Nghiên cứu xây dựng một số phần mềm mô phỏng phục vụ công tác học tập và thực hành môn địa văn cho sinh viên khoa hàng hải – trường đại học hàng hải việt nam

Để côngtác học tập và thực hành môn Địa văn yêu cầu người học phải nắm rõ phươngpháp kết hợp với việc sử dụng các chức năng của RADAR để đo đạc, tínhtoán đến các mục tiêu Địa văn, cùng v

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng luận văn này là công trình nghiên cứu của riêngtôi Các số liệu, kết quả được nêu ra trong bản luận văn này là hoàn toàn trungthực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứunào khác trước đó

Đồng thời, tôi cũng xin cam đoan rằng, các thông tin được trích dẫntrong luận văn đều đã được chỉ rõ về xuất xứ, nguồn gốc và đảm bảo tínhchính xác

Hải Phòng, ngày 10 tháng 09 năm 2014

Tác giả

KS Lê Xuân Việt

LỜI CẢM ƠN

Tác giả trân trọng cám ơn các thầy trong Ban chủ nhiệm Khoa Hàng hải,Viện Đào tạo Sau đại học, các phòng, ban, thư viện, v.v, đã đóng góp, tạođiều kiện thuận lợi, giúp tác giả trong việc cung cấp tài liệu, số liệu, v.v, đểhoàn thành luận văn

Tác giả trân trọng cám ơn đến các Thầy giáo, cán bộ đồng nghiệp trongKhoa, gia đình, bạn bè và người thân đã động viên, đóng góp nhiều ý kiếnquý báu và tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Tác giả xin bày tỏ lời cám ơn chân thành tới thầy giáo TS Nguyễn MinhĐức đã chỉ dẫn, hướng dẫn tận tình chu đáo trong suốt quá trình làm luận văncũng như quá trình theo học cao học tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.Mặc dù tác giả rất cố gắng trong quá trình thực hiện và viết luận văn,nhưng với nội dung khá lớn, việc thu thập và xử lý tài liệu nhiều và bản thâncòn những hạn chế nhất định, vì vậy khó tránh khỏi những khiếm khuyết Tácgiả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến xây dựng của các thầy, các đồngnghiệp để luận văn ngày càng được hoàn chỉnh hơn

Tác giả xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1.Tính cấp thiết của đề tài 1

2.Mục đích nghiên cứu của đề tài 2

3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 3

4.Phương pháp nghiên cứu 3

5.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH MÔN ĐỊA VĂN 5

1.Cơ sở lý luận trong công tác hướng dẫn thực hành môn Địa văn 5

1.1.Vị trí, vai trò, đặc điểm của môn học Địa văn hàng hải 5

1.1.1.Vị trí, vai trò của môn học Địa văn hàng hải trong ngành Điều khiển tàu biển 5 1.1.2.Đặc điểm môn học, các yêu cầu khi học thực hành môn Địa văn hàng hải trong chương trình đào tạo của trường Đại học Hàng hải 6

2.Thực trạng giảng dạy, hướng dẫn thực hành tại phòng thực hành hải đồ bộ môn hàng hải 7

2.1 Các bài tập thực hành tại phòng thực hành hải đồ bộ môn hàng hải 7

2.2 Nhu cầu sử dụng phòng thực hành hải đồ trong mỗi năm học 8

2.3 Thực trạng cơ sở vật chất phòng thực hành hải đồ bộ môn hàng hải 9

2.5 Yêu cầu khách quan phải đổi mới quy trình hướng dẫn thực hành, nâng cao

chất lượng thực hành và các tồn tại cần giải quyết 14

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC HỌC TẬP VÀ THỰC HÀNH MÔN ĐỊA VĂN 16

1.Giới thiệu về RADAR hàng hải 16

1.1.Lý thuyết về RADAR 16

1.1.1.Nguyên lý chung của RADAR 17

1.1.2.Nguyên lý RADAR xung 18

1.2.Thông số kĩ thuật của RADAR 23

1.3.Mục tiêu RADAR 27

1.4.Máy chỉ báo RADR 27

1.5.Các chế độ định hướng màn ảnh RADAR 36

2.NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG MỤC TIÊU ĐỊA VĂN 38

2.1.Công tác chuẩn bị 38

2.2.Các bước thực hiện 39

3.Khái quát về ngôn ngữ lập trình Visual Basic 42

3.1.Biểu mẫu và những điều khiển thông dụng của VB.NET 42

3.1.1.Các khái niệm 42

3.1.2.Biểu mẫu (Form) 44

3.1.3.Nhãn (Label) 46

3.1.4.Khung (Frame) 47

3.1.5.Nút lệnh (Command Button) 48

3.1.6.Ô nhập liệu (TextBox) 49

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MÀN HÌNH RADAR PHỤC VỤ CÔNG TÁC HỌC TẬP VÀ THỰC HÀNH MÔN ĐỊA VĂN CHO SINH VIÊN KHOA HÀNG HẢI 52

3.1 Mục đích xây dựng chương trình 52

3.2 Ứng dụng tin học xây dựng chương trình 52

3.3 Các hàm cơ bản để xây dựng chương trình 53

3.3.1 Các hàm tính một số bài toán hàng hải 53

3.3.2 Các thủ tục khai báo để xây dựng các chức năng của RADAR 57

3.4 Mô hình chương trình 69

3.4.1.Phần thông số nhập 69

3.4.2.Phần các chức năng của RADAR. 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

1.Kết luận 73

2.Kiến nghị 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH

2.1 Mô tả nguyên lý chung của RADAR theo sơ đồ khối 18

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Theo số liệu thống kê, ngày nay vận tải đường biển chiếm khoảng 80%tổng lượng hàng hoá luân chuyển trên thế giới, riêng ở Việt Nam là hơn 90%.Công nghiệp vận tải đường biển thế giới hiện đang ngày càng phát triển với

xu hướng ngày càng hiện đại và đa dạng Các cảng biển được các nước trênthế giới triệt để khai thác với quy mô cảng và số lượng cảng tăng nhanh

