Параметрический профилограф (ППФ) - гидролокационный комплекс, использующий методы нелинейной акустики для подводного поиска заиленных объектов и стратификации донных осадков. Применение параметрических излучающих антенн в режиме излучения сложных сигналов в гидроакустической аппаратуре позволяет получить высокую разрешающую способность по дистанции при значительном увеличении глубины проникновения сигнала в толщу морского донного грунта.

Параметрический профилограф (ППФ) - гидролокационный комплекс, использующий методы нелинейной акустики для подводного поиска заиленных объектов и стратификации донных осадков. Применение параметрических излучающих антенн в режиме излучения сложных сигналов в гидроакустической аппаратуре позволяет получить высокую разрешающую способность по дистанции при значительном увеличении глубины проникновения сигнала в толщу морского донного грунта.

Перспективы современных гидроакустических технологий базируются, в основном, на повышении информативности гидроакустического канала за счет применения новых типов сигналов, совершенствования методов излучения и обработки, более полного использования потенциала заложенного в амплитудных, частотных и фазовых характеристиках сложных широкополосных сигналов.

Для решения ряда специфических задач гидроакустики целесообразно использование параметрических излучающих антенн, принцип действия которых основан на нелинейном взаимодействии акустических волн при распространении. Применение параметрических антенн в гидроакустической аппаратуре позволяет за счет их широкополосности, высокой направленности, низкого уровня бокового поля существенно увеличить отношение сигнал/помеха в сложной помеховой обстановке, повысить информативность и точность при обнаружении и определении координат подводных объектов, получить дополнительные признаки для распознавания.

Круг конкретных задач, которые могут быть решены с помощью параметрических гидроакустических систем, весьма широк. Сюда следует отнести проблемы стратификации морских донных осадочных структур с комплексной оценкой свойств грунта, поиск объектов и трубопроводов в толще донного ила, экологический мониторинг водных районов, количественную оценку и определение видового состава рыбных скоплений, обнаружение пловцов, измерение силы цели объектов в широком частотном диапазоне, дистанционное измерение вертикального распределения скорости звука в море и др.

Основными элементами параметрической антенны являются: участок водной среды, в которой происходит нелинейное взаимодействие волн накачки и антенна накачки, представляющая собой антенную решетку, состоящую из двух подрешеток из элементов с разными резонансными частотами. Подрешетки вставлены друг в друга так, что элементы располагаются в порядке чередования типов. На рисунке 1 представлена двухчастотная антенна накачки круглой формы. Вокруг антенной решетки располагается приемная антенна в форме кольца.

Ширина характеристики направленности антенны составляет ~3° и практически постоянна на всех разностных частотах в диапазоне 7-20 кГц. Уровень бокового поля не превышает -40дБ.

Высокая направленность ППФ при излучении низких, хорошо проникающих в грунт частот, позволяет добиться хорошего разрешения и за счет этого получить детальную информацию об изучаемом участке. В силу своей широкополосности ППФ способен адаптивно решать задачу профилирования донных отложений, позволяя выбрать оптимальную рабочую частоту в зависимости от вида и типа донного грунта. При этом «озвученный» объем на разных частотах будет одинаковым благодаря свойству постоянства характеристики направленности параметрической антенны в широком частотном диапазоне.

Существенно повысить энергетический потенциал ППФ можно только с помощью сложных, например, ЛЧМ сигналов. Однако обычная практика увеличения энергии сигнала за счет существенного увеличения длительности при одновременном уменьшении амплитуд излучаемых сигналов для облегчения режима работы излучающей антенны и усилителей мощности для параметрической антенны не годится. Это объясняется амплитудной зависимостью эффективности процесса нелинейного взаимодействия волн. Так как давление сигнала разностной частоты, пропорционально произведению уровней давления волн накачки, то сколько–либо значительно уменьшить излучаемую акустическую мощность не представляется возможным.

ППФ с широкополосными сигналами позволяют повысить разрешающую способность по дистанции за счет оптимальной обработки. Результаты экспериментальных исследований показывают, что разрешающая способность по дистанции составляет 15 см при длительности импульса 2 мс. Использование более длинных импульсов позволит существенно увеличить глубину проникновения при той же разрешающей способности по дистанции.

Следует отметить, что ППФ за счет своей широкополосности и высокой направленности на низких частотах являются практически незаменимым средством поиска заиленных объектов, трубопроводов и других предметов, находящихся в толще морского донного грунта.