Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị đo độ chụm đạn pháo phòng không

, an ninh quèc phßng" Môc ®Ých: Thu ®−îc tÝn hiÖu sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng ®Ó ph©n tÝch x¸c ®Þnh vïng phæ n¨ng l−îng cña sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng. Thêi gian: Ngµy 17 th¸ng 1 n¨m 2005. §Þa ®iÓm: Tr−êng b¾n QKT§ - Thanh Tr× - Hµ Néi. ChØ huy ®o ®¹c: §¹i t¸, TS §inh Kim Dùc c¸c néi dung tiÕn hµnh ®o ®¹c thùc nghiÖm 1. HÖ thèng thiÕt bÞ dïng cho ®o ®¹c thùc nghiÖm: HÖ thèng thiÕt bÞ nh− lÇn thö nghiÖm thø nhÊt, gåm 02 bé thiÕt bÞ: ƒ Bé thiÕt bÞ thu, ghi ë tÇn sè siªu ©m gåm: sensor siªu ©m, bé khuyÕch ®¹i, ®Çu ghi tõ, m¹ch xö lý s¬ bé tÝn hiÖu siªu ©m. ƒ Bé thiÕt bÞ thu ghi ë d¶i ©m gåm: ®Çu thu d¶i réng, bé khuyÕch ®¹i, m¸y tÝnh. S¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ kh¶o s¸t thùc nghiÖm lÇn thø hai nh− trªn h×nh 1. Cã hai tuyÕn b¾n, ë c¸c cù li kho¶ng 70m vµ 120m. Bia ®−îc bè trÝ trªn mét hµng ngang dµi kho¶ng 100m. §Çu thu bè trÝ ë gÇn gi÷a, c¸ch ®Çu tr¸i kho¶ng 60m. 12 §èi t−îng kh¶o s¸t: ®¹n sóng AK b¾n ë c¸c cù li kh¸c nhau. Víi bé thu ghi ë d¶i ©m, tÝn hiÖu thu ®−îc ®−îc khuÕch ®¹i vµ ghi trùc tiÕp vµo m¸y tÝnh qua c¸p truyÒn. Kh¾c phôc mét sè h¹n chÕ trong lÇn thö nghiÖm tr−íc, lÇn nµy ®Ó hÖ sè khuyÕch ®¹i cña ®Çu thu ©m lín h¬n. Møc ng−ìng ®iÒu chØnh ®−îc ®¸nh dÊu ®Ó ghi l¹i. Víi thiÕt bÞ thu ghi ë tÇn sè siªu ©m, tÝn hiÖu siªu ©m thu ®−îc qua bé khuÕch ®¹i vµ xö lý s¬ bé ®−a vµo bé ghi b¨ng tõ. HÖ sè khuyÕch ®¹i cña m¹ch khuyÕch ®¹i ®−îc ®iÒu khiÓn tõ m¸y tÝnh. TÝn hiÖu siªu ©m thu ®−îc qua m¹ch khuÕch ®¹i vµ ®−a vÒ ®Çu ghi b¨ng tõ. M¹ch xö lý s¬ bé thùc chÊt lµ m¹ch xö lý lÊy ra biªn ®é ®Ønh tÝn hiÖu thu ®−îc ®Ó ®−a vÒ m¸y tÝnh, ®ång thêi xö lý ®Õm sè viªn ®¹n vµ lÊy gi¸ trÞ biªn ®é tÝn hiÖu nhËn ®−îc cña tõng viªn ®¹n. LÇn thö nghiÖm nµy ®−îc tiÕn hµnh kÕt hîp víi qu¸ tr×nh b¾n kiÓm tra bia cña QKT§. K§ K§ vµ xö lý s¬ bé Microphone Sensor siªu ©m VÞ trÝ b¾n 2 M¸y tÝnh §Çu ghi b¨ng tõ tÝ n hi Öu s iª u ©m G i¸ tr Þ b iª n ®é ® Øn h VÞ trÝ b¾n 1 H−íng b¾n 2 H−íng b¾n 1 H×nh 1. S¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ kh¶o s¸t thùc nghiÖm lÇn 2. § iÒ u kh iÓ n hÖ s è k® Bia 100m 13 2. KÕt qu¶ kh¶o s¸t thùc nghiÖm lÇn thø hai nh− sau: ƒ Bé thu ghi tÝn hiÖu siªu ©m thu ®−îc tÝn hiÖu vµ ®Õm chÝnh x¸c sè viªn ®¹n. Gi¸ trÞ biªn ®é ®Ønh nhËn ®−îc cña tÝn hiÖu thay ®æi. ƒ Víi bé thu tÝn hiÖu ë d¶i ©m sau khi thu ®−îc vµ ph©n tÝch phæ ta nhËn thÊy: - LÇn b¾n thø nhÊt, bµi b¾n 1: Sè viªn ®¹n 12 viªn, bèn khÈu b¾n cïng lóc, mçi khÈu 3 viªn. TÝn hiÖu thu ®−îc cã d¹ng trªn h×nh 2 vµ kÕt qu¶ ph©n tÝch phæ trªn h×nh 3. Ta thÊy cã hai ®Ønh phæ cã tÇn sè lµ 1356 Hz vµ 273 Hz. KÕt qu¶ nµy t−¬ng øng víi lÇn thö nghiÖm thø nhÊt. §iÒu ®ã cho thÊy dù ®o¸n "®©y lµ phæ H×nh 2. TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n bµi 1; 4 khÈu cïng lóc. H×nh 3. D¹ng phæ. TrÝch ra ®Ó ph©n tÝch 14 cña hai thµnh phÇn tÝn hiÖu kh¸c nhau, thµnh phÇn tÇn sè thÊp cã thÓ lµ tiÕng næ ®Çu nßng, thµnh phÇn tÇn sè cao cã thÓ lµ sãng va ®Ëp" cµng cã c¬ së chÝnh x¸c. TrÝch mét ®o¹n tÝn hiÖu ra ®Ó ph©n tÝch phæ ta thÊy: ®Ønh phæ lín cã tÇn sè 1340 Hz, t−¬ng øng víi tÝn hiÖu gèc. C¸c lÇn b¾n sau, khi ph©n tÝch phæ ®Òu cho kÕt qu¶ t−¬ng tù. VÊn ®Ò ®Æt ra lµ ph¶i t×m ra thµnh phÇn tÝn hiÖu nµo trong tÝn hiÖu thu ®−îc cã phæ tÇn sè cao vµ phæ tÇn thÊp. CÇn ph¶i dïng c¸c bé läc ®Ó x¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn tÝn hiÖu nµy. H×nh 4. §o¹n tÝn hiÖu cña 1 ph¸t b¾n ®−îc trÝch ra. H×nh 5. Phæ cña ®o¹n tÝn hiÖu trÝch ra. 1340 Hz 260 Hz 15 LÊy ®o¹n tÝn hiÖu mÉu ë « khoanh trßn trªn ®−a qua bé läc sè ®Ó ®¸nh gi¸ ta thÊy: Nh×n vµo kÕt qu¶ h×nh 7 ta thÊy thµnh phÇn tÝn hiÖu phÝa sau (tp2) bÞ suy gi¶m gÇn hÕt khi ®i qua bé läc th«ng thÊp, nªn nã cã tÇn sè chñ yÕu tËp trung H×nh 6. §o¹n tÝn hiÖu ®−a vµo bé läc. H×nh 7. TÝn hiÖu ®Çu ra bé läc th«ng thÊp 300Hz. H×nh 8. TÝn hiÖu ®Çu ra bé läc th«ng gi¶i 800Hz - 1200 Hz. tp1 tp2 tp1 tp2 tp1 tp2 16 ë vïng tÇn sè cao. Trong h×nh 8, thµnh phÇn tÝn hiÖu phÝa tr−íc (tp1) bÞ suy gi¶m khi qua bé läc th«ng d¶i, cßn thµnh phÇn phÝa sau (tp2) hÇu nh− kh«ng suy gi¶m. §iÒu ®ã cho thÊy: - Thµnh phÇn tÝn hiÖu phÝa tr−íc cã phæ tr¶i réng tõ vµi chôc Hz ®Õn vµi KHz. - Thµnh phÇn tÝn hiÖu phÝa sau cã phæ tËp trung á vïng tÇn sè cao trªn 800Hz ®Õn vµi KHz. Ph©n tÝch l¹i tÝn hiÖu thu ®−îc ë lÇn ®o ®¹c thùc nghiÖm 1 ta thÊy thµnh phÇn tÝn hiÖu ®Õn tr−íc cã phæ tÇn cao cßn thµnh phÇn tÝn hiÖu ®Õn sau cã phæ tÇn thÊp, ng−îc víi kÕt qu¶ thu nhËn ®−îc trong lÇn ®o ®¹c thùc nghiÖm nµy. H×nh 9. KÕt qu¶ ph©n tÝch l¹i tÝn hiÖu ®o ®¹c thùc nghiÖm lÇn 1. TÝn hiÖu thu ®−îc TÝn hiÖu sau khi cho qua bé läc th«ng thÊp 0-300Hz TÝn hiÖu sau khi cho qua bé läc th«ng d¶i 1Khz- 1,4KHz 17 Tuy nhiªn trong lÇn ®o ®¹c thùc nghiÖm nµy vÉn cßn mét sè h¹n chÕ nh− sau: • Nh÷ng lÇn b¾n ®Çu, vÞ trÝ bè trÝ ®Çu thu ®Æt kh¸ xa ®−êng ®¹n nªn tÝn hiÖu thu ®−îc kh«ng kh¼ng ®Þnh ®−îc lµ cã thu ®−îc sãng va ®Ëp hay kh«ng. • HÖ sè khuyÕch ®¹i cña bé khuyÕch ®¹i cÇn t¨ng lªn n÷a. • Trong phÇn siªu ©m, ®· kh¼ng ®Þnh ®−îc lµ cã tÝn hiÖu siªu ©m xuÊt hiÖn khi b¾n nh−ng ch−a x¸c ®Þnh ®−îc lµ do sãng va ®Ëp hay tiÕng næ ®Çu nßng. • §Þa h×nh triÓn khai thiÕt bÞ ®o kh«ng b»ng ph¼ng, phÝa sau cã mét ®ª ch¾n cao 5m c¸ch ®Çu thu kho¶ng 30m (t−¬ng ®èi gÇn) nªn thu ®−îc tiÕng déi lín. 3. KÕt luËn: Qu¸ tr×nh ph©n tÝch tÝn hiÖu cho thÊy c¸c thµnh phÇn tÝn hiÖu thu ®−îc t−¬ng øng víi lÇn thö nghiÖm thø nhÊt vÒ ®Æc tÝnh phæ. Tuy nhiªn viÖc t×m ra c¸c thµnh phÇn tÝn hiÖu mang phæ tÇn ®Æc tr−ng cßn ch−a ®óng víi lý thuyÕt. Theo lý thuyÕt, sãng va ®Ëp sÏ xuÊt hiÖn tr−íc vµ cã phæ tÇn cao, tiÕng næ ®Çu nßng ®Õn sau vµ cã phæ tÇn thÊp. Thùc tÕ ph©n tÝch tÝn hiÖu thu ®−îc th× thµnh phÇn tÇn sè cao l¹i ®Õn ®Çu thu sau. CÇn ph¶i cã thªm c¸c nghiªn cøu lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm ®Ó lý gi¶i vÊn ®Ò nµy vµ t×m ra thµnh phÇn sãng va ®Ëp trong tÝn hiÖu thu ®−îc. Thñ tr−ëng c¬ quan chñ tr× ®Ò tµi Ng−êi viÕt b¸o c¸o Chñ nhiÖm ®Ò tµi PGS,TS B¹ch NhËt Hång 18 Trung t©m KHKT&CNQS ViÖn §T-VT -----***----- céng hoµ x∙ héi chñ nghÜa viÖt nam §éc lËp- Tù do - H¹nh phóc ----------*****---------- Hµ néi, ngµy 28 th¸ng 1 n¨m 2005 B¸o c¸o kÕt qu¶ (§o ®¹c thùc nghiÖm lÇn 3, §Ò tµi KC-01-24) "Nghiªn cøu øng dông mét sè c¶m biÕn siªu ©m ®Ó thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng ph¸t hiÖn, ®o ®¹c c¸c tham