Ngày 23/06/1994 Việt Nam phê chuẩn “Công ước Quốc tế của Liênhiệp quốc về Luật biển 1982”, từ đó đến nay ngành hàng hải phát triển mộtcách nhanh chóng cả về số lượng cũng như chất lượng

Chúng ta có thể nhận thấy số lượng hàng hoá xuất khẩu và nhập khẩucủa nước ta thông qua đường biển ngày càng tăng Công nghiệp đóng tàunhững năm qua cũng đã phát triển vượt bậc đã đưa Việt Nam vào danh sáchnhững nước có công nghiệp đóng tàu ở vị trí dẫn đầu trên thế giới

Ngoài ra, đội ngũ thuyền viên của nước ta cũng đã được nâng cao cảchuyên môn nghiệp vụ cũng như tay nghề, được bạn bè thế giới đánh giá cao.Chỉ xét trong vòng 10 năm qua thì đội ngũ thuyền viên đã đảm nhận khai tháctrên những con tàu siêu trường, siêu trọng trên những tuyến hàng hải lớn, điều

mà trước đây 10 năm không có hay chỉ dừng ở mức độ sỹ quan vận hành vàmức thuyền viên trợ giúp

Có thể nói, cùng với quá trình hội nhập của đất nước, ngành hàng hải

đã góp một phần không nhỏ vào công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đấtnước Điều đó cũng phản ánh đúng phần nào quá trình tăng trưởng kinh tế củanước ta trong thời gian gần đây

hành mà một trong những công việc thực hành đó là công tác thường xuyênxác định vị trí tàu Công tác xác định vị trí tàu thường xuyên và chính xác sẽgiúp con tàu đi đúng theo hải trình đã tính toán Chính vì điều này mà đòi hỏisinh viên cần phải được thực hành công tác xác định vị tri tàu thường xuyên

và công tác thực hành phải sát với yêu cầu thực tế công việc

Chúng ta cũng phải thừa nhận rằng, cơ sở vật chất còn thiếu thốn, sốgiời thực hành chưa nhiều và số sinh viên các nhóm thực hành đông Để côngtác học tập và thực hành môn Địa văn yêu cầu người học phải nắm rõ phươngpháp kết hợp với việc sử dụng các chức năng của RADAR để đo đạc, tínhtoán đến các mục tiêu Địa văn, cùng với việc sử dụng hải đồ đi biển để nhậndạng các mục tiêu Địa văn để từ đó tính toán và tìm ra vị trí tàu chính xác

Như để góp một phần công sức trong công tác đó, tác giả muốn xâydựng phần mềm mô phỏng màn hình RADAR phục vụ công tác học tập vàthực hành môn Địa văn cho sinh viên Khoa Hàng hải Để từ đó sinh viên cóthể học tập và nghiên cứu, cũng như thực hành công tác xác định vị trí tàuđược nhanh chóng và chính xác

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Bằng thực tế những kiến thức được trang bị trong quá trình học tập tạitrường, thực hiện phương châm gắn việc học tập với công tác nghiên cứu

khoa học và thực tiễn sản xuất, đề tài “Nghiên cứu xây dựng một số phần mềm mô phỏng phục vụ công tác học tập và thực hành môn Địa văn cho sinh viên Khoa Hàng hải – Trường Đại học Hàng hải Việt Nam” được thực

hiện với mục đích:

Đưa ra các phương pháp xác định vị trí tàu kết hợp với sử dụng cácchức năng của RADAR để thực hành công tác xác định vị trí tàu và giải cácbài toán Địa văn;

Nghiên cứu, xây dựng phần mềm mô phỏng màn hình RADAR để phục

vụ học tập và thực hành môn Địa văn;

Đưa ra một tài liệu phục vụ cho các giảng viên có thể tham khảo đểgiảng dạy cho sinh viên;

Xây dựng phần mềm mô phỏng RADAR để thuyền viên, sinh viênđang học tập tại trường có thể sử dụng các chức năng của RADAR để phục vụcông tác xác định vị trí tàu cũng như giải các bài toán liên quan

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng phần mềm mô phỏng màn hìnhRADAR Từ đó dựa trên cơ sở các phương pháp xác định vị trí tàu tạo điềukiện giúp cho sinh viên có công cụ hỗ trợ để phục vụ học tập và thực hànhmôn Địa văn Phạm vi chủ yếu của đề tài là mô phỏng màn hình RADAR vớiđầy đủ các chức năng để phục vụ công tác xác định vị trí tàu cũng như giảicác bài toán liên quan

4 Phương pháp nghiên cứu

Từ mục đích và đối tượng nghiên cứu, đề tài thực hiện theo phươngpháp tiếp cận cơ sở khoa học liên quan đến vấn đề giảng dạy lý thuyết gắnliền với công tác thực hành Tác giả muốn xây dựng phần mềm mô phỏngmàn hình RADAR thể hiện chính xác chân thực khu vực luồng TOKYO và tờhải đồ Japan W90 Để phục vụ công tác xác định vị trí tàu, sinh viên sẽ sửdụng các chức năng của RADAR để tính toán đo đạc đến các mục tiêu kếthợp với tờ hải đồ Japan W90 để nhận dạng mục tiêu để tính toán ra vị trí tàutại thời điểm quan trắc

Sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Studio 2012 để xây dựng phần mềm

mô phỏng màn hình RADAR phục vụ học tập và thực hành môn Địa văn

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Việc nghiên cứu xây dựng phần mềm mô phỏng phục vụ công tác họctập và thực hành môn Địa văn giúp cho sinh viên có điều kiện được thực hànhmột cách trực quan sinh động, gần gũi với công việc thực tế sau khi ra trường

Ý nghĩa khoa học: Đề tài xây dựng phần mềm mô phỏng phục vụ côngtác học tập và thực hành sẽ giúp cho người học có cái nhìn tổng quan về côngviệc thực hành môn Địa văn

Ý nghĩa thực tiễn: Đối với sinh viên Khoa Hàng hải, kỹ năng thực hành

của sinh viên sau khi tốt nghiệp ra trường là một yêu cầu rất quan trọng Nếu

kỹ năng này được trang bị tốt, đầy đủ, khoa học trong quá trình học tập, thìhọc viên sau khi tốt nghiệp ra trường sẽ tiếp cận và thực hiện được ngay cáccông việc kỹ thuật trên tàu biển, nhanh chóng đáp ứng yêu cầu ngành nghề,góp phần tích cực đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đấtnước

