水声信号装置。 无线电电子电气工程百科全书

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尽管水上救援服务网络广泛，但事故仍然存在，通常是由于违反水上行为规则造成的。 救援人员面临的主要任务之一是及时向受害者提供援助。 这取决于遇险的人或刚刚溺水的人能多快获救。

本文描述了一组旨在向溺水游泳者发出信号的设备。 当在没有水肺装备的情况下进行与短期浅水潜水相关的工作时，这样的套件是必要的。 在跳水比赛中，水声信号装置在水下停留期间是必不可少的。 在无线电设备的帮助下发出关于在水下停留时间过长从而危及生命的信号这一想法值得无线电爱好者的注意。 对长期停留在水下 1-2 m 深度做出反应的传感器并不通用，因为在较浅的深度可能会发生事故。 有必要设计一种对呼吸或心跳停止做出反应的传感器。 水肺潜水电子领域仍有许多未解决的问题，特别是在水下建立可靠的通信。 这里有无线电业余爱好者的创造力的空间，他们应该帮助救援人员完成崇高而艰巨的工作。

用于自动发出溺水者信号的水声设备由小型自动发射器和一个“值班”接收器组成。 发射器安装在游泳者的身体上，接收器位于靠近水的救援站。 当救援站的任何一个发射器接收到遇险信号时，灯光和声音警报会自动打开。

设备的射程约为 200 m。

发射机

发射机，其框图如图1所示。 2、原理图——如图。 53、由浸入式传感器、时间继电器和带有压电陶瓷发射器的超声波振动发生器组成。 发射机的工作频率为XNUMX kHz。

图1（点击放大）

为了增加变送器的可靠性和效率，它的电源由浸入式传感器的触点接通，经过调整，使电路在浸入深度超过 0,2-0,5 m 时出现。

Ris.2

时间继电器消除了潜水时发出错误信号的可能性，并且在触发浸入式传感器后仅 55-60 秒即可打开发射器。 这个暴露时间的选择是基于受过训练的游泳者能够在水下屏住呼吸大约一分钟的时间：任何人在水下停留超过一分钟的情况都可以被视为危及生命。 如果在实践中存在潜水员在水下超过一分钟的情况，那么，首先，当游泳者上升到低于浸没传感器阈值的深度时，警报将关闭，其次，接收器将关闭警报。具有附加的中继时间，其曝光量可根据需要在较大范围内调节。

为了在发射器和接收器中发射和接收超声波振动，压电陶瓷换能器由钛酸钡制成，灵敏度为 3-10 μV / bar，具有中空圆柱体的形状，外径为 30 mm，内径为 26 mm使用 28 mm 的高度。 这种换能器的电声效率约为 25%。

换能器的圆柱形状使得接收器和发射器可以获得圆形的方向特性，而换能器的高度与工作波长的足够小的比率使方向特性接近球形。 然而，对于圆柱形换能器，辐射（接收）的空间特性具有信号强度低（灵敏度）的区域。 尽管发射器的低强度区域与接收器的低灵敏度区域重合的概率很小，但希望根本没有这些区域。 为了在空间中获得完整的球面和均匀的辐射（接收）特性，在设备中使用球面转换器会更有效。

超声波振动发生器和时间继电器由 P-1A 和 P-2 型的两个晶体管 T13 和 T401 制成。 第一个是时间继电器，第二个是发电机本身。 发电机根据带有感应反馈的方案组装。

发射器使用两节串联的 D-0,06 电池作为电源。 浸入深度小于0,2-0,5m时，变送器不消耗电能； 在更大的深度，当时间继电器工作时，电流消耗为 4,0 mA。 在辐射模式下，发射器消耗的电流为 3,0 mA，因此在实践中可以认为锂源在一个周期内工作的持续时间是由其自放电时间决定的。 发射机的输出电功率为6,0 mW，声功率约为2 mW。

发射器部件的位置如图 4 所示。

Ris.4

变送器安装在尺寸为 15x22 mm 的矩形 getinax 板上的压电陶瓷传感器外壳内。 晶体管 T2 的增益至少为 60。变压器 Tp1 制作在外径为 600 mm 的铁氧体环 (F-8) 上。 绕组 I 和 II 分别包含 70 和 9 匝 PELSHO 0,17 线。 为了获得最小的尺寸，电容器C1由12个并联的EMI 10微法拉3B电容器组装而成。

