ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2007, № 6, с. 140-141
ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ЛАБОРАТОРИЯХ
УДК 534.6
ЦИФРОВАЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ ДОННАЯ СТАНЦИЯ
© 2007 г. С. С. Будрин, Г. И. Долгих, С. Н. Ковалёв
Поступила в редакцию 08.05.2007 г.
Донная станция предназначена для отслеживания вариаций поверхностного волнения, вызванного инфрагравитационными и гравитационными морскими волнами, а также низкочастотными звуковыми колебаниями до 500 Гц, обусловленными искусственными и естественными источниками океана. Донная станция снабжена термографом, предназначенным для фиксации вариаций температуры.
На рисунке приведена блок-схема донной станции. Сигналы с двух гидрофонов Гъ Г2 и термодатчика ТД поступают на трехканальный усилительный блок УС. Первый канал, усиливающий сигнал гидрофона Г1, представляет собой активный полосовой фильтр, собранный на операционном усилителе. Нижняя его частота при коэффициенте усиления 10 равна 0.01 Гц, а верхняя, после которой наблюдается падение амплитуды сигнала 3 дБ на октаву, - 1 Гц. Такой частотный диапазон выбран для регистрации ветровых и инфрагравита-ционных морских волн, период которых лежит в диапазоне от 1 до 100 с. Частотный диапазон второго канала, к которому подключен гидрофон Г2, снизу ограничен частотой 20 Гц, а сверху - 500 Гц. Третий канал усилительного блока представляет собой усилитель постоянного напряжения с коэффициентом усиления 1. Со всех каналов усилен-
ные сигналы поступают на встроенный в микроконтроллер 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь, где оцифровываются с частотой дискретизации 100 кГц. В блоке управления и анализа данных значения каждых 100 отсчетов заносятся в память и проверяются. Если сигнал мал или превышает максимальное значение, то срабатывает автоматическая регулировка усиления АРУ: аналоговый ключ, находящийся в усилительном блоке, в соответствии с сигналом АРУ включает в цепь обратной связи операционного усилителя конденсатор определенного номинала, что влечет за собой увеличение или уменьшение коэффициента усиления. Прошедшие проверку данные передаются на приемопередатчик интерфейса RS-485, где преобразуются в последовательность положительных и отрицательных импульсов, и по длинной линии пересылаются на такой же приемопередатчик, находящийся на берегу. Максимальная длина кабеля для передачи данных 1200 м. При установке донной станции в более глубоких и более удаленных местах акватории применяется ретранслятор. Он прикрепляется к кабелю на расстоянии 1000 м и увеличивает дальность действия до 4800 м без особого изменения формы импульсов. Далее принятые данные отправляются в последовательный СОМ-порт пер-
Блок-схема донной станции. Г^ Г2 - гидрофоны; ТД - температурный датчик; УС - усилитель сигналов; АЦП -лого-цифровой преобразователь; АРУ - автоматический регулятор усиления.
ЦИФРОВАЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ ДОННАЯ СТАНЦИЯ
141
сонального компьютера. В компьютере при помощи специального программного обеспечения данные визуализируются и записываются на жесткий диск в виде двоичного файла. С использованием программы обработки и анализа проводятся промежуточная и окончательная обработки полученных данных.
Корпус донной станции представляет собой цилиндр из алюминия диаметром 68 мм и длиной 200 мм. На цилиндре находятся крепления для гидрофонов и термографа.
Созданы две донные станции, данные с которых в режиме реального времени поступают на сервер сейсмоакустико-гидрофизического комплекса [1]. Комплекс состоит из береговых лазерных дефор-мографов, лазерного нанобарографа [2], метеостанции, лазерного измерителя вариаций давления гидросферы [3]. Сейсмоакустико-гидрофизический комплекс предназначен для изучения закономерностей генерации, динамики и трансформации колебаний и волн геосфер инфразвукового и звукового
диапазонов на границах системы "атмосфера-гидросфера-литосфера".
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 06-05-64448-а, № 06-05-08043-офи, № 06-05-96040-р_восток_а, № 06-05-96916-р_офи).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Долгих Г.И, Батюшин Г.Н., Валентин Д.И. и др. // ПТЭ. 2002. № 3. С. 120.
2. Долгих Г.И, Долгих С.Г., Ковалёв С.Н. и др. // Физика Земли. 2004. № 8. С. 82.
3. Долгих Г.И, Долгих С.Г., Ковалёв С.Н. и др. // ПТЭ. 2005. № 6. С. 137.
Адрес для справок: Россия, 690041, Владивосток, ул. Балтийская, 43, Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва ДВО РАН. E-mail: dolgikh@poi.dvo.ru
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА < 6 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.