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC

HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH MÔN ĐỊA VĂN

1 Cơ sở lý luận trong công tác hướng dẫn thực hành môn Địa văn.

1.1 Vị trí, vai trò, đặc điểm của môn học Địa văn hàng hải

1.1.1 Vị trí, vai trò của môn học Địa văn hàng hải trong ngành Điều khiển tàu biển

Trong thời đại hiện nay, ngành hàng hải trên thế giới nói chung và ở nước

ta nói riêng đang phát triển rất mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao

về giao thông, vận tải đường thủy Giao thông đường thủy không những đápứng nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa mà còn góp phần quan trọng nhằmphát triển giao lưu giữa các quốc gia, mang lại ngoại tệ cho đất nước

Để đảm bảo quá trình vận tải được thuận lợi, an toàn hàng hải luôn là yếu

tố được đặt lên hàng đầu Đóng góp vào việc duy trì an toàn hàng hải, mônhọc Địa văn hàng cung cấp cho sinh viên ngành Điều khiển tàu biển nhữngkiến thức cơ bản và đầy đủ từ những hiều biết cơ bản về hình dạng, kíchthước trái đất, phép chiếu hải đồ, các hệ thống phao đèn và dấu hiệu, tớinhững phương pháp xác định vị trí tàu, thao tác tuyến hành trình hay lập kếhoạch chuyến đi

Các nội dung thực hành của môn học Địa văn hàng hải đều được tiến hànhtại phòng thực hành Hải đồ, nơi cung cấp, rèn luyện cho sinh viên những kỹnăng nghề nghiệp cần thiết cho công việc trên tàu sau này

1.1.2 Đặc điểm môn học, các yêu cầu khi học thực hành môn Địa văn hàng hải trong chương trình đào tạo của trường Đại học Hàng hải

Môn Địa văn hàng hải hiện tại được chia thành ba học phần: Địa văn hànghải I, Địa văn hàng hải II và Địa văn hàng hải III, trong đó:

Địa văn hàng hải I cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản vềhình dạng, kích thước trái đất, các hệ tọa độ, hệ trắc địa trên trái đất, cách xácđịnh phương hướng trên biển cũng như những hiểu biết về các phép chiếu hải

đồ, các hệ thống phao tiêu, và các ấn phẩm hàng hải

Địa văn hàng hải II tập trung cung cấp cho sinh viên các kiến thức vềcác phương pháp xác định vị trí tàu

Địa văn hàng hài III giới thiệu các phương pháp xác định vị trí tàu hiệnđại, cách sử dụng, tính toán thủy triều, các phương pháp dẫn tàu theo đường

đi có lợi và cách lập tuyến hành trình cho tàu

Với những nội dung lý thuyết như trên, yêu cầu thực hành môn Địa văn Hànghải yêu cầu bám sát được nội dung học cũng như nắm bắt thành thạo các kỹnăng nghề nghiệp thực tế công việc trên tàu để sinh viên có thể tự tin khi làmviệc trên tàu sau này Yêu cầu thực hành môn “Địa văn hàng hải” đối với sinhviên ngành Điều khiển tàu biển là phải sử dụng thành thạo các dụng cụ thaotác hải đồ Hiểu được phương pháp và thực hành đầy đủ cách tu chỉnh hải đồ

và ấn phẩm hàng hải Nắm vững nội dung và cách sử dụng hải đồ, tài liệu ấnphẩm hàng hải, nhận dạng được các loại, các hệ thông phao tiêu, lập đượctuyến hành trình cho tàu, sử dụng thành thạo lịch thủy triều Anh và Việt nam

Dự tính được độ cao thủy triều và dòng triều các cảng và eo, kênh trên thếgiới v.v

Để phục vụ cho công tác hướng dẫn thực hành môn học, phòng thựchành Hải đồ được trang bị nhiều dụng cụ, tài liêu, trang thiết bị như: Compa

đo, Compa chì, bút chì, thước vuông góc, thước song song, thông báo hànghải, các tài liệu, ấn phẩm hàng hải, hải đồ Anh, Việt nam, Úc,

2 Thực trạng giảng dạy, hướng dẫn thực hành tại phòng thực hành hải

đồ bộ môn hàng hải.

2.1 Các bài tập thực hành tại phòng thực hành hải đồ bộ môn hàng hải

Trên cơ sở các môn học Địa văn Hàng hải, sinh viên được hướng dẫnthực hành các nội dung tương ứng với phần lý thuyết của môn học Cụ thể,khi thực hành tại phòng thực hành Hải đồ các sinh việc được thực hành cácnội dung chính sau:

+ Bài 1: Giới thiệu dụng cụ thao tác hải đồ

+ Bài 2: Hải đồ và mã kí hiệu hải đồ

+ Bài 3: Giới thiệu về các hệ thống, thiết bị báo hiệu hàng hải

+ Bài 4: Xác định vị trí một điểm trên hải đồ

+ Bài 5: Xác định vị trí, đo hướng và khoảng cách trên hải đồ

+ Bài 6: Thao tác tuyến hành hải dự tính

+ Bài 7: Thao tác tuyến hành trình và xác định vị trí tàu

+ Bài 8: Ấn phẩm hàng hải

+ Bài 9: Tu chỉnh hải đồ

+ Bài 10: Thao tác tuyến hành hải dự tính tổng hợp

+ Bài 11: Hàng hải cung vòng lớn

+ Bài 12: Sử dụng lịch thuỷ triều Anh để dự đoán thuỷ triều

+ Bài 13: Bài tập về thuỷ triều

+ Bài 14: Lập kế hoạch chuyến đi

2.2 Nhu cầu sử dụng phòng thực hành hải đồ trong mỗi năm học

Khảo sát tình hình sử dụng phòng thực hành hải đồ cho hai năm học2012-2013 và 2013- 2014 theo bảng:

Bảng 1.1: Nhu cầu sử dụng phòng thực hành Hải đồ năm học 2012-2013,

2013-2014.

học phần

Số nhómthực hành

Số ca thực hành2012-2013

2013-2014

Kỳ 1

Địa văn hàng hải 2

thời gian học chính của hai học kỳ trong năm học, gần như ngày nào cũng cónhóm thực hành.