换能器 (PKP) 的下端用胶 88 固定在 getinaks 图案盖的凹槽中。 盖子有一个密封的电池仓。 电池通过盖子底部更换，用六颗螺丝固定。 底部的密封是通过一个截面为 2x2 毫米、直径为 20 毫米的圆形橡胶垫圈进行的。

图 5 给出了浸没传感器的示意图。 1. 浸入式传感器的触点组（K）固定在换能器顶盖（VC）的内侧。 浸入式传感器的接收元件是支撑销 (XNUMX)，以真菌的形式制成。

Ris.5

顶部平台的直径为 10 毫米。 用胶 88 将 2-0,2 毫米厚的弹性橡胶 (0,3) 粘在盖子和支撑销的顶部。 当变送器浸入 0,2-0,5 m 深度时，支撑销在水压下，一直移动到限制器中，切换触点。 使用与 0,2-0,5 m 高（约 40 g）水柱的压力相等的负载调整深度传感器。

产生频率由变压器Tr1初级绕组的电感和压电陶瓷换能器的电容决定。 通过改变变压器初级绕组的匝数，使用频率计将发射器调谐到转换器的谐振频率。 通过与转换器并联一个额外的电容器来调谐发射器是不可取的，因为这会导致发射器输出功率的无用损失。 时间继电器的曝光是通过改变电容器C1的电容值来调节的。

从人体对发射器信号的不必要屏蔽的角度来看，以及从确保沐浴者的活动自由的角度来看，将发射器最合理地放置在沐浴者身上的问题都具有不小的重要性。水中的游泳者。

经验表明，将发射器放在游泳者身上最方便的选择应该是安装在泳帽上，安装在专门提供的橡胶“口袋”中。 由于重量轻（空气中为 50 克，水中为 22 克），这种固定方法不会造成不便。

接收者

从发射器通过水传播的超声波振动被压电陶瓷换能器感知，被接收放大路径放大，并触发警报。

接收机电路图如图 3 所示。 53. 它装配在一种发射极接地的超外差电路中的八个晶体管上，设计为在 15 kHz 的固定频率下工作。 额定电源电压 - 0,5 V（四节 KBS-L-11 电池）； 当电源电压降至 XNUMX V 时，接收器的性能得以完全保留。

（点击放大）

米。 3.电容C17必须连接到晶体管T8的集电极。

待机电流消耗约17-20毫安； 在打开初步指示器的模式下大约 105 mA 和在警报模式下 - 不超过 300 mA。

接收器的电压增益为 6-9-105。 由第一晶体管基极处的最小信号值决定的灵敏度是 1 μV，在该最小信号值处继电器 P1 被激活。

射频放大器由三级组成，组装在晶体管 T1、T2、T3 上。 PKP 转换器与变压器 Tp1 的初级绕组一起形成一个调谐到 53 kHz 频率谐振的电路。 级间匹配变压器 Tr2 和 Tr3 也是谐振负载，增加了接收器的选择性。

为了获得最大增益并降低射频放大级自激的可能性，第二级和第三级根据并联电源的共源共栅电路组装。 放大的超声波振动与来自变压器 Tr3 次级绕组的本地振荡器的频率一起被馈送到混频器，该混频器组装在晶体管 T4 上。 接收器本地振荡器以与发射器发生器相同的方式组装在 T8 晶体管上。 低频振荡是主信号和本地振荡器频率之间的差异，隔离在变压器 Tp4 的 I 绕组中，由晶体管 T5 上的低频放大级放大。 经过整流（二极管 D1）后，信号电压通过集电极电路中的高灵敏度极化继电器 P6 施加到直流电流放大器（晶体管 T1）。

当接收到信号时，继电器 P1 被激活。 通过这个继电器的触点，电源被提供给初步指示器 - 灯泡 L1，到警铃 (ZV) 的一个极，同时负电源电压从电容器 C16 和基极移除。晶体管 T7 在该时间继电器之前打开。 在这种情况下，继电器 P2 的触点打开。 电容 C16 开始对电阻 R24 放电，一段时间后晶体管 T7 的电流会减小很多，以至于继电器 P2 的电枢将翻转继电器触点，电源的正极将连接到铃的第二个输出，触发警报。 时间继电器的曝光时间可以在 0 到 60 秒之间变化。 使用可变电阻 R24，显示在接收器的前面板上。

