectral density in the sonograms of the sound field recorded by the combined receiver in the infrasonic frequency range, with the modulation amplitude proportional to the frequency. The dependence of the modulation period on the relative position of the receiving modules, the noisy vessel that forms the sound field by the discrete components of the vane blade scale, and the expected direction of propagation of internal waves is analyzed. It is noted that internal waves have the greatest effect on the structure of the vortex component of the intensity vector.

scholarly journals THE FEATURES OF THE COMBINED RECEIVER UNIT OPERATION ABOARD UNDERWATER GLIDER

2020 ◽  
Author(s):  
Б.А. Касаткин ◽  
С.Б. Касаткин
Keyword(s):  
Sound Pressure ◽  
Sound Field ◽  
Aquatic Area ◽  
Unit Operation ◽  
Underwater Glider ◽  
Informative Parameters ◽  
Intensity Vector ◽  
Receiver System ◽  
Combined Receiver ◽  
Receiver Unit

При работе приемной системы на борту движущегося носителя возникает специфическая проблема уменьшения собственных шумов носителя, уровень которых зависит от типа приемной системы и алгоритмов обработки сигналов. В настоящей работе рассматриваются особенности работы комбинированного приемника на борту подводного планера (глайдера) в собственных шумах обтекания, которые возникают при изменении горизонта позиционирования глайдера. Предложено полное описание энергетической структуры звукового поля, включающее 16 информативных параметров. В их число входят квадрат звукового давления, компоненты комплексного вектора интенсивности, компоненты вещественного ротора вектора интенсивности и квадратичные компоненты комплексного вектора градиента давления. Приводятся результаты натурного эксперимента, выполненного в мелком море, в котором глайдер, оснащенный комбинированным приемником, периодически изменял горизонт позиционирования в режиме погружение – всплытие. Анализируются в сравнительном плане уровни шумов обтекания на выходе канала звукового давления и на выходе векторных каналов при различном определении информативных параметров, характеризующих звуковое поле в скалярно-векторном описании. Приводятся оценки уровня шумов обтекания, подтверждающие преимущества комбинированного приемника в сравнении с гидрофоном при его работе в составе бортовой приемной системы в ближнем поле собственных шумов обтекания. Рассматриваются особенности работы комбинированного приемника на борту подводного планера (глайдера) в собственных шумах обтекания, которые возникают при изменении горизонта позиционирования глайдера. Анализируются в сравнительном плане уровни шумов обтекания на выходе канала звукового давления и на выходе векторных каналов при различном определении информативных параметров, характеризующих звуковое поле в скалярно-векторном описании. Приводятся результаты натурного эксперимента, подтверждающие преимущества комбинированного приемника в сравнении с гидрофоном при его работе в составе бортовой приемной системы в ближнем поле собственных шумов обтекания. While operating aboard moving carrier, the receiver system faces a specific problem of reducing self-noises of the carrier, the magnitude of which depends on the type of receiver system and algorithms of signal processing. The present work considers the features of the combined receiver unit operation aboard underwater glider in self-generated flow noises, originated when the glider positioning horizon is changed. The complete description of the energetic structure of the sound field, including 16 informative parameters, is proposed. The list of parameters includes sound pressure squared, components of the complex intensity vector, components of the real curl of an intensity vector, and quadratic components of the complex vector of the pressure gradient. The theoretical background is supported by the results of the marine trials conducted in the shallow aquatic area. In it, the underwater glider equipped with the combined receiver unit sequentially changed the positioning horizon in the “submerging-emerging” mode. The levels of flow noise on the output of the sound pressure channel and the output of the vector channel are comparatively analyzed for different determinations of informative parameters, characterizing the sound field in the scalar-vector description. The presented estimates of flow noises levels confirm the advantages of a combined receiver unit compared to a hydrophone while operating as a part of the on-board receiver system in a near field on self-generated flow noises.

scholarly journals IDENTIFICATION OF NORMAL WAVES FORMING A SOUND FIELD IN A SHALLOW SEA AT THE INFRASONIC FREQUENCY RANGE. Part II

2020 ◽  
Author(s):  
С.Б. Касаткин
Keyword(s):  
Experimental Studies ◽  
Sound Field ◽  
Noise Signal ◽  
Energy Structure ◽  
Frequency Range ◽  
Field Zone ◽  
Normal Waves ◽  
Infrasonic Frequency ◽  
Scholte Waves ◽  
Scholte Wave