sè vËt bay trªn kh«ng vµ thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc phôc vô kinh tÕ - x∙ héi, an ninh quèc phßng" Môc ®Ých: Thu ®−îc tÝn hiÖu sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng ®Ó ph©n tÝch x¸c ®Þnh vïng phæ n¨ng l−îng cña sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng. TËp trung kh¶o s¸t ë phÇn ©m ®Ó x¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn tÝn hiÖu trong tÝn hiÖu thu ®−îc. Thêi gian: Ngµy 26 th¸ng 1 n¨m 2005. §Þa ®iÓm: Tr−êng b¾n Quèc gia MiÕu M«n - MiÕu M«n - Hµ T©y. ChØ huy ®o ®¹c: Th−îng t¸, ThS Ng« Ngäc Anh c¸c néi dung tiÕn hµnh ®o ®¹c thùc nghiÖm 1. HÖ thèng thiÕt bÞ dïng cho ®o ®¹c thùc nghiÖm: Trong hai lÇn lÇn ®o ®¹c thùc nghiÖm tr−íc cho thÊy, ë vïng ©m cã hai ®Ønh phæ ë tÇn sè kho¶ng 300 Hz vµ gÇn 1,4 Khz. Nh−ng khi xö lý läc t¸ch c¸c tÝn hiÖu nµy tÇi cho kÕt qu¶ ng−îc nhau. (Xem b¸o c¸o lÇn ®o ®¹c thùc nghiÖm 1 vµ 2). V× vËy, lÇn ®o ®¹c nµy x¸c ®Þnh môc ®Ých thu tÝn hiÖu ©m ®Ó xö lý, x¸c ®Þnh thµnh phÇn sãng va ®Ëp trong tÝn hiÖu thu ®−îc. ThiÕt bÞ thu ghi tÝn hiÖu ë d¶i ©m gåm: ®Çu thu d¶i réng, bé khuyÕch ®¹i, m¸y tÝnh. 19 S¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ kh¶o s¸t thùc nghiÖm lÇn thø ba nh− trªn h×nh 1. Cã ba tuyÕn b¾n, ë c¸c cù li kho¶ng 80m, 120m vµ 160m. §Çu thu ®Æt trªn h−íng b¾n. §èi t−îng kh¶o s¸t: ®¹n sóng AK b¾n ë c¸c cù li kh¸c nhau. TÝn hiÖu thu ®−îc ®−îc khuÕch ®¹i vµ ghi trùc tiÕp vµo m¸y tÝnh qua c¸p truyÒn. HÖ sè khuyÕch ®¹i cña ®Çu thu ©m ®−îc ®Æt lín h¬n hai lÇn ®o ®¹c thùc nghiÖm tr−íc. Møc ng−ìng ®iÒu chØnh ®−îc ®¸nh dÊu ®Ó ghi l¹i. 2. KÕt qu¶ kh¶o s¸t thùc nghiÖm lÇn thø 3 nh− sau: - LÇn b¾n thø nhÊt, vÞ trÝ 1: Sè viªn ®¹n 3 viªn. TÝn hiÖu thu ®−îc cã d¹ng trªn h×nh 2 vµ kÕt qu¶ ph©n tÝch phæ trªn h×nh 3. K§ Microphone VÞ trÝ b¾n 2 M¸y tÝnh H−íng b¾n H×nh 1. S¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ kh¶o s¸t thùc nghiÖm lÇn 3. VÞ trÝ b¾n 1 VÞ trÝ b¾n 3 80 m 40 m 40 m 20 Ta thÊy còng cã hai ®Ønh phæ cã tÇn sè lµ 1368 Hz vµ 260 Hz. KÕt qu¶ nµy t−¬ng øng víi hai lÇn thö nghiÖm thø nhÊt. TrÝch mét ®o¹n tÝn hiÖu ra ®Ó ph©n tÝch phæ ta thÊy: ®Ønh phæ lín cã tÇn sè 1270 Hz, ®Ønh phæ nhá cã tÇn sè 260 Hz (xem h×nh 4 vµ h×nh 5). KÕt qu¶ nµy còng t−¬ng ®−¬ng víi kÕt qu¶ ph©n tÝch tÝn hiÖu ban ®Çu ë h×nh 2 vµ h×nh 3. H×nh 2. TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n ë vÞ trÝ 1. TrÝch ra ®Ó ph©n tÝch ph¸t 1 ph¸t 2 ph¸t 3 nhiÔu tiÕng ®éng m«i tr−êng H×nh 3. D¹ng phæ. ®Ønh 1368 Hz ®Ønh 260 Hz H×nh 4. §o¹n tÝn hiÖu trÝch ra ®Ó ph©n tÝch. 21 Khi cho ®o¹n tÝn hiÖu nµy ®i qua c¸c bé läc th«ng thÊp (0-300Hz) vµ th«ng d¶i ta nhËn ®−îc kÕt qu¶: - LÇn b¾n thø 2, vÞ trÝ 2, sè ®¹n 3 viªn, tÝn hiÖu thu ®−îc vµ biÓu ®å phæ cã d¹ng nh− h×nh 7. §Ønh phæ cao cã tÇn sè 1440 Hz vµ cã n¨ng l−îng lín lªn. §Ønh phæ thÊp cã tÇn sè 230 Hz vµ n¨ng l−îng nhá ®i. §iÒu nµy phï hîp víi lý thuyÕt, v× khi truyÒn lan ë cù li xa h¬n, tiÕng næ ®Çu nßng sÏ H×nh 5. Phæ cña ®o¹n tÝn hiÖu trÝch ra ®Ó ph©n tÝch. ®Ønh 1270 Hz ®Ønh 260 Hz H×nh 5. §o¹n tÝn hiÖu trÝch ra sau khi qua bé läc th«ng thÊp 0-300Hz. H×nh 6. §o¹n tÝn hiÖu trÝch ra sau khi qua bé läc th«ng d¶i 1KHz-1,4 KHz. 22 suy gi¶m. Do ®ã thµnh phÇn tÇn sè thÊp lµ tiÕng næ ®Çu nßng. Cßn thµnh phÇn tÇn sè cao lµ sãng va ®Ëp. VÞ trÝ 3: b¾n 6 viªn, tÝn hiÖu vµ biÓu ®å phæ cña 1 ph¸t b¾n nh− sau: H×nh 7. D¹ng tÝn hiÖu vµ biÓu ®å phæ, khi b¾n 3 ph¸t ë vÞ trÝ 2. Ph¸t 1 Ph¸t 2 Ph¸t 3 §Ønh phæ 1440 Hz §Ønh phæ 230 Hz H×nh 8. D¹ng tÝn hiÖu vµ biÓu ®å phæ cña 1 ph¸t khi b¾n ë vÞ trÝ 3 §Ønh phæ 1328 Hz §Ønh phæ 187 Hz 23 Khi kÕt luËn nh− trªn th× n¶y sinh vÊn ®Ò sau: - N¨ng l−îng cña sãng va ®Ëp khi b¾n ë vÞ trÝ 2 lín h¬n tiÕng næ ®Çu nßng, vËy ph¶i ch¨ng tiÕng næ mµ chóng ta nghe thÊy lµ sãng va ®Ëp. NÕu ®óng nh− thÕ th× thµnh phÇn tÝn hiÖu nµy bÞ b·o hoµ do ®Æt hÖ sè khuÕch ®¹i qu¸ lín. - Nh×n vµo h×nh 8 ta thÊy tÝn hiÖu cña 1 ph¸t b¾n cã 3 chïm xung. Chïm xung nµo trong ®ã lµ thµnh phÇn sãng va ®Ëp, chïm xung nµo lµ tiÕng næ ®Çu nßng? V× c¸c chïm xung nµy chïm lªn nhau nªn rÊt khã ph©n tÝch. Tuy nhiªn, nÕu xÐt vÒ mÆt n¨ng l−îng, chïm xung thø nhÊt sÏ cã n¨ng l−îng lín nhÊt, v× sù biÕn thiªn biªn ®é tÝn hiÖu cña chïm xung nµy lín nhÊt. VËy ph¶i ch¨ng nã lµ sãng va ®Ëp? - Còng cã thÓ sãng va ®Ëp vµ tiÕng næ ®Çu nãng bÞ trïm vµo nhau trong chïm xung thø nhÊt. Cãn c¸c chïm xung sau lµ tÝn hiÖu ph¶n x¹ cña chïm xung thø nhÊt. 3. KÕt luËn: Qu¸ tr×nh ph©n tÝch tÝn hiÖu thu ®−îc cho thÊy thµnh phÇn tÝn hiÖu thu ®−îc cã c¶ sãng va ®Ëp cã tÇn sè cao vµ tiÕng næ ®Çu nßng cã tÇn sè thÊp. Tuy nhiªn ch−a t¸ch b¹ch ®−îc hai thµnh phÇn nµy. Trong lÇn kh¶o s¸t thùc nghiÖm sau nªn ®Ó hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé thu tÝn hiÖu nhá l¹i, vµ b¾n ë c¸c cù li kh¸c nhau, nªn b¾n ë cù li xa, kho¶ng 100m, 200m vµ 300m ®Ó thÊy ®−îc sù kh¸c nhau vÒ mÆt thêi gian cña sãng va ®Ëp vµ tiÕng næ ®Çu nßng (ë cù li cµng xa, kho¶ng c¸ch thêi gian gi÷a hai thµnh phÇn nµy cµng lín). Thñ tr−ëng c¬ quan chñ tr× ®Ò tµi Ng−êi viÕt b¸o c¸o Chñ nhiÖm ®Ò tµi PGS,TS B¹ch NhËt Hång 24 Trung t©m KHKT&CNQS ViÖn §T-VT -----***----- céng hoµ x∙ héi chñ nghÜa viÖt nam §éc lËp- Tù do - H¹nh phóc ----------*****---------- Hµ néi, ngµy 3 th¸ng 3 n¨m 2005 B¸o c¸o kÕt qu¶ (§o ®¹c thùc nghiÖm lÇn 4, §Ò tµi KC-01-24) "Nghiªn cøu øng dông mét sè c¶m biÕn siªu ©m ®Ó thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng ph¸t hiÖn, ®o ®¹c c¸c tham sè vËt bay trªn kh«ng vµ thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc phôc vô kinh tÕ - x∙ héi, an ninh quèc phßng" Môc ®Ých: Thu ®−îc tÝn hiÖu sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng ®Ó ph©n tÝch x¸c ®Þnh vïng phæ n¨ng l−îng cña sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng. Thêi gian: Ngµy 2 th¸ng 3 n¨m 2005. §Þa ®iÓm: Tr−êng b¾n Quèc gia MiÕu M«n - MiÕu M«n - Hµ T©y. ChØ huy ®o ®¹c: §¹i t¸, TS §inh Kim Dùc c¸c néi dung tiÕn hµnh ®o ®¹c thùc nghiÖm 1. HÖ thèng thiÕt bÞ dïng cho ®o ®¹c thùc nghiÖm: Kh¾c phôc nh÷ng h¹n chÕ cña nh÷ng lÇn thö nghiÖm tr−íc, lÇn thö nghiÖm thø 2 kh¶o s¸t ®¹n sóng ®¹i liªn khi b¾n ë c¸c cù li 100m, 200m vµ 300m trªn ®Þa h×nh b»ng ph¼ng. S¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ kh¶o s¸t thùc nghiÖm cña lÇn thø t− nh− sau: Lo¹i sóng: §¹i liªn C¸c cù li b¾n: - VÞ trÝ 1: cù ly 100m - VÞ trÝ 2: cù ly 200m - VÞ trÝ 3: cù ly 300m 25 2. KÕt qu¶ kh¶o s¸t thùc nghiÖm lÇn thø 4 nh− sau: ƒ §èi víi bé thiÕt bÞ thu tÝn hiÖu siªu ©m vÉn ®Õm ®−îc chÝnh x¸c sè viªn ®¹n vµ cã kÕt qu¶ gièng thö nghiÖm lÇn 1. Khi b¾n lªn trêi ë cù li 300m, kh«ng thu nhËn ®−îc tÝn hiÖu siªu ©m. Qu¸ tr×nh thö nghiÖm cho thÊy phæ cña sãng va ®Ëp tr¶i ra trªn mét d¶i tÇn sè t−¬ng ®èi réng tõ d¶i ©m ®Õn siªu ©m (40 KHz). ViÖc chän d¶i tÇn sè ®Ó xö lý lµ vÊn ®Ò ®Æt ra sao cho chèng ®−îc c¸c lo¹i nhiÔu t¸c ®éng ®Õn tÝn hiÖu cã Ých. ƒ §èi víi bé thu tÝn hiÖu ë d¶i ©m, c¸c tÝn hiÖu thu ®−îc ®−îc ®−a vµo ph©n tÝch cho thÊy: - Cù ly 100m, tÝn hiÖu thu ®−îc cã d¹ng nh− sau: K§ vµ xö lý s¬ bé Microphone Sensor siªu ©m VÞ trÝ b¾n 2 M¸y tÝnh §Çu ghi b¨ng tõ §iÒu khiÓn hÖ sè k® tÝn hiÖu siªu ©m c¸p truyÒn Gi¸ trÞ biªn ®é ®Ønh VÞ trÝ b¾n 1 H−íng b¾n 1 H×nh 1. S¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ kh¶o s¸t thùc nghiÖm lÇn 4. VÞ trÝ b¾n 3 H×nh 2. TÝn hiÖu thu ®−îc vµ phæ khi b¾n ®¹i liªn ë cù li 100m ∆t ≈ 180ms 26 Ta thÊy tÝn hiÖu cã hai thµnh phÇn râ rÖt c¸ch nhau ∆t ≈ 180 ms. Theo lý thuyÕt, thµnh phÇn ®Õn tr−íc lµ sãng va ®Ëp cña viªn ®¹n trong qu¸ tr×nh bay, thµnh phÇn ®Õn sau lµ tiÕng næ ®Çu nßng. NÕu gäi s lµ cù ly b¾n, gãc γ lµ gãc t¹o gi÷a ®−êng ®¹n vµ ®−êng th¼ng tõ vÞ trÝ b¾n ®Õn ®Çu thu, khi ®ã: Sãng va ®Ëp h×nh thµnh khi viªn ®¹n chuyÓn ®éng trªn ®−êng bay ®Õn ®Çu thu coi nh− ®−îc t¹o ra tõ ®iÓm S ®Õn ®Çu thu. NÕu lÊy gèc thêi gian lµ lóc viªn ®¹n b¾t ®Çu bay ra khái nßng ph¸o, còng lµ lóc b¾t ®Çu h×nh thµnh sãng næ ®Çu nßng. VËy kho¶ng thêi gian tõ gèc thêi gian ®Õn khi sãng va ®Ëp truyÒn ®Õn ®Çu thu M sÏ b»ng kho¶ng thêi gian viªn ®¹n chuyÓn ®éng tíi ®iÓm S víi vËn tèc v céng víi kho¶ng thêi gian sãng va ®Ëp chuyÓn ®éng tõ ®iÓm S ®Õn ®Çu thu M víi tèc ®é ©m c: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=+=+= γγγγ sincossin.cos.1 Mc s c s v s c SM v OSt (1) Kho¶ng thêi gian tõ gèc thêi gian ®Õn khi sãng næ ®Çu nßng truyÒn ®Õn ®Çu thu sÏ lµ: c st =2 (2) VËy kho¶ng c¸ch vÒ mÆt thêi gian gi÷a hai sãng ®Õn ®Çu thu sÏ lµ: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−=−=∆ γγ sincos112 Mc sttt (3) Khi γ nhá, vµ v× M>1 nªn c«ng thøc (3) cã thÓ viÕt: )11( Mc st −≈∆ (4) §−êng ®¹n VÞ trÝ b¾n O §Çu thu γ S M A s H×nh 3. M« t¶ sù phô thuéc cña gi·n c¸ch thêi gian vµo cù ly vµ gãc b¾n. v c 27 Tõ c«ng thøc (1) vµ (2) ta thÊy khi gãc γ ®ñ nhá th× t1 <t2, nghÜa lµ sãng va ®Ëp sÏ ®Õn ®Çu thu tr−íc tiÕng næ ®Çu nßng. Tõ c«ng thøc (4) ta thÊy khi b¾n ë gãc γ nhá, ∆t tû lÖ thuËn víi s. Do ®ã nÕu b¾n ë cù ly xa h¬n, ∆t t¨ng lªn sÏ chøng tá hai thµnh phÇn tÝn hiÖu thu ®−îc lµ sãng va ®Ëp vµ tiÕng næ ®Çu nßng. Tõ biÓu ®å phæ ta còng thÊy cã hai thµnh phÇn t¸ch biÖt. Thµnh phÇn phæ tÇn sè thÊp cã n¨ng l−îng cùc ®¹i ë 360 Hz. Thµnh phÇn phæ tÇn sè cao cã n¨ng l−îng cùc ®¹i trong d¶i tö 2600 Hz ®Õn 4800Hz. Dïng mét bé läc th«ng d¶i trong kho¶ng nµy ta thÊy tiÕng næ ®Çu nßng suy gi¶m gÇn hÕt, thµnh phÇn sãng va ®Ëp gÇn nh− kh«ng suy gi¶m . - Cù ly 200m, tÝn hiÖu thu ®−îc cã d¹ng nh− sau: Tõ h×nh 5 ta nhËn thÊy kho¶ng thêi gian gi·n c¸ch gi÷a sãng va ®Ëp va tiÕng næ ®Çu nßng t¨ng lªn: ∆t ≈ 290 ms, phï hîp víi c«ng thøc (4). §èi chiÕu gi÷a h×nh 3 vµ h×nh 5 ta thÊy tiÕng næ ®Çu nßng nhá ®i do lan truyÒn ®Õn ®Çu H×nh 4. TÝn hiÖu sau khi cho qua bé läc th«ng d¶i: 2600Hz-4800Hz. sãng va ®Ëp tiÕng næ ®Çu nßng H×nh 5. TÝn hiÖu thu ®−îc vµ phæ khi b¾n ë cù ly 200m. ∆t ≈ 290ms 28 thu ë kho¶ng c¸ch xa h¬n, cßn thµnh phÇn sãng va ®Ëp kh«ng phô thuéc vµo cù li b¾n mµ chØ phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch tõ ®−êng ®¹n ®Õn ®Çu thu, nªn biªn ®é kh«ng thay ®æi nhiÒu. LÇn l−ît xö lý ph©n tÝch phæ cña tõng thµnh phÇn ta nhËn ®−îc kÕt qu¶ nh− trªn h×nh 6 vµ h×nh 7. §Ønh phæ lín nhÊt cña sãng va ®Ëp trong tr−êng hîp nµy n»m ë tÇn sè 4760Hz cßn cña tiÕng næ ®Çu nßng lµ 393 Hz. - Cù li 300m, tÝn hiÖu nhËn ®−îc vµ phæ cã d¹ng nh− trªn h×nh 8. Gi·n c¸ch thêi gian gi÷a tiÕng næ ®Çu nßng vµ sãng va ®Ëp t¨ng lªn, ∆t ≈ 400 ms. H×nh 6. Sãng va ®Ëp vµ phæ khi b¾n ë cù ly 200m. H×nh 7.TiÕng næ ®Çu nßng vµ phæ khi b¾n ë cù ly 200m. H×nh 8. TÝn hiÖu thu ®−îc vµ phæ khi b¾n ë cù li 300m. ∆t ≈ 400ms 29 Thay ®æi kho¶ng c¸ch tõ ®−êng ®¹n ®Õn ®Çu thu ta thÊy khi kho¶ng c¸ch t¨ng lªn th× gi¸ trÞ ∆t gi¶m dÇn. §iÒu nµy phï hîp víi c«ng thøc (3). H×nh 9 cho thÊy sù thay ®æi cña ∆t theo gãc b¾n (hay kho¶ng c¸ch tõ ®Çu thu ®Õn ®−êng ®¹n). 3. KÕt luËn: • Qu¸ tr×nh kh¶o s¸t tiÕn hµnh víi sóng bé binh ®· x¸c ®Þnh chÝnh x¸c thµnh phÇn sãng va ®Ëp trong tÝn hiÖu thu nhËn ®−îc. C¸c kÕt qu¶ nhËn ®−îc hoµn toµn phï hîp víi nh÷ng nghiªn cøu lý thuyÕt. • Sãng va ®Ëp h×nh thµnh khi b¾n sóng bé binh cã phæ tr¶i tõ miÒn ©m (trªn 2 KHz) ®Õn miÒn siªu ©m (trªn 40 KHz). Tuy nhiªn, miÒn n¨ng l−îng lín nhÊt cña sãng va ®Ëp h×nh thµnh khi b¾n sóng bé binh n»m trong kho¶ng tõ ∆t = 392 ms ∆t = 341 ms TÝn hiÖu thu ®−îc ë cù li 300, ®Çu thu c¸ch ®−êng ®¹n 10m. TÝn hiÖu thu ®−îc ë cù li 300, ®Çu thu c¸ch ®−êng ®¹n 20m. TÝn hiÖu thu ®−îc ë cù li 300, ®Çu thu c¸ch ®−êng ®¹n 30m. ∆t = 302 ms TÝn hiÖu thu ®−îc ë cù li 300, ®Çu thu c¸ch ®−êng ®¹n 50m. ∆t = 269 ms H×nh 9. Sù thay ®æi cña ∆t theo gãc b¾n. 30 2600Hz ®Õn 4800 Hz. Trong khi tiÕng næ ®Çu nßng cã n¨ng l−îng lín nhÊt ë vïng d−íi 400 Hz. • §é nh¹y cña ®Çu thu sö dông trong lÇn thö nghiÖm nµy cßn ®Ó h¬i cao. CÇn gi¶m ®é nh¹y ®i n÷a ®Ó cã tÝn hiÖu trung thùc h¬n, kh«ng bÞ b·o hoµ. • Trªn c¬ së kÕt qu¶ ®¹t ®−îc cã thÓ thiÕt kÕ bé ®o kho¶ng c¸ch ®iÓm ch¹m cña ®Çu ®¹n ®Õn bia. Thñ tr−ëng c¬ quan chñ tr× ®Ò tµi Ng−êi viÕt b¸o c¸o Chñ nhiÖm ®Ò tµi PGS,TS B¹ch NhËt Hång 31 Trung t©m KHKT&CNQS ViÖn §T-VT -----***----- céng hoµ x∙ héi chñ nghÜa viÖt nam §éc lËp- Tù do - H¹nh phóc ----------*****---------- Hµ néi, ngµy 30 th¸ng 5 n¨m 2005 B¸o c¸o kÕt qu¶ (§o ®¹c thùc nghiÖm lÇn 5, §Ò tµi KC-01-24) "Nghiªn cøu øng dông mét sè c¶m biÕn siªu ©m ®Ó thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng ph¸t hiÖn, ®o ®¹c c¸c tham sè vËt bay trªn kh«ng vµ thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc phôc vô kinh tÕ - x∙ héi, an ninh quèc phßng" Môc ®Ých: Thu ®−îc tÝn hiÖu sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng khi b¾n ph¸o ®Ó ph©n tÝch x¸c ®Þnh vïng phæ n¨ng l−îng cña sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng. Thêi gian: Ngµy 28 th¸ng 5 n¨m 2005. §Þa ®iÓm: Tr−êng b¾n Z133 - Ngäc Thanh - Mª Linh - VÜnh Phóc. ChØ huy ®o ®¹c: §¹i t¸, TS §inh Kim Dùc c¸c néi dung tiÕn hµnh ®o ®¹c thùc nghiÖm 1. HÖ thèng thiÕt bÞ dïng cho ®o ®¹c thùc nghiÖm: Qu¸ tr×nh kh¶o s¸t tÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n ph¸o phßng kh«ng ®−îc tiÕn hµnh víi 02 bé ®Çu thu: ®Çu thu d¶i réng th«ng th−êng vµ ®Çu thu tù chÕ t¹o, theo m« h×nh nh− trªn h×nh 1: Lo¹i ph¸o: - 37 ly b¾n 3 ph¸t ®iÓm x¹ vµ 1 lo¹t liªn thanh - 12 ly 7 b¾n 3 ph¸t ®iÓm x¹ vµ 1 lo¹t liªn thanh 32 2. KÕt qu¶ kh¶o s¸t: ™ Víi ph¸o phßng kh«ng 37 ly. TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n ph¸t mét cã d¹ng nh− h×nh 2. Thµnh phÇn phÝa tr−íc lµ sãng va ®Ëp vµ tÝn hiÖu ph¶n x¹ cña nã tõ mÆt ®Êt. Thµnh phÇn phÝa sau lµ tiÕng næ ®Çu nßng. Ta nhËn thÊy do kho¶ng c¸ch b¾n gÇn nªn thµnh phÇn tiÕng næ ®Çu nßng cßn rÊt lín. Vµ v× ®Çu thu ®Ó gÇn mÆt ®Êt nªn thµnh phÇn tÝn hiÖu ph¶n x¹ vÒ còng lín. Khi b¾n ë kho¶ng c¸ch gÇn, c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao vµ hµi bËc cao cña tiÕng næ ®Çu nßng sÏ lan truyÒn ®Õn ®Çu thu g©y ra nhiÔu. NÕu b¾n ë kho¶ng c¸ch xa h¬n c¸c thµnh phÇn nµy bÞ suy gi¶m gÇn hÕt, chØ cßn thµnh phÇn hµi c¬ b¶n cña tiÕng næ ®Çu nßng t¸c ®éng tíi ®Çu thu, vµ bÞ lo¹i bá bëi bé läc. H×nh2. TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n ph¸o 37ly Sãng va ®Ëp Sãng næ ®Çu nßng TÝn hiÖu ph¶n x¹ cña sãng va ®Ëp tÝn hiÖu ph¶n x¹ sãng næ ®Çu nßng VÞ trÝ b¾n H−íng b¾n M¸y tÝnh 250m H×nh 1. M« h×nh kh¶o s¸t thùc nghiÖm khi b¾n ph¸o phßng kh«ng. §Çu thu 7m 33 Qu¸ tr×nh ph©n tÝch cho thÊy sãng va ®Ëp cã n¨ng l−îng lín nhÊt ë tÇn sè 850Hz. TiÕng næ ®Çu nßng cã n¨ng l−îng lín nhÊt ë tÇn sè 380Hz. ®Ønh phæ lín nhÊt 380 Hz H×nh 3. TiÕng næ ®Çu nßng vµ phæ cña nã. H×nh 4. Sãng va ®Ëp vµ phæ cña nã. ®Ønh phæ lín nhÊt 860 Hz H×nh 5. TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n liªn thanh vµ d¹ng phæ 34 ™ Ph¸o phßng kh«ng 12 ly 7. TÝn hiÖu thu ®−îc cã d¹ng sau: Qu¸ tr×nh ph©n tÝch cho thÊy, khi b¾n ph¸o phßng kh«ng 12 ly 7, sãng va ®Ëp cã n¨ng l−îng tËp trung ë tÇn sè 1500Hz. TiÕng næ ®Çu nßng cã n¨ng l−îng tËp trung ë tÇn sè 360 Hz. Sãng va ®Ëp TiÕng næ ®Çu nßng H×nh 6. TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n ph¸o 12 ly 7. H×nh 7. Phæ 3D cña tÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n ph¸o 12 ly 7. Phæ cña sãng va ®Ëp Phæ cña tiÕng næ ®Çu nßng 35 - TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n liªn thanh: Ph¸o 12 ly 7 cã tiÕng næ ®Çu nßng nhá h¬n nªn thµnh phÇn tÇn sè cao trong tiÕng næ ®Çu nßng gÇn nh− bÞ lo¹i bá. Khi b¾n liªn thanh cho thÊy mèi t−¬ng quan n¨ng l−îng gi÷a sãng va ®Ëp vµ tiÕng næ ®Çu nßng cµng râ rÖt. Thµnh phÇn n¨ng l−îng ë vung 1,4 Khz v−ît lªn h¼n so víi vóng nang l−îng tÇn sè thÊp. H×nh 8. TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n liªn thanh. TiÕng næ ®Çu nßng Sãng va ®Ëp H×nh 9. Phæ cña tÝn hiÖu khi b¾n liªn thanh. Phæ tiÕng næ ®Çu nßng Phæ sãng va ®Ëp 36 3. KÕt luËn. - Kh¶o s¸t víi ph¸o phßng kh«ng cho kÕt qu¶ ®óng nh− dù ®o¸n sau khi kh¶o s¸t víi sóng bé binh. TÇn phæ cña sãng va ®Ëp thÊp h¬n v× kÝch th−íc ®Çu ®¹n cña ph¸o phßng kh«ng lín h¬n kÝch th−íc ®Çu ®¹n sóng bé binh. §iÒu nµy hoµn toµn phï hîp víi lý thuyÕt. - Qu¸ tr×nh kh¶o s¸t cßn b¾n ë kho¶ng c¸ch gÇn nªn trong tÝn hiÖu thu ®−îc, tiÕng næ ®Çu nßng vÉn cßn nhiÒu c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao, hoÆc hµi bËc cao ch−a bÞ suy gi¶m nhiÒu. CÇn t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a ph¸o vµ ®Çu thu xa n÷a (trªn 400m) ®Ó tiÕng næ ®Çu nßng khi b¾n ph¸o 37 ly suy gi¶m lín h¬n trong thµnh phÇn tÝn hiÖu thu ®−îc, nh»m t¹o thuËn lîi cho viÖc ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ . - C¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch phæ lµ c¬ së ®Ò ®iÒu chÝnh c¸c tham sè bé läc ®Çu vµo cña thiÕt bÞ . Thñ tr−ëng c¬ quan chñ tr× ®Ò tµi Ng−êi viÕt b¸o c¸o Chñ nhiÖm ®Ò tµi PGS,TS B¹ch NhËt Hång 37 Trung t©m KHKT&CNQS ViÖn §T-VT -----***----- céng hoµ x∙ héi chñ nghÜa viÖt nam §éc lËp- Tù do - H¹nh phóc ----------*****---------- Hµ néi, ngµy 18 th¸ng 6 n¨m 2005 B¸o c¸o kÕt qu¶ (§o ®¹c thùc nghiÖm lÇn 6, §Ò tµi KC-01-24) "Nghiªn cøu øng dông mét sè c¶m biÕn siªu ©m ®Ó thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng ph¸t hiÖn, ®o ®¹c c¸c tham sè vËt bay trªn kh«ng vµ thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc phôc vô kinh tÕ - x∙ héi, an ninh quèc phßng" Môc ®Ých: Thu ®−îc tÝn hiÖu sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng khi b¾n ph¸o 37 mm ®Ó ph©n tÝch x¸c ®Þnh vïng phæ n¨ng l−îng cña sãng hµnh tr×nh vµ tiÕng næ ®Çu nßng. Thêi gian: Ngµy 17 th¸ng 6 n¨m 2005. §Þa ®iÓm: Tr−êng b¾n Z133 - Ngäc Thanh - Mª Linh - VÜnh Phóc. ChØ huy ®o ®¹c: §¹i t¸, TS §inh Kim Dùc c¸c néi dung tiÕn hµnh ®o ®¹c thùc nghiÖm 1. HÖ thèng thiÕt bÞ dïng cho ®o ®¹c thùc nghiÖm: LÇn thö nghiÖm nµy tËp trung ®o ®¹c thùc nghiÖm khi b¾n ph¸o phßng kh«ng 37 mm. Cè g¾ng kÐo dµi kho¶ng c¸ch tõ ®Çu thu ®Õn vÞ trÝ b¾n ra xa ®Ó cho tiÕng næ ®Çu nßng suy gi¶m cµng nhiÒu cµng tèt. TiÕng næ ®Çu nßng cã phæ tÇn t−¬ng ®èi réng, c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao suy gi¶m nhanh khi lan truyÒn trong kh«ng khÝ, chØ cßn l¹i hµi c¬ b¶n. Nªn khi ®Ó ®Çu thu ra xa sÏ lo¹i bá ®−îc c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao vµ hµi bËc cao cña tiÕng næ ®Çu nßng. S¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ ®o ®¹c thùc nghiÖm nh− h×nh 1. 38 2. KÕt qu¶ kh¶o s¸t: TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n ph¸t mét cã d¹ng nh− h×nh 2. Thµnh phÇn phÝa tr−íc lµ sãng va ®Ëp. Thµnh phÇn phÝa sau lµ tiÕng næ ®Çu nßng. Do kho¶ng c¸ch b¾n vÉn cßn gÇn nªn thµnh phÇn tiÕng næ ®Çu nßng cßn rÊt lín. Qu¸ tr×nh ph©n tÝch cho thÊy sãng va ®Ëp cã n¨ng l−îng lín nhÊt ë tÇn sè 850Hz. TiÕng næ ®Çu nßng cã n¨ng l−îng lín nhÊt ë tÇn sè 380Hz. T−¬ng tù nh− lÇn kh¶o s¸t thùc nghiÖm tr−íc. VÞ trÝ b¾n H−íng b¾n M¸y tÝnh 300m H×nh 1. M« h×nh kh¶o s¸t thùc nghiÖm khi b¾n ph¸o phßng kh«ng. §Çu thu 7m Sãng va ®Ëp Sãng næ ®Çu nßng H×nh 2. TÝn hiÖu thu ®−îc 39 ®Ønh phæ lín nhÊt 380 Hz H×nh 3. TiÕng næ ®Çu nßng vµ phæ cña nã. H×nh 4. Sãng va ®Ëp vµ phæ cña nã. ®Ønh phæ lín nhÊt 860 Hz H×nh 5. TÝn hiÖu thu ®−îc khi b¾n liªn thanh vµ d¹ng phæ 40 3. KÕt luËn. - Qu¸ tr×nh kh¶o s¸t cßn b¾n ë kho¶ng c¸ch gÇn nªn trong tÝn hiÖu thu ®−îc, tiÕng næ ®Çu nßng vÉn cßn nhiÒu c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao, hoÆc hµi bËc cao ch−a bÞ suy gi¶m nhiÒu. CÇn t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a ph¸o vµ ®Çu thu xa n÷a (trªn 500m) ®Ó tiÕng næ ®Çu nßng khi b¾n ph¸o 37 ly suy gi¶m lín h¬n trong thµnh phÇn tÝn hiÖu thu ®−îc, nh»m t¹o thuËn lîi cho viÖc ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ . - C¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch phæ lµ c¬ së ®Ò ®iÒu chØnh c¸c tham sè bé läc ®Çu vµo cña thiÕt bÞ . - Trªn c¬ së kÕt qu¶ kh¶o s¸t cã thÓ thiÕt kÕ mét bé thiÕt bÞ ®o tham sè ®é chôm cña ®¹n ph¸o 37 mm. Thñ tr−ëng c¬ quan chñ tr× ®Ò tµi Ng−êi viÕt b¸o c¸o Chñ nhiÖm ®Ò tµi PGS,TS B¹ch NhËt Hång Bé quèc phßng trung t©m khoa häc kü thuËt & c«ng nghÖ qu©n sù ----------***---------- b¸o c¸o tãm t¾t ®Ò tµi "Nghiªn cøu øng dông mét sè c¶m biÕn siªu ©m ®Ó thiÕt kÕ chÕ t¹o hÖ thèng ph¸t hiÖn, ®o ®¹c c¸c tham sè vËt bay trªn kh«ng vµ thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc phôc vô kinh tÕ - x∙ héi, an ninh - quèc phßng." M∙ sè: KC.01.24 Chñ nhiÖm ®Ò tµi: §¹i t¸-PGS.TS. B¹ch NhËt Hång Hµ néi, 5-2006 1 2 Th«ng tin chung vÒ ®Ò tµi TAIFdANd 1. Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông mét sè c¶m biÕn siªu ©m ®Ó thiÕt kÕ chÕ t¹o hÖ thèng ph¸t hiÖn, ®o ®¹c c¸c tham sè vËt bay trªn kh«ng vµ thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc phôc vô kinh tÕ - x· héi, an ninh - quèc phßng. 2. M∙ sè: KC - 01-24 3. Thêi gian thùc hiÖn: 2 n¨m Tõ th¸ng 04 n¨m 2004 ®Õn th¸ng 04 n¨m 2006 4. CÊp qu¶n lý: NN √ Bé CS TØnh 5. Kinh phÝ: Tæng sè: 1,8 tû ®ång Trong ®ã, tõ ng©n s¸ch SNKH: 1,8 tû ®ång 6. Thuéc ch−¬ng tr×nh: "Nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ th«ng tin vµ truyÒn th«ng " m∙ Sè: KC - 01 7. Chñ nhiÖm ®Ò tµi: Hä vµ tªn: B¹ch NhËt Hång Häc hµm/häc vÞ: Phã Gi¸o s− / TiÕn sü Chøc danh khoa häc: Nghiªn cøu viªn cao cÊp §iÖn tho¹i: (04) 7564988, 069 516132 (c¬ quan) Fax: Kh«ng cã Mobile: 0913505737 E.mail: Kh«ng cã §Þa chØ c¬ quan: Phè Hoµng S©m - §−êng Hoµng Quèc ViÖt - CÇu GiÊy - Hµ Néi §Þa chØ nhµ riªng: Sè 6 Tæ 3C Khu C2 - Phè Th¸i Hµ - §èng §a - Hµ Néi 8. C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi: ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng Trung t©m Khoa häc kü thuËt - C«ng nghÖ qu©n sù, Bé Quèc phßng §iÖn tho¹i: 04.7564988 E-mail: §Þa chØ: Phè Hoµng S©m - §−êng Hoµng Quèc ViÖt - CÇu GiÊy - Hµ Néi 3 dANH S¸CH C¸N Bé THAM GIA §Ò TµI TT Hä vµ tªn C¬ quan c«ng t¸c A Chñ nhiÖm ®Ò tµi: PGS.TS B¹ch NhËt Hång ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng B C¸n bé tham gia nghiªn cøu: 1 TS NguyÔn ThÕ HiÕu (Th− ký ®Ò tµi) ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 2 TS §inh Kim Dùc ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 3 TS NguyÔn Quý S¬n ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 4 TS TrÞnh §¨ng Kh¸nh Häc ViÖn KTQS 5 Ths Vò Ba §×nh ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 6 TS NguyÔn Duy LuyÕn ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 7 TS D−¬ng Tr−êng Giang Bé t− lÖnh §Æc c«ng 8 TS Ph¹m Thanh Hïng ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 9 Ths D−¬ng Quèc Doanh Bé t− lÖnh PKKQ 10 Ths Ng« Ngäc Anh ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 11 Ks Vò H¶i L¨ng ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 12 Ks TrÞnh Xu©n Trung ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 13 Ks NguyÔn §¨ng Bèn ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 14 Ks NguyÔn Ph−¬ng Nam ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 15 Ths Lª Minh Ngäc ViÖn §iÖn tö - ViÔn th«ng 4 b¸o c¸o tãm t¾t ®Ò tµi 1.1. Môc tiªu cña ®Ò tµi. §Ò tµi m· sè KC01-24 cã tªn " Nghiªn cøu øng dông mét sè c¶m biÕn siªu ©m ®Ó thiÕt kÕ chÕ t¹o hÖ thèng ph¸t hiÖn, ®o ®¹c c¸c tham sè vËt bay trªn kh«ng vµ thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc phôc vô kinh tÕ - x∙ héi, an ninh - quèc phßng" cã ph¹m vi nghiªn cøu rÊt réng trong lÜnh vùc øng dông ©m vµ siªu ©m . ViÖc nghiªn cøu tæng quan vÒ lý thuyÕt vµ c¸c øng dông ©m vµ siªu ©m trong quèc phßng vµ an ninh vµ c¸c ngµnh kinh tÕ quèc d©n lµ cÇn thiÕt. Tuy nhiªn, ®Ó cã ®−îc s¶n phÈm khoa häc lµ c¸c trang thiÕt bÞ cô thÓ g¾n víi c¸c ®Þa chØ øng dông, ®Ò tµi ®· x©y dùng c¸c môc tiªu nghiªn cøu nh− sau: • øng dông mét sè lo¹i c¶m biÕn siªu ©m ®Ó nghiªn cøu chÕ t¹o mét hÖ thèng tù ®éng ®o ®¹c, tÝnh to¸n ®é chôm cña ®¹n ph¸o phßng kh«ng cì nßng 37 mm. • øng dông kü thuËt thuû ©m ®Ó nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc, t¹o c¬ së ban ®Çu vÒ kü thuËt vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ thuû ©m trong n−íc, b−íc ®Çu x©y dùng c¬ së vËt chÊt, trang bÞ mét sè ph−¬ng tiÖn vµ m¸y ®o cÇn thiÕt phôc vô kiÓm tra, ®¸nh gi¸ thiÕt bÞ thuû ©m. • ChÕ t¹o hai lo¹i thiÕt bÞ thuû ©m truyÒn tin d−íi n−íc: - ThiÕt bÞ cã c«ng suÊt lín ( ®Æt trªn tµu thuyÒn ), cù ly liªn l¹c tõ vµi tr¨m mÐt ®Õn 10.000 mÐt. - ThiÕt bÞ cã c«ng suÊt nhá (trang bÞ cho ng−êi lÆn , ë ®é s©u ®Õn 30m ), cù ly liªn l¹c tõ vµi chôc mÐt ®Õn 1000 mÐt. 1.2. Néi dung ®Ò tµi. 1.2.1. Néi dung tãm t¾t. §Ó ®¹t ®−îc c¸c môc tiªu trªn, ®Ò tµi ph¶i thùc hiÖn hai néi dung c¬ b¶n sau: 5 • Nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o mét hÖ thiÕt bÞ ®o ®é chôm cña ®¹n ph¸o phßng kh«ng 37 mm trªn c¬ së øng dông c¸c lo¹i c¶m biÕn ©m vµ siªu ©m trong ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ hiÖn cã. • Nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o mét hÖ thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc c«ng suÊt nhá trang bÞ cho ng−êi lÆn, cã cù li liªn l¹c tõ vµi chôc mÐt ®Õn mét ngµn mÐt vµ thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc c«ng suÊt lín trang bÞ trªn tµu cã cù li liªn l¹c tõ vµi tr¨m mÐt ®Õn m−êi ngµn mÐt. 1.2.2. Néi dung nghiªn cøu. • Ph©n tÝch lùa chän mét sè lo¹i c¶m biÕn siªu ©m vµ thuû ©m ®· cã trªn thÞ tr−êng trong n−íc vµ quèc tÕ, n¾m b¾t nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña c¸c c¶m biÕn siªu ©m, qu¸ tr×nh xö lý vµ biÕn ®æi tÝn hiÖu trong chóng, kh¶ n¨ng øng dông vµ gi¸ thµnh cô thÓ. ™ Víi hÖ thèng ®o ®é chôm ®¹n ph¸o phßng kh«ng: • Nghiªn cøu c¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña tÝn hiÖu ®−îc t¹o bëi c¸c vËt bay siªu ©m, cô thÓ lµ mét sè lo¹i ®Çu ®¹n bay trong kh«ng khÝ vµ sù lan truyÒn c¸c sãng ©m cña chóng. • Nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu kü thuËt, tÝnh n¨ng cña hÖ thèng, kÕt cÊu tæng thÓ vµ chi tiÕt cña c¸c thµnh phÇn trong hÖ thèng. • Nghiªn cøu, tõng b−íc m« pháng, t¹o gi¶, chÕ t¹o c¸c modun trong c¸c thiÕt bÞ cña c¶ hÖ thèng. • Phèi hîp, ghÐp nèi, kh¶o s¸t thö nghiÖm sù ho¹t ®éng cña c¶ hÖ thèng ®o ®é chôm ®¹n ph¸o phßng