Ví dụ:

- Với năm học 2012-2013, thời gian học chính của năm là 30 tuần tương ứngvới 150 ngày (tính 5 ngày học/tuần), số lượt thực hành trong năm là 420

Vậy trung bình có 420/150 = 2,8 lượt thực hành/ngày

- Với năm học 2013-2014 con số này là: 405/150 = 2,7 lượt/ ngày

Nhu cầu thực hành tại phòng thực hành Hải đồ cao cho thấy cơ sở vật chấtphòng thực hành cũng cần được đầu tư, bổ xung thường xuyên nếu không sẽnhanh chóng bị xuống cấp, hư hỏng

2.3 Thực trạng cơ sở vật chất phòng thực hành hải đồ bộ môn hàng hải.

Để phục vụ cho việc thực hành của sinh viên, phòng thực hành hải đồđược trang bị các dụng cụ, trang thiết bị như: Compa đo, Compa chì, bút chì,thước vuông góc, thước song song, các tài liệu ấn phẩm hàng hải, hải đồ Anh,Việt nam, Úc,

Bảng 1.2: Bảng thống kê tài sản phòng hải đồ:

Tủ Hòa Phát Cái 2008 1

Qua bảng kê tài sản phòng thực hành hải đồ trên có thể thấy rõ:

Hầu hết các dụng cụ, ấn phầm hàng hải sử dụng cho việc thực hành đềuđược đưa vào sử dụng từ rất lâu (2003, 2004), với tần xuất sử dụng lớn và ýthực sử dụng của một số sinh viên còn chưa cao, nên thực tế nhiều dụng cụ bị

hư hỏng, nhiều chức năng của các dụng cụ không còn như tình trạng ban đầu

Hình 1.1: Thước song song tình trạng tốt

Hình 1.2: Thước song song đã bị mờ hết các vạch

Hình 1.3: Compa tiêu chuẩn

Hình 1.4: Compa hiện dùng

Hình 1.5 Hải đồ đã cũ và hư hỏng

Các dụng cụ, tài liệu phòng thực hành còn thiếu, chưa đáp ứng đủ nhucầu thực hành, một số dụng cụ được bổ sung thay thế nhưng chưa đúng chủngloại, nhiều hải đồ không đồng bộ

Qua thống kê trên có thể thấy thực trạng cơ sở vật chất chưa đáp ứng đầy

đủ nhu cầu của công tác hướng dẫn thực hành, chất lượng thực hành vì vậychưa cao, nhiều nội dung thực hành sinh viên chỉ được giới thiệu mà khôngđược thực hành do thiếu dụng cụ, hải đồ hay ấn phẩm Việc bổ xung cơ sở vậtchất phòng thực hành hải đồ là một yêu cầu tất yếu nhằm nâng cao chất lượnggiảng dạy thực hành

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng thực hành.

Qua khảo sát, tìm hiểu và đánh giá, các sinh viên sau khi tốt nghiệp vềcác đơn vị công tác còn nhiều lúng túng, không ít các sinh viên còn mất khánhiều thời gian làm quen, học hỏi lại để thực hiện các công việc liên quan đếnthao tác hải đồ, sử dụng các ẩn phẩm hàng hải, hay xác định vị trí tàu bằng địavăn… Điều này chứng tỏ kỹ năng thực hành của sinh viên khi còn trên ghếnhà trường còn thiếu Điều này có thể do nhiều nguyên nhân:

Dụng cụ, tài liệu, ấn phẩm sử dụng trên phòng thực hành còn thiếu nhiều

về số lượng, kém về chất lượng, chưa đúng chủng loại yêu cầu, dẫn đến nhiềunội dung, kỹ năng thực hành không được hướng dẫn cụ thể, nhiều kỹ năng chỉđược giới thiệu, thời gian thao tác của sinh viên cũng lâu hơn, thiếu chính xác

Ý thức học tập của một bộ phận sinh viên chưa cao, nhiều sinh viên chưathực sự thấy được tầm quan trọng của công tác thực hành, vì vậy hay lơ làkhông tập trung nghe giảng hay thực hiện các yêu cầu của giáo viên hướngdẫn

Việc bố trí thời gian thực hành chưa hợp lý, nhiều nhóm được bố trí thựchành khi nội dung lý thuyết của phần thực hành còn chưa được dạy

Phương pháp giảng dạy hướng dẫn thực hành chưa thực sự thống nhất,phù hợp và hiệu quả Đa số giáo viên khi tham gia giảng dạy hướng dẫn thựchành đều theo phương pháp trực quan và hướng dẫn bằng kinh nghiệm thựctiễn là chính, chưa thống nhất được các quy trình hướng dẫn cụ thể dùngchung cho các giáo viên, kết quả là học viên nắm bắt và triển khai vấn đềkhông thống nhất, có nội dung trừu tượng, hiệu quả kém Đây chính lànguyên nhân chính và cũng là đòi hỏi khách quan để đổi mới quy trình hướngdẫn thực hành

2.5 Yêu cầu khách quan phải đổi mới quy trình hướng dẫn thực hành,

nâng cao chất lượng thực hành và các tồn tại cần giải quyết.

