Модель эхосигнала от одиночной рыбы

Для оценки отражательной способности промысловых рыб обычно используется /1, 10 – 12/ понятие акустического сечения обратного рассеяния или эффективной площади рассеяния одиночной рыбы . Эта величина определяется как площадь поперечного сечения сферы с отражательной способностью эквивалентной отражательной способности одиночной рыбы. Для случая, когда размер тела рыбы меньше протяженности импульсного объема и перекрывается парциальным акустическим лучом ХН антенны ГБО, квадрат эффективного значения акустического давления эхосигнала от одиночной рыбы может быть рассчитан известным способом /1/ в соответствии со следующим выражением

(20)

где - дистанция до рыбы по направлению зондирования.

П р и м е ч а н и е. При расчете результирующего сигнала на выходе антенны в соответствии с выражением (6) член в выражении (20) следует исключить.

Так как в высокочастотных ГБО используются короткие зондирующие импульсы и узкая ХН в горизонтальной плоскости, то в большинстве случаев рассеивание звуковой энергии в текущий момент времени осуществляется от части тела рыбы и, следовательно, в выражение (20) должна подставляться уменьшенная по отношению к величине площадь рассеяния . Можно предположить, что следующее выражение обеспечит для моделирования интенсивности эхосигнала от рыбы достаточную степень точности

, (21)

где - площадь участка тела рыбы, рассеивающая звуковую энергию в текущий момент времени;

- площадь проекции тела рыбы на вертикальную плоскость, параллельную главной оси рыбы.

Следует отметить, что при расчете площади в качестве горизонтальной стороны рассеивающей площадки должна приниматься длина участка тела рыбы, ограничиваемая шириной ХН в горизонтальной плоскости и не выходящая за пределы проекции длины импульсного объема на вертикальную плоскость, параллельную главной оси рыбы.

В научно-технической литературе приводится большое количество данных по параметру для разных видов рыб в зависимости от рабочих частот и других параметров рыбопоисковой аппаратуры, но для обобщенной модели эхосигнала от одиночной рыбы наиболее удобна эмпирическая зависимость, полученная в работе /13/ по результатам обработки большого количества экспериментальных данных. Для непосредственного использования в выражении (21) представленное в работе /13/ уравнение может быть преобразовано к следующему виду

(22)

где и - константы, определенные автором работы /13/ эмпирическим путем;

- длина рыбы;

- длина звуковой волны в воде.

Автор работы /13/ отмечает, что полученные в ней зависимости соответствуют диапазону отношений от 1 до 100. Но высокая линейность представленных в этой работе зависимостей параметра от отношения предполагает получение допустимой погрешности при моделировании в имитаторе ГБО эхосигналов и от рыб с длиной тела большей 100 .

Коэффициенты и в выражении (22) учитывают ракурс рыбы относительно направления зондирования. В таблице 1 приведены взятые из работы /13/ значения коэффициента , а в таблице 2 значения коэффициента в зависимости от двух углов и , определяющих ракурс тела рыбы относительно направления зондирования.

Т а б л и ц а 1

Зависимость коэффициента от углов и

Угол	Угол
0° – 15°	16° – 45°	46° – 75°	76° – 90°
0° – 15°	0,0560	0,0190	0,0072	0,0043
16° – 45°	0,0560	0,0220	0,0102	0,0062
46° – 75°	0,0560	0,0330	0,0230	0,0180
76° – 105°	0,0560	0,0530	0,0650	0,0740
106° – 135°	0,0560	0,0390	0,0290	0,0230
136° – 165°	0,0560	0,0290	0,0130	0,0075
166° – 180°	0,0560	0,0260	0,0092	0,0044

 

Т а б л и ц а 2

Зависимость коэффициента от углов и

Угол	Угол
0° – 15°	16° – 45°	46° – 75°	76° – 90°
0° – 15°	1,88	1,81	1,87	1,88
16° – 45°	1,88	1,86	1,92	1,97
46° – 75°	1,88	1,88	1,92	1,96
76° – 105°	1,88	1,88	1,87	1,90
106° – 135°	1,88	1,84	1,81	1,82
136° – 165°	1,88	1,81	1,78	1,77
166° – 180°	1,88	1,76	1,71	1,66

 

Угол определяется как угол между вертикалью, проходящей через центр тела рыбы, и прямой, соединяющей центры тела рыбы и антенны. Угол определяется как угол между вектором скорости рыбы и вертикальной плоскостью, проходящей через направление зондирования.