kh«ng. • §o ®¹c thö nghiÖm vµ ®¸nh gi¸. ™ Víi hÖ thèng truyÒn tin d−íi n−íc: • Nghiªn cøu lý thuyÕt vÒ sù truyÒn ©m trong m«i tr−êng n−íc biÓn, t¹p ©m m«i tr−êng, ®é suy hao truyÒn sãng… • Nghiªn cøu vËt liÖu vµ c«ng nghÖ vá hép kÝn n−íc, chÞu ¸p suÊt cao, chèng ¨n mßn cña n−íc biÓn. 6 • Nghiªn cøu vÒ nguyªn lý kÕt cÊu, vËt liÖu, c«ng nghÖ chÕ t¹o anten . • X¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu kü thuËt, tÝnh n¨ng cña m¸y, kÕt cÊu tæng thÓ vµ kÕt cÊu chi tiÕt cña tõng phÇn trong thiÕt bÞ. • Nghiªn cøu chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi (nguån ®iÖn, tæ hîp nghe nãi, kÕt cÊu mang ®eo…) cho ng−êi lÆn khi sö dông thiÕt bÞ truyÒn tin c¸ nh©n ë d−íi n−íc. • ThiÕt kÕ chi tiÕt phÇn m¹ch ®iÖn tö (c¸c khèi thu, ph¸t, xö lý tÝn hiÖu, b¶o mËt th«ng tin, nguån cÊp ®iÖn …) cho thiÕt bÞ. • ThiÕt kÕ c¸c phÇn mÒm cµi ®Æt cho vi xö lý ®Ó qu¶n lý vµ ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ. • Nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c ph−¬ng ph¸p ®o vµ c¸c m¸y ®o kiÓm tra cÇn cã ®Ó ®¸nh gi¸ ®−îc c¸c chØ tiªu kü thuËt cña thiÕt bÞ ®−îc chÕ t¹o. §©y lµ vÊn ®Ò rÊt cÇn thiÕt, v× hiÖn nay trong lÜnh vùc thñy ©m, ta ch−a cã c¸c thiÕt bÞ ®o kiÓm còng nh− c¸c thiÕt bÞ ®Ó thö nghiÖm tèi thiÓu. 1.3. C¸c kÕtt qu¶ ®¹t ®−îc: Trªn c¬ së thùc hiÖn môc tiªu, néi dung nghiªn cøu cô thÓ cña ®Ò tµi, c¸c kÕt qu¶ ®èi víi hai nh¸nh nghiªn cøu chÕ t¹o thiÕt bÞ nh− sau: 1.3.1. Nh¸nh thø nhÊt: Nghiªn cøu chÕ t¹o thiÕt bÞ ®o ®é chôm ®¹n ph¸o phßng kh«ng. ™ §é chôm ®¹n ph¸o phßng kh«ng lµ mét kh¸i niÖm dïng trong x¹ kÝch ph¸o phßng kh«ng ®Ó ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ cña lo¹t b¾n. khi b¾n ph¸o phßng kh«ng, th−êng b¾n c¶ lo¹t nhiÒu viªn ®¹n tõ mét khÈu ph¸o hay c¶ trËn ®Þa ph¸o. Do ®ã ®Ó ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ x¹ kÝch ph¸o phßng kh«ng ng−êi ta ®¸nh gi¸ ®é chôm ( hay ®é tËp trung) cña ®¹n ph¸o quanh ®iÓm ng¾m (bia). §é chôm cña ®¹n ph¸o ®−îc tÝnh theo c¸c møc ®é kh¸c nhau tïy thuéc vµo tõng lo¹i ph¸o. Víi ph¸o phßng kh«ng 37mm cã c¸c cù li ®Ó tÝnh to¸n ®é chôm (R) sau: 3mm, 5mm, 7m, 10m. §é chôm cña ®¹n ph¸o ë cù ly R ®−îc tÝnh b»ng tû sè gi÷a sè viªn ®¹n ph¸t hiÖn trong cù li R vµ sè viªn ®¹n b¾n ®i. Trong tr−êng hîp kh«ng biÕt sè viªn ®¹n b¾n ®i, ng−êi ta cã thÓ tÝnh ®é chôm b»ng tû sè gi÷a sè viªn ®¹n ph¸t hiÖn trong cù li R vµ sè viªn ®¹n ph¸t hiÖn ®−îc cña lo¹t b¾n. 7 ™ ViÖc ®o vµ tÝnh to¸n ®é chôm cña ®¹n ph¸o phßng kh«ng dùa trªn nguyªn lý ®o c−êng ®é cña sãng va ®Ëp (shockwave) h×nh thµnh khi viªn ®¹n bay qua ®Çu thu (®Ó ë ®iÓm ng¾m). C−êng ®é sãng va ®Ëp t¹i vÞ trÝ ®Çu thu tØ lÖ thuËn víi kho¶ng c¸ch tõ ®−êng ®¹n ®Õn ®Çu thu. ™ KÕt qu¶ x©y dùng hÖ thèng ®o: HÖ thèng ®o gåm 2 tr¹m thiÕt bÞ: Tr¹m ®o trªn kh«ng vµ tr¹m ®o mÆt ®Êt. Tr¹m ®o trªn kh«ng ®−îc ®Æt trªn môc tiªu ( m¸y bay hoÆc khinh khÝ cÇu) dïng ®Ó thu tÝn hiÖu sãng va ®Ëp, xö lý s¬ bé lÊy ra gi¸ trÞ biªn ®é lín nhÊt cña sãng va ®Ëp do tõng viªn ®¹n bay qua ®Çu thu g©y ra vµ göi vÒ tr¹m mÆt ®Êt. Tr¹m mÆt ®Êt thu nhËn sè liÖu tr¹m trung t©m göi vÒ, tÝnh to¸n kho¶ng c¸ch tõ viªn ®¹n ®Õn ®Çu thu trªn c¬ së gi¸ trÞ biªn ®é ®Ønh cña tÝn hiÖu nhËn ®−îc. L−u gi÷ vµ hiÓn thÞ kÕt qu¶ ra mµn h×nh hoÆc m¸y in. S¬ ®å khèi cña hÖ thèng nh− trªn h×nh 1. Nguyªn lý lµm viÖc chung cña hÖ thèng: HÖ thèng ®o ®é chôm ®¹n ph¸o phßng kh«ng ®· ®−îc thiÕt kÕ theo nguyªn lý x¸c ®Þnh biªn ®é cña tÝn hiÖu thu ®−îc tõ ®Çu thu do sãng va ®Ëp t¹o ra khi viªn ®¹n bay qua vÞ trÝ ®Æt ®Çu thu. S¬ ®å khèi ®−îc thiÕt kÕ trªn c¬ së c¸c yªu cÇu ®Æt ra trong môc 4.1, quyÓn 2 "B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt". TÝn hiÖu sãng va ®Ëp ®−îc ph¸t hiÖn bëi c¶m biÕn ®iÖn ®éng. C¶m biÕn cã chøc n¨ng biÕn ®æi sãng va ®Ëp thµnh tÝn hiÖu ®iÖn. Sau ®ã tÝn hiÖu ®iÖn ®−îc khuÕch ®¹i vµ ®−a ®Õn bé läc. M¹ch läc ®−îc thiÕt kÕ ®Ó lo¹i bá t¹p ©m tÇn sè thÊp vµ c¸c t¹p ©m c−êng ®é thÊp, nh»m môc ®Ých lo¹i bá tiÕng næ ®Çu nßng vµ tiÕng næ ®éng c¬ (khi thiÕt bÞ ®−îc g¾n trªn m¸y bay môc tiªu). TÝn hiÖu ®Çu ra bé läc ®−îc ®−a ®Õn ®Çu vµo ADC ®Ó chuyÓn thµnh tÝn hiÖu sè. Tèc ®é ADC ®−îc ®iÒu khiÓn bëi khèi xö lý vµ ®iÒu khiÓn. TÝn hiÖu ®Çu ra ADC ®−îc ®−a vµo khèi xö lý sè. NhiÖm vô cña khèi nµy lµ xö lý lÊy biªn ®é ®Ønh (gi¸ trÞ lín nhÊt) cña tÝn hiÖu thu ®−îc. KÕt qu¶ gi¸ trÞ biªn ®é ®Ønh ®−îc ghi vµo bé ®Öm. Bé ®Öm vµ ®iÒu khiÓn thu ph¸t cã chøc n¨ng thu nhËn, qu¶n lý c¸c gi¸ trÞ biªn ®é ®Ønh vµ ®−a vµo modem ph¸t, ®iÒu khiÓn modem ph¸t vµ m¸y ph¸t v« tuyÕn, ph¸t b¶n tin ®Ó kiÓm tra ®−êng truyÒn. 8 H×nh 1. S¬ ®å khèi tæng thÓ hÖ thèng ®o ®é chôm ®¹n ph¸o phßng kh«ng. Tr¹m ®o trªn kh«ng K§ Tr¹m ®o trªn kh«ng C¶m biÕn nhiÖt ®é vµ ®o tèc ®é giã Khèi ®o tham sè khÝ t−îng Tr¹m mÆt ®Êt §Çu thu Läc ADC Bé ®Öm vµ ®iÒu khiÓn ph¸t MODEM Khèi xö lý t−¬ng tù Khèi xö lý M¸y ph¸t VT§ Khèi xö lý sè M¸y thu VT§MODEM Khinh khÝ cÇu (hoÆc m¸y bay m« h×nh) 9 Modem ph¸t ®iÒu chÕ tÝn hiÖu sè ®−a vµo m¸y ph¸t v« tuyÕn ®iÖn. M¸y ph¸t v« tuyÕn ®iÖn cã chøc n¨ng biÕn ®æi tÝn hiÖu sau ®iÒu chÕ cña m«dem thµnh tÝn hiÖu sãng ®iÖn tõ vµ truyÒn lan trong kh«ng gian. Cù ly truyÒn lan tuú theo c«ng suÊt ph¸t vµ m«i tr−êng truyÒn lan. M¸y thu ®Æt t¹i tr¹m d−íi mÆt ®Êt thu ®−îc tÝn hiÖu sãng ®iÖn tõ ph¸t ra tõ m¸y ph¸t t¹i tr¹m ®o trªn kh«ng ®−îc ®−a tíi m«dem gi¶i ®iÒu chÕ thµnh tÝn hiÖu sè. ThiÕt bÞ giao tiÕp víi m¸y tÝnh qua chuÈn giao tiÕp RS232. D÷ liÖu sau ®ã ®−îc ®−a tíi m¸y tÝnh ®Ó ph©n tÝch sè liÖu tÝnh to¸n ra ®é chôm cña c¸c vßng cù ly t−¬ng øng. T¹i m¸y tÝnh, sè liÖu ®−îc l−u tr÷ vµ tæng hîp ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ sau tõng lÇn b¾n. KÕt qu¶ b¾n ®−îc chØ thÞ trªn mµn h×nh hoÆc m¸y in. Ngoµi ra, tr¹m mÆt ®Êt cßn cã khèi ®o vµ hiÓn thÞ tham sè khÝ t−îng phôc vô cho qu¸ tr×nh b¾n kiÓm tra vµ hiÖu chØnh ph¸o. ™ Mét sè néi dung kü thuËt chÝnh ®Ò tµi ®· gi¶i quyÕt: • Nghiªn cøu b¶n chÊt sù h×nh thµnh vµ c¸c c«ng thøc liªn quan ®Õn sù h×nh thµnh vµ lan truyÒn cña sãng va ®Ëp, T×m ra mèi liªn hÖ gi÷a c−êng ®é sãng va ®Ëp víi kho¶ng c¸ch. TiÕn hµnh nhiÒu ®ît kh¶o s¸t thùc tÕ ®Ó x¸c ®Þnh d¹ng tÝn hiÖu, ®Æc tr−ng tÇn sè cña sãng va ®Ëp vµ mèi liªn hÖ víi tiÕng næ ®Çu nßng. Qu¸ tr×nh kh¶o s¸t vµ b¸o c¸o kÕt qu¶ kh¶o s¸t ®−îc tr×nh bµy kü trong môc 2.2 cña tµi liÖu b¸o c¸o khoa häc. §Ò tµi ®· c«ng bè 01 bµi b¸o khoa häc vÒ kÕt qu¶ kh¶o s¸t sãng va ®Ëp h×nh thµnh khi b¾n ph¸o phßng kh«ng. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t thùc nghiÖm ®−îc tr×nh bµy trong quyÓn I, phÇn II cña b¸o c¸o ®Ò tµi. • Gi¶i quyÕt vÊn ®Ò thu ®¼ng h−íng cña ®Çu thu ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o. ViÖc chÕ t¹o ®Çu thu cã gi¶n ®å h−íng t−¬ng ®èi ®ång ®Òu trªn mäi h−íng lµ néi dung kü thuËt khã, quyÕt ®Þnh sù chÝnh x¸c cña phÐp ®o khi ®Æt ®Çu thu lªn môc tiªu bay. • Gi¶i quyÕt vÊn ®Ò chèng nhiÔu cho hÖ thèng b»ng c¸c m¹ch läc tÝch cùc vµ thuËt to¸n t¸ch xung tÝn hiÖu ®Ønh trong ch−¬ng tr×nh cña vi xö lý. • VÊn ®Ò quan träng nhÊt trong thiÕt kÕ tr¹m trªn kh«ng lµ ph¶i ®o ®−îc ®é chôm khi cã nhiÒu khÈu ph¸o b¾n cïng lóc. §Ó lµm ®−îc ®iÒu nµy, khèi xö lý ph¶i t¹o ra c¸c xung hÑp cã biªn ®é tû lÖ víi c−êng ®é cña mÆt sãng va ®Ëp ®Õn ®Çu thu. 10 §ång thêi, sö dông c¸c thuËt to¸n tÝnh biªn ®é ®Ønh vµ giíi h¹n ng−ìng thêi gian xö lý, ng−ìng biªn ®é tÝn hiÖu. Chi tiÕt tr×nh bÇy trong tµi liÖu “ B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt”, quyÓn II, môc 4.3. • §èi víi tr¹m mÆt ®Êt ®Ó tÝnh to¸n ®−îc kho¶ng c¸ch tõ ®−êng ®¹n ®Õn ®Çu thu, cÇn ph¶i cã bé tham sè quy ®æi. Nhãm ®Ò tµi ®· tiÕn hµnh nhiÒu ®ît kh¶o nghiÖm ®Ó x©y dùng bé tham sè nµy. Néi dung chi tiÕt vÒ c¸c kÕt qu¶ thö nghiÖm tr×nh bÇy trong quyÓn I, phÇn II. Mét sè tÝnh n¨ng chÝnh cña tr¹m trªn kh«ng nh− sau: - C¸c møc ®¸nh gi¸ ®é chôm ph¸o 37 mm: 3m, 5m, 7m, 10m. - Tèc ®é ®Õm 200 viªn/gi©y. - Sè bÝt lÊy mÉu 10 bÝt - Tèc ®é lÉy mÉu ~50 KHz. - TÇn sè lµm viÖc (136 ÷ 174 ) Mhz - Gi·n c¸ch kªnh 5 KHz - §é nh¹y m¸y thu 0,18 µv - Trë kh¸ng anten 50 Ω - C«ng suÊt ph¸t : Max 5W , Medium 1,5W, Min 0,5W - Nguån mét chiÒu 7,2 v 1650 mAh - Dßng tiªu thô ë chÕ ®é thu Cùc ®¹i: 100 mA. TiÕt kiÖm: 30 mA. - Dßng tiªu thô ë chÕ ®é ph¸t Cùc ®¹i: 1,5 A.TiÕt kiÖm: 500 mA. - NhiÖt ®é lµm viÖc - 10 ÷70 0 C - §é Èm 0 ÷ 85 % - Thêi gian lµm viÖc liªn tôc 5 giê víi pin 7,2 V - KÝch th−íc ( 152x82x740) mm - Khèi l−îng (KÓ c¶ nguån pin) 1Kg 11 KÕt luËn: * Nh¸nh 1 cña ®Ò tµi ®· tiÕn hµnh c¸c nghiªn cøu lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm cÇn thiÕt, chÕ t¹o ®−îc 01 thiÕt bÞ ®o ®é chôm cña ®¹n ph¸o phßng kh«ng ®¹t ®−îc c¸c chØ tiªu ®· ®Æt ra trong hîp ®ång nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ sè 24/2004/H§-§TCT-KC-01. Qua thö nghiÖm cho thÊy hÖ thèng thiÕt bÞ lµm viÖc tèt vµ tin cËy. * C«ng bè 01 bµi b¸o khoa häc. * Hoµn thiÖn b¸o c¸o khoa häc vµ c¸c tµi liÖu phôc vô nghiÖm thu, b¶o vÖ. Mét sè s¬ ®å vµ h×nh ¶nh cña hÖ thèng ®o ®é chôm ®¹n ph¸o phßng kh«ng: H×nh 2. Tr¹m trªn kh«ng cña thiÕt bÞ ®o ®é chôm ®¹n ph¸o phßng kh«ng Anten§Çu thu Bo m¹ch xö lý t−¬ng tù, xö lý sè vµ modem M¸y thu ph¸t v« tuyÕn ®iÖn 12 H×nh 3. Tr¹m mÆt ®Êt cña thiÕt bÞ ®o ®é chôm ®¹n ph¸o phßng kh«ng. 13 Anten ThiÕt bÞ ®o h−íng vµ vËn tèc giã H×nh 4. Cét anten vµ thiÕt bÞ ®o giã. 14 1.3.2. Nh¸nh thø 2: Nghiªn cøu chÕ t¹o thiÕt bÞ truyÒn tin d−íi n−íc 1.3.2.1 Nghiªn cøu lý thuyÕt thñy ©m Bao gåm c¸c néi dung nghiªn cøu quy luËt truyÒn lan sãng ©m trong n−íc, c¸c hiÖn t−îng ph¶n x¹, khóc x¹ sãng ©m. §Æc biÖt, ®Ò tµi quan t©m nghiªn cøu hiÖn t−îng hÊp thô sãng ©m khi truyÒn lan trong m«i tr−êng, khi ph¶n x¹ vµ t¸n x¹ tõ bÒ mÆt c¸c vËt r¾n cã thÓ cã trong m«i tr−êng truyÒn lan. Ngoµi ra, sù phô thuéc cña th«ng tin liªn l¹c c¸c tham sè truyÒn lan sãng ©m trong ®iÒu kiÖn ®¼ng nhiÖt, trong ®iÒu kiÖn n−íc n«ng, n−íc s©u... còng ®−îc xem xÐt. Kªnh ©m lµ hiÖn t−îng quan träng trong th«ng tin siªu ©m, tuy kh«ng ph¶i bao giê hiÖn t−îng nµy còng ®ñ ®iÒu kiÖn xuÊt hiÖn. Trong b¸o c¸o còng dµnh mét môc nhá tr×nh bµy vÒ b¶n chÊt vËt lý cña hiÖn t−îng kªnh ©m, c¸c ®iÒu kiÖn xuÊt hiÖn kªnh ©m vµ kh¶ n¨ng øng dông. Còng trong phÇn nµy, ®Ò tµi cßn trÝch dÉn mét sè kÕt qu¶ kh¶o s¸t cña c¸c ®Ò tµi kh¸c sè liÖu vÒ thñy ©m biÓn ViÖt nam. KÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy chi tiÕt t¹i PhÇn 1, c¸c môc tõ 1.1 ®Õn 1.7 cña quyÓn 3, b¸o c¸o Khoa häc cña ®Ò tµi. KÕt qu¶ nghiªn cøu lý thuyÕt thñy ©m lµ c¬ së quan träng cho viÖc ph©n tÝch lùa chän c¸c tham sè cÇn thiÕt phôc vô thiÕt kÕ m¸y th«ng tin thñy ©m. 1.3.2.2 Nghiªn cøu vÒ anten thñy ©m Anten thñy ©m lµ chi tiÕt quan träng quyÕt ®Þnh chÊt l−îng vµ hiÖu qu¶ cña m¸y th«ng tin d−íi n−íc. KÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ anten thñy ©m ®−îc tr×nh bµy trong phÇn 2, quyÓn 3 cña B¸o c¸o Khoa häc. Sau phÇn tr×nh bµy c¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n cña anten thñy ©m, b¸o c¸o tr×nh bµy c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ m« h×nh biÕn ®æi ®iÖn - ©m, ©m - ®iÖn cña c¸c bé biÕn ®æi ®iÖn tÜnh, ®iÖn ®éng, ¸p ®iÖn vµ ®iÖn tõ. Môc nµy cßn tr×nh bµy s¬ ®å ®iÖn t−¬ng ®−¬ng cña c¸c lo¹i biÕn ®æi nãi trªn. Trong môc 2.5 tr×nh bµy kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ c¸c vËt liÖu th«ng dông dïng chÕ t¹o c¸c ®Çu thu ph¸t siªu ©m. Hai lo¹i vËt liÖu ®Æc biÖt ®−îc quan t©m lµ tõ gi¶o vµ gèm ¸p ®iÖn. §Ó chÕ t¹o c¸c ®Çu thu ph¸t siªu ©m c«ng suÊt lín, tõ gi¶o lµ mét lùa chän tèt. Tuy nhiªn gèm ¸p ®iÖn lµ vËt liÖu cã nhiÒu −u thÕ khi chÕ t¹o c¸c ®Çu thu ph¸t nhá, nhÑ dïng trong thiÕt kÕ c¸c m¸y th«ng tin dïng cho ng−êi lÆn 15 KÕt thóc phÇn nghiªn cøu vÒ an ten thñy ©m, trong b¸o c¸o tr×nh bµy c¸c yªu cÇu c¬ b¶n cho kÕt cÊu cña anten nh»m ®¹t ®−îc hiÖu suÊt biÕn ®æi vµ phèi hîp tèt nhÊt víi m«i tr−êng dÉn ©m lµ n−íc. 1.3.2.3 C¸c øng dông c¬ b¶n cña thñy ©m trong Qu©n sù §Ó ph©n tÝch, lùa chän gi¶i ph¸p thiÕt kÕ cho m¸y liªn l¹c thñy ©m, PhÇn 3 trong quyÓn 3 cña B¸o c¸o khoa häc tr×nh bµy mét tæng quan ng¾n vÒ c¸c øng dông c¬ b¶n cña thñy ©m trong Qu©n sù, ph©n lo¹i c¸c thiÕt bÞ thñy ©m, c¸c h−íng −u tiªn trong nghiªn cøu ph¸t triÓn thiÕt bÞ th«ng tin thñy ©m nãi chung vµ m¸y liªn l¹c thñy ©m nãi riªng. 