Исследование акустического биосенсора дельфина и возможности построения его технического аналога

Представлены результаты экспериментальных исследований биосенсорной системы дельфинов, использующих акустический канал для поиска и распознавания подводных объектов, ориентации в трехмерном пространстве и подводной связи между особями. Анализируется работа сонара дельфина Tursiops trunсatus в сложных условиях акустических помех. Показано, что основными механизмами, обеспечивающими помехозащищенность сонара дельфина является: излучение широкополосных импульсов с нулевой несущей, использование пачек импульсов (накопление), переменной частоты следования пачек импульсов (временная селекция) и пачек импульсов с интервальновременным кодированием. Рассмотрены возможные пути построения широкополосных гидроакустических преобразователей и антенн, способных излучать акустические сигналы подобные эхолокационным импульсам китообразных. Анализируется работа двух электрически управляемых моделей широкополосных преобразователей: стержневого с фазированным возбуждением секций и волноводного типа в виде соосного набора пьезоактивных колец. Приводятся некоторые результаты решения задач синтеза и анализа для этих моделей преобразователей. Показана возможность обеспечения ими полосы пропускания соответственно 1.5–2; 2–3 октавы и более.

1. Дубровский Н.А. Эхолокация у дельфинов // М.: ЦНИИ «Румб», 1976.

2. Белькович В.М., Хахалкин Э.Н. Этолого-акустические корреляты // Черноморская афалина Tursiops truncates ponticus. Морфология, физиология, акустика, гидродинамика / Под ред. В.Е.Соколова и Е.В.Романенко. 1997. М.: Наука. С.700.

3. Жуковский Ю.Г., Зайцева К.А, Кривченко А.И., Королев В.И. Механизмы определения скоростных характеристик целей дельфинами и технические средства гидролокации и радиолокации // Рос. физиологич. журн. им. И.М.Сеченова. 2005. Т.91, № 8. С.872-884.

4. Au W.W.L., Floyd R.W., Penner R.H., Murchison A.E. Propagation measurements of echolocation signals of the Atlantic bottlenose dolphin, Tursiops truncates Montagu, in open water // J. Acoust. Soc. Am. 1974. 56. Р.1180-1290.

5. Иванов М.П. Эхолокационные сигналы дельфина при решении задач в сложных акустических условиях // Акуст. журн. 2004. Т.50, № 4. С.550–561.

6. Ivanov M.P., Kashinov V.V. Interference Immunity of the Dolphin’s Tursiops truncatus Sonar to Narrow-Band Interference, Symposium on Bio Sonar Systems and Bio-Acoustics, Institute Acoustics, Loughborough University. 2004. V.26. Pt.6.

7. Stefanov V.Е., Ivanov M.P., Kashinov V.V., Stepanov B.G. Mechanisms of interference resistance of the sonar system of dolphins exposed to man-mad interference // Symposium on Bio Sonar Systems and Bio-Acoustics, Institute Acoustics, Loughborough University. 2009.

8. Иванов М.П., Михеев А.Г., Кулагин В.В. Эхолокационные сигналы дельфина при обнаружении протяженных объектов // Межд.конф. «Морские млекопитающие Голарктики». М. 2004. С.234-237.

9. Au W.W.L. Target detection in noise by echolocation dolphins // Sensory Abilities of Cetaceans / Ed. by J.Thomas and R.Kastelein. Plenum Press, New York, NATO ASI Ser.A. 1990. Р.203-216.

10. Оганов Т.А. Помехоустойчивость инвариантного приема импульсных сигналов. М.: Радио и связь, 1984. С.176.

11. Тужилин С. М. Общая формула спектральной плотности сигналов, повторяющих вид функции Эрмита // Радиотехника. 1987. № 11. С.40-42.

12. Иванов М.П, Иваненко Ю.В. Механизмы управления направленностью акустического излучения у зубатых китов // Сб. XX Сессии РАО. 2008. Т.3. С.168-171.

13. Дубровский Н.А., Гладилин А.И., Мёль Б., Валберг M. Моделирование источника зондирующих импульсов у дельфина: влияние критических параметров // Акуст. журн. 2004. Т.50, № 4. С.543-549.

14. Giro L.R., Dubrovskiy N.A. A plausible mechanism of acoustic click production in the dolphin // J. Acoust. Amer. 1999. V.105, N 2. Pt.2. P.1263.

15. Дубровский Н.А., Заславский Г.Л. О роли костей черепа в формировании пространственно-временной структуры зондирующих импульсов дельфина // Акуст. журн. 1975. Вып.3. С.409-414.

16. Ivanenko U.V., Stefanov V.E., Ivanov M.P. Spatial characteristics of the dolphin melon acoustic field // Symposium on Bio-Sonar Systems and Bio-Acoustics. 16th September 2004. Loughborough University. V.26. Pt.6. 2004.

17. Марков В.И. О тонком сканировании диаграммой направленности звукового луча при локационном зондировании подводных предметов у дельфина афалины // Тез. докл. 5-го Всесоюз. совещ. по изуч. морских млекопит. Ч.2. Махачкала, 1972. С.148-149.