Từ phân tích về các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng giảng dạy thựchành cho thấy: việc tăng cường đầu tư cơ sở vật chất, việc đổi mới, thống nhất

về quan điểm, phương pháp, quy trình giảng dạy trong hướng dẫn thực hànhtại phòng thực hành Hải đồ là tất yếu

Đây là một yêu cầu của thực tế, nhằm trang bị những kỹ năng nghềnghiệp cần thiết cho sinh viên, giúp sinh viên ra trường nhanh chóng làmquen và hoàn thành tốt công việc trên tàu

Việc đổi mới các quy trình về hướng dẫn thực hành sẽ thống nhất trongtoàn bộ giáo viên hướng dẫn, trợ giảng về quy cách, thời gian, thời lượng vàtiêu chí đánh giá chất lượng thực hành của sinh viên, đảm bảo quyền lợi và sựbình đẳng được học thực hành cho sinh viên đồng thời là yếu tố khách quanphát huy ý thức trách nhiệm, lòng đam mê nghề nghiệp, đồng thời cũng là đểkiểm nghiệm chất lượng cán bộ giảng dạy, hướng dẫn thự hành

Trong bối cảnh chất lượng giảng dạy và hướng dẫn thực hành của nhàtrường nói chung chưa cao, việc đổi mới về phương pháp, tăng cường ứngdụng công nghệ thông tin, áp dụng và sử dụng các công nghệ, máy móc tiêntiến cũng là một biện pháp và yêu cầu bắt buộc để nâng cao chất lượng giảngdạy hiện nay

Vận dụng các quy trình mới trong hướng dẫn thực hành sẽ tạo sự chínhxác, chắc chắn trong các thao tác, từ đó tránh nhàm chán và gây hứng thú chongười học trong học tập

Tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin vào trong giảng dạy, ứngdụng các phần mềm mới, chuyên dụng vào công tác hướng dẫn thực hành, sửdụng các phương pháp giảng dạy kết hợp sử dụng trình chiếu trực quan, dễtiếp cận và chi phí thấp

Ngoài việc đổi mới quy trình trong hướng dẫn thực hành gắn liền vớithực tế công việc chúng ta cần phải xây dựng các phần mềm mô phỏng đểphục vụ học tập và thực hành của sinh viên được phong phú và sinh độngbám sát được nhu cầu thực tế công việc

Với điều kiện còn hạn chế về cơ sở vật chất của phòng thực hành, việcxây dựng các phần mềm mô phỏng là hết sức cần thiết, đây là công cụ thiết bịphụ trợ với tính trực quan cao để cải thiện việc dạy và học thực hành chophòng thực hành Hải đồ

Tác giả muốn xây dựng phần mềm mô phỏng màn hình RADAR với đầy

đủ các chức năng để sinh viên có điều kiện khai thác sử dụng kết hợp với hải

đồ đi biển giúp sinh viên có thể nhận dạng được mục tiêu và xác định được vịtrí tàu cũng như giải được các bài toán liên quan

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC HỌC TẬP VÀ

THỰC HÀNH MÔN ĐỊA VĂN

1 Giới thiệu về RADAR hàng hải.

1.1 Lý thuyết về RADAR.

RADAR là phương tiện vô tuyến điện dùng để phát hiện và xác định vị trícủa mục tiêu so với trạm radar Vì vậy RADAR được sử dụng rộng rãi trong

cả lĩnh vực quân sự và giao thông Đặc biệt là ngành đường biển và đườngkhông

Thuật ngữ RADAR là viết tắc của Radio Detection And Ranging, tức làdùng sóng vô tuyến để xác định phương vị và khoảng cách tới mục tiêu

Dù các nguyên lý cơ bản của radar được các nhà khoa học Anh và Mỹ pháthiện đầu tiên trong chiến tranh thế giới thứ hai, việc dùng tín hiệu dội như làmột thiết bị hàng hải không phải là một phát minh mới

Trước khi có RADAR, khi hành hải trong sương mù ở gần bờ biển gồ ghề,tàu thuyền có thể thổi một hồi còi, bắn một phát súng, hoặc gõ chuông Khoảng thời gian từ khi phát tín hiệu âm thanh đến khi nhận được tín hiệuphản hồi sẽ chỉ ra khoảng cách từ tàu tới bờ biển hoặc vách đá, đồng thờihướng nghe được tín hiệu dội về cũng cho biết góc phương vị tương đối (gócmạn) của bờ biển so với tàu

Từ khi ra đời đến nay, radar không ngừng được cải tiến, ngày càng đượchoàn thiện Cùng sự phát triển của các ngành khoa học, được ứng dụng thànhtựu về tự động hóa, kỹ thuật điện, cùng với sự phát triển về vô tuyến điện tử;tính năng kỹ thuật, khai thác và hoạt động của RADAR được nâng cao khôngngừng Đến nay với tính ưu việt của nó, tất cả các loại tàu hàng hải trên biểnđều trang bị radar RADAR đã càng ngày càng ngày đi sâu phục vụ đời sống

Với cán bộ hàng hải, để dẫn tàu an toàn cần phải biết chính xác vị trí tàucủa mình và sự chuyển động tương quan với các mục tiêu trên biển RADARsẵn sàng cung cấp những thông tin trên một cách chính xác và nhanhchóngtrong khoảng thời gian rất ngắn để tránh va, xác định vị trí tàu … Từnhững vấn đề quan trọng đó, RADAR đã trở thành phương tiện dẫn đườngchủ yếu và đảm bảo an toàn cho tàu khi hành hải Đặc biệt là khi hành hải ởnơi có mật độ tàu thuyền lớn, hành hải ven bờ, trong sương mù, trong băng,trong đêm tối, khi tầm nhìn xa bị hạn chế…

Đặc biệt loại RADAR phát xung được sử dụng hầu hết trên các tàu biển Nguyên lý hoạt động của RADAR

1.1.1 Nguyên lý chung của RADAR.

Để đo khoảng cách, RADAR xung sử dụng nguyên lý như sau: dùng sóngđiện từ siêu cao tần (sóng radio) phát vào không gian dưới dạng xung radio vàthu lại sóng phản xạ từ mục tiêu trở về

- Lan truyền trong không gian theo đường thẳng

- Tốc độ lan truyền không đổi: C = 3*108 m/s

- Mang năng lượng lớn, gặp mục tiêu sẽ phản xạ trở về

Hình 2.1 Mô tả nguyên lý chung của radar theo sơ đồ khối.

Diễn giải: máy phát tạo ra 1 xung điện từ siêu cao tần, qua chuyển mạch, tới

anten, bức xạ vào không gian Xung radio gặp mục tiêu phản xạ trở

về, qua mạch vào máy thu, qua bộ khuếch đại và sửa đổi tín hiệu cho ta tín hiệu quan sát được trên màn hình.