1.3.2.4 Ph©n tÝch lùa chän gi¶i ph¸p thiÕt kÕ m¸y liªn l¹c thñy ©m. PhÇn 4 cña b¸o c¸o khoa häc tr×nh bµy mét sè quan ®iÓm trong ph©n tÝch lùa chän gi¶i ph¸p thiÕt kÕ m¸y liªn l¹c thñy ©m. Môc tiªu c¬ b¶n còng lµ yªu cÇu cho c¸c m¸y liªn l¹c thñy ©m ®Ò tµi ®· ®Æt ra lµ tæ chøc liªn l¹c gi÷a c¸c ng−êi lÆn, gi÷a ng−êi lÆn víi m¸y ®Æt trªn c¸c ph−¬ng tiÖn næi (tµu, thuyÒn,...). V× vËy hai lo¹i m¸y cÇn lµm viÖc trªn cïng d¶i tÇn vµ cïng nguyªn lý. §Ò tµi ®· chän c¸c ®Çu thu ph¸t siªu ©m lµ gèm ¸p ®iÖn, −u tiªn cho môc tiªu kÝch th−íc nhá, khèi l−îng nhÑ, tiªu thô Ýt ®iÖn n¨ng nh»m kÐo dµi thêi gian ho¹t ®éng an toµn d−íi n−íc cho ng−êi lÆn. S¬ ®å khèi cña thiÕt bÞ th«ng tin ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh vÏ sau ®©y 16 H×nh 5: S¬ ®å khèi m¸y liªn l¹c thñy ©m Nguån nu«i ®¬n cùc (pin hoÆc acquy) 12-14v qua bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p t¹o ra ®iÖn ¸p cã ®é æn ®Þnh cao +3,3v vµ ±9v nu«i c¸c khèi chøc n¨ng, trõ hai khèi c«ng suÊt ph¸t vµ c«ng suÊt ©m tÇn trong m¸y mÆt n−íc. Hai khèi nµy do tiªu thô c«ng suÊt lín nªn ®−îc nu«i trùc tiÕp tõ nguån vµo kh«ng æn ®Þnh 12-14v. ë chÕ ®é thu, siªu ©m qua c¶m biÕn (Transducer) ®−îc chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn, qua bé tiÒn khuÕch ®¹i ®Ó ®¹t ®−îc møc biªn ®é cÇn thiÕt cho c¸c khèi läc th«ng d¶i, t¸ch sãng, kh«i phôc biªn vµ läc t¹p ©m. Do tÝn hiÖu thu ®−îc lµ tÝn hiÖu ®· bÞ nÐn d¶i khi ph¸t nªn t¹i ®©y, ngoµi viÖc läc c¸c t¹p ©m kh«ng cÇn thiÕt cßn cã qu¸ tr×nh lµm giÇu hµi ®Ó t¨ng ®é trung thùc cña tiÕng nãi. Sau ®ã tÝn hiÖu ®−îc khuyÕch ®¹i tíi møc cÇn thiÕt ®Ó ®−a ra tai nghe cho m¸y ng−êi lÆn hoÆc loa cho m¸y mÆt n−íc. ë chÕ ®é ph¸t, tÝn hiÖu tõ microphone ®−îc xö lý s¬ bé qua tiÒn khuÕch ®¹i vµ läc th«ng d¶i ©m tÇn ®−îc ®−a sang ®iÒu chÕ ®¬n biªn vµ nÐn d¶i (SSB). §©y lµ khèi xö lý quan träng nh»m ®−a ®é réng d¶i tÝn hiÖu xuèng d−íi 750Hz, mét biªn. Sau SSB tÝn hiÖu ®−îc khuyÕch ®¹i tíi møc c«ng suÊt cÇn thiÕt ®Ó nu«i cho Transducer. 17 Toµn bé ho¹t ®éng cña m¸y ®−îc ®iÒu khiÓn qua bé ®iÒu khiÓn sè. VÒ ®iÒu khiÓn m¸y ng−êi lÆn. Cã 4 chøc n¨ng ®iÒu khiÓn tèi thiÓu: i. ChuyÓn m¹ch Thu – Ph¸t; ii. Thay ®æi ©m l−îng; iii. ChuyÓn kªnh; iv. Läc nhiÔu. Do ®Æc thï lµm viÖc trong m«i tr−êng n−íc, ng−êi lÆn cÇn thao t¸c dÔ dµng, tin cËy, c¸c thao t¸c vËn hµnh ®iÒu khiÓn m¸y th«ng tin ph¶i ®¬n gi¶n. Do vËy c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn ®Òu th«ng qua mét nót nhÊn duy nhÊt. H¬n n÷a, khi bu«ng tay khái nót ®iÒu khiÓn, m¸y tù ®éng chuyÓn vÒ chÕ ®é th−êng trùc thu sau mét thêi gian ®ñ ng¾n. VÒ kh¶ n¨ng chèng n−íc vµ chÞu ¸p lùc cho c¸c m¸y ng−êi lÆn. §©y còng lµ bµi to¸n khã khi cÇn cã mét mÉu m¸y nhá, nhÑ. Tr−íc m¾t c¸c s¶n phÈm thö nghiÖm ®ang dïng vá ®óc b»ng composite, gåm hai phÇn lång nhau: phÇn chèng n−íc ®−îc thiÕt kÕ riªng biÖt cho c¸c khèi chøc n¨ng (c¶m biÕn vµ liªn kÕt c¶m biÕn - m¸y thu ph¸t, khèi nguån) n»m trong vµ phÇn chÞu va ®Ëp, ¸p lùc bao ngoµi. VÒ ph©n phèi kªnh. §Ó tæ chøc thµnh m¹ng th«ng tin gi÷a m¸y mÆt n−íc víi c¸c nhãm ng−êi lÆn kh¸c nhau, gi÷a c¸c m¸y mÆt n−íc víi nhau, m¸y thñy ©m ®−îc thiÕt kÕ lµm viÖc trªn c¸c kªnh kh¸c nhau, cã d¶i tÇn lµm viÖc phï hîp víi d¶i tÇn c¸c m¸y th«ng dông trªn thÕ giíi. V× vËy kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c kªnh rÊt hÑp (d−íi 1 kHz). §Ó thùc hiÖn c¶ hai môc tiªu: ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n vµ ph©n kªnh d¶i hÑp, m¸y ®−îc thiÕt kÕ theo nguyªn lý ®iÒu chÕ ®¬n biªn, sö dông c¶ hai biªn lµm hai kªnh (trªn c¬ së chÊp nhËn møc nhiÔu xuyªn kªnh ®ñ nhá). 1.3.2.5 KÕt qu¶ thùc nghiÖm §Ò tµi ®· hoµn thµnh 4 mÉu, hai mÉu m¸y ng−êi lÆn vµ hai mÉu m¸y mÆt n−íc. C¸c mÉu ®· ®−îc ®o ®¹c thö nghiÖm trong c¸c ®iÒu kiÖn: i. Tæ chøc th«ng tin ng−êi lÆn – ng−êi lÆn; ng−êi lÆn – mÆt n−íc; mÆt n−íc – mÆt n−íc 18 ii. Th«ng tin n−íc ngät (s«ng, hå) iii. BiÓn s©u, biÓn n«ng; biÓn lÆng, biÓn ®éng (sãng tíi cÊp 6). Ngoµi c¸c thö nghiÖm phôc vô ®iÒu chØnh tham sè cho thiÕt bÞ, ®Ò ®· tµi thùc hiÖn 2 ®ît thö nghiÖm chÝnh thøc cã gi¸m s¸t cña c¸c c¬ quan kh¸c. §ît 1 thùc hiÖn t¹i biÓn Nha Trang vµo ngµy 26 th¸ng 12 n¨m 2006 cã kÕt hîp cïng Phßng §µo t¹o, Tr−êng SQ CHKT Th«ng tin Nha Trang. §ît 2 thùc hiÖn ngµy 1 th¸ng 3 n¨m 2006 t¹i Hå T©y, Hµ Néi víi sù gi¸m s¸t cña Ban kÕ ho¹ch ViÖn §iÖn tö ViÔn th«ng, Phßng KÕ ho¹ch Trung t©m KHKT CNQS vµ Trung t©m Thö nghiÖm ChÊt l−îng, Côc TC§LCL. (KÕt qu¶ thö nghiÖm ghi trong Biªn b¶n cã kÌm theo Tµi liÖu nµy vµ trong QuyÓn 3, B¸o c¸o Khoa häc cña ®Ò tµi) KÕt qu¶ thö nghiÖm cho thÊy: a. C¸c thiÕt bÞ chÞu ®−îc n−íc biÓn, ¸p lùc, va ®Ëp vµ kÝn n−íc; b. Thêi gian lµm viÖc phô thuéc nguån nu«i. Khi dïng pin size AA th«ng th−êng m¸y ng−êi lÆn ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cho c¸c ca lÆn trung b×nh 60 phót. Thêi gian lµm viÖc kÐo dµi gÊp ®«i nÕu dïng acquy dung l−îng 1.65Ah. c. Cù ly liªn l¹c tin cËy khi tæ chøc th«ng tin gi÷a ng−êi lÆn víi nhau vµ víi m¸y chØ huy (mÆt n−íc) kh«ng nhá h¬n 200m ë ®iÒu kiÖn biÓn ®éng (sãng cÊp 6) vµ trªn 1500m ë ®iÒu kiÖn biÓn lÆng hoÆc s«ng hå. d. C¸c chØ tiªu c¬ b¶n kh¸c ®¹t ®−îc nh− dù kiÕn (xem B¶ng ®Æc tr−ng kü thuËt trang sau). KÕt luËn C¸c néi dung chÝnh cña nh¸nh 2 trong ®Ò tµi ®· thùc hiÖn gåm: * TiÕn hµnh c¸c nghiªn cøu lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm cÇn thiÕt; * ThiÕt kÕ, chÕ t¹o ®−îc 04 thiÕt bÞ mÉu; * Thö nghiÖm vµ hoµn chØnh thiÕt kÕ, s½n sµng cho giai ®o¹n ¸p dông thö hoÆc s¶n suÊt lo¹t nhá; * ViÕt b¸o c¸o khoa häc vµ c¸c tµi liÖu phôc vô nghiÖm thu, b¶o vÖ; 19 ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT 1. Máy mặt nước: Model TA-00MN (SN: 0512361, 0512362) Cự ly liên lạc (m) Sông hồ hoặc biển lặng: không nhỏ hơn Sóng biển cấp 6: không nhỏ hơn 2500 250 Công suất âm phần phát (Oát) 8 Dải thông kênh âm tần (Hz) 300-4000 Độ nhạy phần thu (dBm) -110 Tự động điều chỉnh hệ số KĐ (dB) 120 Dải tần công tác (kHz) 31-33 Độ ổn định tần số phát, (Hz), (fmax- fmin), không nhỏ hơn 10 Nguồn nuôi (vôn) 12 Công suất tiêu thụ (Oát) không lớn hơn: Chế độ chờ, nghe: Chế độ phát: 2 20 Cảnh báo nguồn yếu: Chuông Cảm biến Thu-Phát Loại: Độ sâu tối đa: Gốm 50m Vỏ máy Kích thước (D x R x C) mm: Vật liệu: 350 x 235 x160 Composite Khối lượng (kg): Pin: Acquy: 5,5 6,25 Điều kiện công tác Nhiệt độ (0C): Độ ẩm tương đối (%): 0-60 40-98 20 2. Máy người lặn Model TA-00DN (SN: 0512363, 0512364) Cự ly liên lạc (m) Sông hồ hoặc biển lặng: Sóng biển cấp 6: 2000 200 Công suất âm âm phần phát (Oát) 3 Dải thông kênh âm tần (Hz) 300-4000 Độ nhạy phần thu (dBm) -110 Tự động điều chỉnh hệ số KĐ (dB) 120 Dải tần công tác (kHz) 31-33 Độ ổn định tần số phát, (Hz), (fmax- fmin), không nhỏ hơn 10 Nguồn nuôi (vôn) 12 Công suất tiêu thụ (Oát) không lớn hơn: Chế độ chờ, nghe: Chế độ phát: 1,5 15 Cảnh báo nguồn yếu: Chuông Cảm biến Thu-Phát Loại: Độ sâu tối đa: Gốm 50m Vỏ máy Kích thước (D x R x C) mm: Vật liệu: 165 x 130 x 70 Composite Khối lượng (kg): Pin: Acquy: 1,75 1,8 Điều kiện công tác Nhiệt độ (0C): Độ ẩm tương đối (%): 0-60 40-98 21 Một số hình ảnh của hệ thống thông tin dưới nước: H×nh 6: M¸y mÆt n−íc vµ phô kiÖn 22 H×nh 7: M¸y ng−êi lÆn vµ c¸c phô kiÖn 23 H×nh 8: Bé ®iÒu khiÓn vi xö lý dïng trong m¸y ng−êi lÆn