在工作接收机中，当手指在换能器表面轻轻摩擦时，灯泡L1亮起并触发声音警报。

接收器安装在安装在底盘和设备前面板上的两个 getinax 板上，牢固地固定在底盘上。 机箱插入一个尺寸为 240x145x180 毫米的金属外壳中，其上固定有用于携带设备的手柄和用于将机箱固定在外壳内的锁。 接收器部件的安装和位置在图 6 中清晰可见。 XNUMX.

Ris.6

接收机前面板上显示：开关 P1、指示灯 L1、带有延时设置刻度的电位器旋钮 R24 和用于连接同轴电缆与水声换能器的连接器。

继电器 P1 和 P2 使用 RP-5 型，以开关为主。 继电器绕组的电阻为 6000 欧姆。

接收器的水声换能器固定在两个黄铜盖之间，由三个销钉拉在一起。 换能器内腔的密封是通过凹槽中的橡胶垫圈进行的。 在其中一个盖子中有一个带有橡胶密封圈的压盖，RK-1 电缆通过该压盖从接收器插入。

变压器绕组数据见表。 一。

安装接收机时，应特别注意射频放大级和本振的放置。 变压器必须彼此相距至少 30 毫米，并且它们的对称轴位于 90° 角； 最好将本地振荡器与接收器的执行部分一起安装在单独的板上。

在检查接收器的正确安装后，打开电源并检查晶体管的模式是否有直流电（见表 2）。

笔记:

1. 晶体管模式在 Uin = 1-2 μV 时给出。
2.晶体管的直流电压和电流模式用TT1装置测量，交流电压模式用MVL-2M型灯电压表测量。

之后，设置射频放大器。 为什么要关闭本振，将0,05 kHz频率的未调制振荡通过容量为0,1-53微法的电容器从标准信号发生器馈送到接收器输入； 放大后的高频电压用管电压表在晶体管T3的集电极测量。 当来自接收器输入的信号关闭时，电压表应显示接收器固有噪声的电压。 对于调谐接收器（输入短路），输入给这些噪声的值不应超过 0,01 μV。 如果在信号关闭时，电压表显示的电压显着高于噪声水平，则表明射频放大级中存在激励。 为了消除这种情况，变压器 Tr2 和 Tr3 应该彼此稍微分开，在某些情况下，这有助于改变这些变压器的次级绕组的末端。

那么就需要通过改变电容C1和C2的值或者通过选择初级绕组的匝数来使变压器Tp3、Tp3和Tr8的电路产生谐振。

最后，调谐由水声换能器和变压器Tp1初级绕组组成的电路。 在这种情况下，控制面板转换器直接从连接在 GSS 输出端并安装在距离控制面板 10-15 厘米处的电感线圈感知接收器输入端的信号。 一个电压约为 1 V 的信号通过 GSS 施加到电感器上。 将输入电路设置为谐振是通过改变绕组 I 的匝数或将电容器与电路并联来实现的。 谐振由电压表的最大读数决定。 调谐输入电路后接收机灵敏度应提高1,5-2倍。

与电路相连的本振由频率计通过改变Tp51变压器的绕组I和调谐铁芯的匝数，调谐到51,5-5kHz的频率。

当来自 GSS 的 53 kHz 频率应用于接收器的输入时，将检查混音器和低音放大器的操作。 低频信号的最大放大和最佳传输是通过使用电阻 R4 和 R10 选择基于 T12 晶体管的偏置来实现的。

接收器执行部分的继电器P1应工作在晶体管T6的电压减去0,1-0,2V，此时集电极电流为0,15-0,2mA； 当安装具有较低电阻绕组的电磁继电器时，集电极电流可增加至8-10 mA。

分别设置发射器和接收器后，检查水中所有设备的运行情况。

作者：A.达维多夫、B.达维多夫； 出版物：N. Bolshakov，rf.atnn.ru

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