1.1.2 Nguyên lý RADAR xung.

RADAR được trang bị cho ngành hàng hải, hàng không là loại dùngnguyên lý radar xung Radar có nhiệm vụ phát hiện và xác định tọa độ mụctiêu so với trạm RADAR trong hàng hải, tọa độ xác định bằng hệ tọa độ cựcthông qua khoảng cách và góc

Xung điện: Là đại lượng biến thiên nhanh theo 1 qui luật nhất định (chu

kỳ nhất định), nó được đặc trưng bởi tần số f và bước sóng 

Các đặc trưng của xung radio bức xạ vào không gian đi thám sát mục tiêu:

- Chiều dài xung: x

Nguyên lý phát xung trong radar xung:

Radar phát 1 xung radio trong thời gian x thám sát mục tiêu, sau đó chờxung phản xạ trở về mới phát xung tiếp theo theo một chu kỳ nhất định là Tx.Radar phát sóng hướng nào sẽ thu sóng phản xạ trên hướng đó

Do x << Tx nên cũng có thể coi Tx là thời gian thu xung Tín hiệu phản xạ

từ mục tiêu trở về, qua anten, vào chuyển mạch rồi vào máy thu, khuếch đại,sửa đổi thành tín hiệu điện, đưa sang bộ chỉ báo thành tín hiệu ánh sáng trôngthấy được trên mặt chỉ báo ở vị trí tương ứng với vị trí ngoài thực địa

Để cho máy phát, máy thu và máy chỉ báo hoạt động đồng bộ với nhau,người ta tạo ra các xung chỉ thị từ khối đồng bộ điều khiển toàn trạm radar

Để anten có thể dùng chung cho cả bộ phát và bộ thu, người ta tạo ra bộchuyển mạch anten tách máy phát và máy thu phù hợp lúc phát và lúc thu:

- Ngắt máy thu khi máy phát hoạt động (phát sóng), chống công suấtlớn phá hỏng máy thu

- Ngắt máy phát khi máy thu hoạt động (thu sóng), đảm bảo công suất

đủ lớn để thể hiện thành tín hiệu mục tiêu

a Cơ cấu hiện ảnh của radar:

Trong radar sử dụng ống phóng tia điện tử CRT để thể hiện ảnh các mụctiêu Giả sử tại thời điểm t1 có tín hiệu phản xạ từ mục tiêu trở về, sau khi biếnđổi sẽ tạo trên cathode tín hiệu âm hơn bình thường (tín hiệu dương vào lướiống phóng tia điện tử)  tại thời điểm đó mật độ các tia điện tử bắn về mànhình nhiều hơn, làm điểm sáng sáng hơn lên – đó chính là ảnh của mục tiêu.Khi tia quét đi qua, nhờ có lớp lưu quang nên điểm sáng vẫn còn lưu lại Mộtmục tiêu khác ở xa tâm hơn nên tín hiệu về sau (thời điểm t2) nên ảnh ở xatâm hơn

Anten và tia quét quay đồng bộ, đồng pha Mục tiêu 1 nhỏ, búp phát lướtqua nhanh nên tín hiệu phản xạ trở về nhỏ  ảnh trên màn hình nhỏ Giả sử

có mục tiêu là 1 dãi bờ, tín hiệu phản xạ trở về là 1 dãi sáng liên tục Vậy cácmục tiêu nhỏ thời gian sóng phản xạ ít nên ảnh thể hiện nhỏ & ngược lại

Để tia quét quay đồng bộ, đồng pha với anten, người ta tạo ra ở cổ CRT 1

từ trường xoay bằng cách đưa vào cuộn lái tia để từ trường này điều khiển tiaquét quay đồng bộ, đồng pha với anten

Để tia quét chuyển động từ tâm ra biên, người ta tạo ra xung răng cưa đưavào cuộn lái tia để xung này điều khiển các tia điện tử chuyển động từ tâm rabiên

b Nguyên lý đo khoảng cách:

Radar phát xung radio bắt đầu từ anten lan truyền vào không gian thám sátmục tiêu đồng thời điểm sáng (trên tia quét) cũng chạy từ tâm ra biên mànảnh Khi xung gặp mục tiêu phản xạ trở về thì điểm sáng cũng chạy được 1khoảng trên bán kính của màn ảnh tương ứng tỉ lệ với khoảng cách ngoài thực

tế Tại điểm đó, điểm sáng sẽ sáng hơn lên do có tín hiệu của mục tiêu đưavào cathode của ống phóng tia điện tử Như vậy sóng phản xạ từ mục tiêu về

sẽ gây 1 vùng sáng trên màn hình có hình dáng, kích thước phụ thuộc hìnhdáng, kích thước của mục tiêu.

Do đó chỉ cần nhìn vị trí vùng sáng trên màn ảnh là có thể xác định đượckhoảng cách thực tế của mục tiêu ngoài thực địa Mục tiêu ở xa thì đốm sáng

ở gần biên màn ảnh, ngược lại mục tiêu ở gần thì đốm sáng ở gần tâm nàn ảnh(vị trí tàu ta) Độ sáng của ảnh phụ thuộc mức độ phản xạ của mục tiêu

Nếu gọi t là khoảng thời gian từ khi phát xung và cho đến khi thu đượcsóng phản xạ từ mục tiêu trở về radar, thì khoảng cách từ anten tới mục tiêu

sẽ là:

trong đó: - D: khoảng cách từ radar đến mục tiêu

- t: thời gian truyền sóng

- C: vận tốc truyền sóng trong môi trường

trong đó: d:khoảng cách từ tâm đến vị trí điểm sáng trên màn hình

v: tốc độ dịch chuyển của điểm sáng trên màn hình

Như vậy muốn đo khoảng cách từ tàu ta tới mục tiêu thì chỉ cần đokhoảng cách từ tâm màn hình tới ảnh mục tiêu qua cơ cấu biến đổi tỉ lệ

Nghĩa là ở thang tầm xa khác nhau thì tốc độ tia quét cũng khác nhau

Minh họa điều trên như sau: giả sử có 2 mục tiêu 1 & 2 cùng nằm trên 1 đường phương vị so với tàu ta Khi đó các mục tiêu 1 & 2 sẽ có ảnh tương ứng là I & II trên cùng đường phương vị trên màn hình Các khoảng cách d 1