Анализируются результаты экспериментальных исследований звукового поля, зарегистрированного комбинированными приемниками, образующими вертикально ориентированную двухэлементную антенну. Звуковое поле формировалось дискретными составляющими вально-лопастного звукоряда шумового сигнала НИС «Юрий Молоков» в инфразвуковом диапазоне частот 2–20 Гц, а также буксируемым низкочастотным излучателем полигармонического сигнала в диапазоне частот 30–60 Гц. Глубина моря и рабочий диапазон частот 2–20 Гц исключали возможность возбуждения нормальных волн дискретного спектра в модельном волноводе Пекериса в этом диапазоне частот. По результатам спектрального анализа шумового сигнала получена оценка потенциальной помехоустойчивости комбинированного приемника при использовании полного набора информативных параметров, характеризующих энергетическую структуру звукового поля. По результатам анализа вертикальной структуры звукового поля в инфразвуковом диапазоне частот был сделан вывод о том, что звуковое поле сформировано неоднородными нормальными волнами Шолте, регулярной и обобщенной (гибридной). В дальней зоне источника доминирует регулярная волна Шолте, локализованная на границы раздела вода – морское дно. В ближней зоне источника возрастает роль обобщенной волны Шолте, локализованной на горизонте источника, а звуковое поле формируется парой волн Шолте, регулярной и обобщенной. The results of experimental studies of the sound field recorded by combined receivers forming a vertically oriented two-element antenna are analyzed. The sound field was formed by discrete components of the vane-blade scale of the noise signal of the science ship «Yuri Molokov» in the infrasonic frequency range of 2–20 Hz, as well as by a towed low-frequency emitter of a polyharmonic signal in the frequency range 30–60 Hz. The depth of the sea and the operating frequency range of 2–20 Hz excluded the possibility of exciting normal waves of the discrete spectrum in the model Pekeris waveguide in this frequency range. Based on the results of spectral analysis of the noise signal, an estimate of the potential noise immunity of the combined receiver was obtained using a full set of informative parameters characterizing the energy structure of the sound field. Based on the results of the analysis of the vertical structure of the sound field in the infrasonic frequency range, it was concluded that the sound field is formed by inhomogeneous normal Scholte waves, regular and generalized (hybrid). In the far zone of the source, a regular Scholte wave dominates, localized at the water – seabed interface. In the near-field zone of the source, the role of the generalized Scholte wave localized at the source horizon increases, and the sound field is formed by a pair of Scholte waves, regular and generalized.

scholarly journals IDENTIFICATION OF NORMAL WAVES FORMING A SOUND FIELD IN A SHALLOW SEA AT THE INFRASONIC FREQUENCY RANGE. Part I

2020 ◽  
Author(s):  
С.Б. Касаткин
Keyword(s):  
Experimental Studies ◽  
Sound Field ◽  
Noise Signal ◽  
Operating Frequency ◽  
Energy Structure ◽  
Frequency Range ◽  
Normal Waves ◽  
Inhomogeneous Waves ◽  
Infrasonic Frequency ◽  
Operating Frequency Range

Анализируются результаты экспериментальных исследований звукового поля, зарегистрированного комбинированными приемниками, образующими вертикально ориентированную трехэлементную антенну. Звуковое поле формировалось шумами НИС «Юрий Молоков» в инфразвуковом диапазоне частот. Глубина моря и рабочий диапазон частот исключали возможность возбуждения нормальных волн дискретного спектра в модельном волноводе Пекериса. По результатам спектрального анализа шумового сигнала получена оценка потенциальной помехоустойчивости комбинированного приемника при использовании полного набора информативных параметров, характеризующих энергетическую структуру звукового поля. По результатам анализа вертикальной структуры звукового поля был сделан вывод о том, что звуковое поле сформировано неоднородными нормальными волнами, локализованными на горизонте источника, которые относятся к обобщенным (гибридным) волнам. По результатам анализа вертикального волнового числа, которое принимает чисто мнимые значения в поле неоднородных волн, были получены оценки групповой скорости переноса энергии в рабочем диапазоне частот и выполнена идентификация неоднородных нормальных волн, формирующих суммарное звуковое поле. The results of experimental studies of the sound field recorded by combined receivers forming a vertically oriented three-element antenna are analyzed. The sound field was formed by the noise of the science ship «Yuri Molokov» in the infrasonic frequency range. The depth of the sea and the operating frequency range excluded the possibility of excitation of normal waves of the discrete spectrum in the model Pekeris waveguide. Based on the results of the spectral analysis of the noise signal, an estimate of the potential noise immunity of the combined receiver was obtained using a full set of informative parameters characterizing the energy structure of the sound field. Based on the results of the analysis of the vertical structure of the sound field, it was concluded that the sound field is formed by inhomogeneous normal waves localized at the source horizon, which are referred to as generalized (hybrid) waves. Based on the results of the analysis of the vertical wavenumber, which takes on purely imaginary values in the field of inhomogeneous waves, estimates of the group velocity of energy transfer in the operating frequency range were obtained and identification of inhomogeneous normal waves that form the total sound field was performed.

Effect of intense internal waves on the sound field interference structure

2010 ◽  
Vol 18 (3) ◽  
pp. 223-229 ◽  
Author(s):  
V. M. Kuz’kin ◽  
S. A. Pereselkov
Keyword(s):  
Internal Waves ◽  
Sound Field ◽  
Interference Structure
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document