& d 2 của I & II so với tâm màn hình tỉ lệ với khoảng cách D 1 & D 2 của các

Hình 2.2 Nguyên lý đo khoảng cách.

c Nguyên lý đo góc:

Để đo được góc mạn của mục tiêu, khi anten quay và phát sóng vào khônggian thám sát mục tiêu, thì trên màn ảnh tia quét cũng quay Người ta thiết kếsao cho chúng quay đồng pha và đồng bộ với nhau, nghĩa là anten và tia quét

có cùng tốc độ quay, và khi búp phát trùng mặt phẳng trục dọc tàu thì tia quétchỉ đúng hướng 00 trên mặt chỉ báo

Radar phải cùng lúc bao quát được cả khu vực quanh tàu, và đảm bảo phânbiệt được từng mục tiêu ở các hướng khác nhau khi chúng không nằm dínhvào nhau để thực hiện điều này, người ta thiết kế sao cho anten quay tròn

3600 và có tính định hướng sóng phát: anten radar bức xạ sóng điện từ vàokhông gian có giản đồ phát hình búp (gọi là búp phát radar)

Đặc trưng của búp phát là góc mở ngang n và góc mở đứng đ, nghĩa làcác góc theo mặt cắt ngang và đứng Búp phát radar có n << đ để tập trungnăng lượng vào góc mở đứng đồng thời đảm bảo phát hiện được các mục tiêungay khi tàu lắc Thông thường:

n = 005 ÷ 30

đ = 200 ÷ 300

Hình 2.3 Nguyên lý đo gócGiả sử có 2 mục tiêu 1 & 2 có góc mạn tương ứng 1,2 ngoài thực địanhư hình vẽ Khi anten quay góc chụp vào mục tiêu 1 thì tia quét trên mànảnh cũng quay được góc 1 Do đó ảnh của mục tiêu 1 cũng nằm trên đườngthẳng hợp với mũi tàu góc bằng góc mạn thật 1 của mục tiêu Tương tự, vớimục tiêu 2 ta cũng xác định được góc trên màn ảnh bằng góc mạn ngoài thực

tế 2 của mục tiêu

Như vậy theo nguyên lý trên ta đo được góc mạn của mục tiêu

Độ sáng của ảnh trên màn hình phụ thuộc:

- sự tăng, giảm độ sáng (do người dùng thay đổi)

- sóng phản xạ, khoảng cách tới mục tiêu, thời tiết…

1.2 Thông số kĩ thuật của RADAR.

a Chiều dài bước sóng  :

Người ta chọn bước sóng  (tương ứng tần số f = C/) sao cho thỏa mãncác yêu cầu: sóng truyền thẳng, tập trung năng lượng vào 1 búp phát hẹp, cókhả năng định hướng cao và loại bỏ được ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng

Tuy nhiên để tăng độ phân giải theo khoảng cách thì phải giảm x tức giảm

 (tăng f) Radar ngày nay dùng sóng có bước sóng cm, truyền thẳng toàn bộđối với mục tiêu lớn Thường có 3 loại bước sóng:

 = 10 cm  = 3.2 cm  = 0.8 cm

Bước sóng dài thì tầm tác dụng lớn song độ phân giải kém, trái lại bướcsóng ngắn có tầm tác dụng nhỏ nhưng lại phân giải tốt hơn Vì vậy tùy từngloại radar mà chế tạo theo bước sóng phù hợp Hiện nay radar dùng chủ yếubước sóng 3.2 cm tức có tần số 9400 Mhz

b Chiều dài xung phát  x :

Với các loại radar khác nhau, sẽ có x khác nhau x càng lớn thì nănglượng của xung tới mục tiêu càng lớn, tăng tầm xa tác dụng nhưng giảm độphân giải, tăng bán kính vùng chết Ngược lại, x nhỏ, tầm xa tác dụng nhỏ,giảm bán kính vùng chết nhưng độ phân giải tốt hơn

Ngày nay radar được sản xuất với 2 chế độ xung dài và ngắn, tùy thangtầm xa và yêu cầu thực tế hàng hải mà chuyển chế độ xung phát cho phù hợp.Người ta tạo ra công tắc chuyển đổi chế độ PULSE SWITCH với 2 chế độLONG và SHORT (với một số máy của Nhật thì 2 chế độ này là NORMAL

và NARROW) Thông thường x = 0.01 ÷ 3 s

c Chu kỳ lập xung T X và Tần số lập xung F X = 1/ T X

Chu kỳ lập xung là khoảng thời gian giữa 2 lần phát xung kế tiếp, tần sốlập xung là lượng xung xuất hiện trong một đơn vị thời gian, phụ thuộc vàotốc độ quay của anten

Để thu được sóng phản xạ từ mục tiêu xa nhất (ở thang cự li đang sử dụng)thì trong thời gian thu xung:

Tx  2Dmax/C(do x << Tx nên có thể coi Tx là thời gian thu xung)



Ngoài ra để ảnh mục tiêu luôn hiện rõ và tốt trên màn hình, phải đảmbảo trong 1 vòng quay của anten phải có từ 8  12 xung đập vào mục tiêu(giá trị 8  12 xung được gọi là Nmin) Vậy tần số lập xung tối thiểu:

Fxmin = 6Nmin* n / ng

Như vậy tần số lập xung để phát hiện mục tiêu ở Dmax là:

6Nmin * n / ng ≤ Fx ≤ C / 2Dmax

trong đó: n: tốc độ quay của anten (vòng / phút)

N: số xung đập vào mục tiêu trong một vòng quay của anten

Tần số lập xung của các radar hiện nay: Fx = 400  3200 xung / giâyCông suất phát xung Px là công suất máy

phát phát đi trong thời gian x

Công suất trung bình Ptb của máy phát trong cả chu kỳ Tx

Ptb * Tx = Px * x

Do đó:

a Độ nhạy máy thu P TH.MIN

Độ nhạy máy thu là công suất nhỏ nhất phản xạ từ mục tiêu trở về màmáy thu còn có khả năng khuếch đại lên đưa sang máy chỉ báo thể hiện thànhảnh trên màn hình Độ nhạy máy thu tính theo công thức:

Px

Pt

b Tx

x

q: hệ số phân giải

K: hằng số Bozman (= 1.38 * 10-3 J/độ)

f: độ rộng dãi lọt (dãi thông)

T: nhiệt độ tuyệt đối nơi thu (0K)

Trong máy thu, Pth.min càng nhỏ, độ nhạy càng tốt, radar càng có khảnăng khuếch đại tín hiệu mục tiêu ở xa Một số cách để tăng độ nhạy máy thu:

- Giảm hệ số tạp âm N: thay linh kiện điện tử bằng linh kiện bán dẫn

- Giảm độ rộng dãi lọt f

- Giảm hệ số phân giải q

b Hệ số định hướng của Anten G A

Đại lượng này đặc trưng cho khả năng tập trung năng lượng bức xạ về

1 phía (trong 1 búp phát) của anten radar

Hệ số này phụ thuộc vào góc mở của búp phát (ng và đ)

Ga = 4 / (ng * đ)

Đối với anten khe có chiều dài l, độ rộng d thì ng và đ tính theo:

ng = 70 / l đ = 70 / d

c Tốc độ vòng quanh của Anten: N (Vòng/ Phút).

Tốc độ thường được thiết kế trong các loại anten hiện nay là 18  30vòng / phút Thông thường hay dùng n = 22  24 vòng / phút

1.3 Mục tiêu RADAR.

a Mục tiêu riêng biệt:

Là những mục tiêu nằm riêng biệt với nhau, ảnh của chúng là những điểmsáng riêng biệt trên màn hình

Điều kiện để có mục tiêu riêng biệt:

,

b Mục tiêu nhóm.

Là cụm mục tiêu không phân biệt được về góc và khoảng cách Nhữngmục tiêu này trên màn ảnh sẽ chập lại với nhau không phân biệt được Trongtrường hợp này, để khử ta hạ thang tầm xa và chuyển sang chế độ phát xungngắn

1.4 Máy chỉ báo RADAR.

Máy chỉ báo đặt ở buồng lái, là thiết bị đầu cuối của radar thể hiện mọithông tin cần thiết và đặt toàn bộ các núm nút điều khiển Người sử dụng trựctiếp điều khiển trạm radar lấy các thông số mục tiêu cần thiết Máy chỉ báocho 2 thông số chính của mục tiêu là khoảng cách và góc Máy chỉ báo có cácloại: chỉ báo chuyển động tương đối, chỉ báo chuyển động thật, radar +ARPA

Các yêu cầu với máy chỉ báo:

Hình 2.4 SÔ ĐỒ KHỐ ỐNG PHÓNG TIA ĐIỆN TỬ

a Cơ cấu đo cự ly.

Đo cự li tới mục tiêu là đo khoảng cách tỉ lệ ở màn hình từ tâm tia quétđến ảnh mục tiêu Thường để đo cự li người ta thiết kế cơ cấu đo bằng vòng

cự li cố định và di động

Đo bằng vòng cự ly di động : Đưa một xung vuông dương có thể dichuyễn được trên đường quét, khi tia quét quay ta được một vòng tròn Vòngtròn này có thể thay đổi được bán kính Việc thay đổi bán kính vòng tròn domột nút điều khiển trên mặt máy, quay nút thì bán kính vòng tròn thay đổiđồng thời làm làm thay đổi giá trị của đèn điện tử chỉ thị khoảng cách tênđồng hồ chỉ báo, tương ứng với khoảng cách ngoài thực địa Muốn đo khoảngcách ta điều chỉnh cho vòng tròn này tiếp xúc với mục tiêu và đọc giá trị trênđồng hồ

Đo bằng vòng cự ly cố định : có 2 cách

Cách 1 : người ta vạch trên một tấm mica những vòng tròn đồng tâmhoặc những đường thẳng song song để đo khoảng cách bằng nội suy Tâm củatấm mica được đặt trùng với tâm tia quét của màn hình

Cách 2 : đưa các xung dương cách đều nhau lên tia quét, khi tia quétquay sẽ tạo thành những vòng tròn đồng tâm cách đều nhau để có thể nội suy

ra cự ly

Ngoài ra ở các radar mới ngày nay trên màn hình người ta còn tạo racon trỏ có thể sử dụng để đo khoảng cách đến các mục tiêu

b Cơ cấu đo hướng.

Người ta bố trí thước đo độ( còn gọi là vòng khắc độ hoặc vòngphương vị ) ở mép màn ảnh Thước đo cố định ( vòng khắc độ cố định hoặcvòng phương vị cố định ) cho ta góc mạn ( hay còn gọi là phương vị tươngđối ), thước di động ( vòng khắc độ di động hoặc vòng phương vị đi động )dùng đo phương vị Tùy loại radar mà người ta bố trí 1 hoặc cả 2 loại trên

Ở màn hình radar người ta bố trí thước ngắm cơ khí ( thước song song )hay điện tử ( đường phương vị điện tử – EBL ), chúng xoay được nhờ nútđiều khiển Khi muốn đo hướng đến mục tiêu ta xoay thước ngắm lên mụctiêu và đọc giá trị ở thước đo độ hoặc các đồng hồ chỉ thị

Ngoài ra cũng giống như đo khoảng cách, ở các radar mới nhười ta cũng

có thể sử dụng con trỏ để xác định gía trị này

c Ống phóng tia điện tử.

Ống phóng tia điện tử có nhiệm vụ

biến tín hiệu điện thành tín hiệu ánh sáng

quan sát được trên màn hình

Cấu tạo :

 Cathode K

 Cực điều chế M

 Anode A1 có dạng trụ

 Cuộn dây gây lệch XX, YY có 2 loại là cố định hay quay, nhiệm vụquay tia quét.

 Màn huỳnh quang phát sáng khi điện tử đập vào và giữ lại 1 thờigian

 Điện áp nung khoảng 6 – 12 v

 Đường kính CRT thường khoảng 10 ÷ 16”

d Bộ tạo xung khởi động.

Bộ tạo xung khởi động có nhiệm vụ điều khiển toàn bộ trạm radar hoạtđộng đồng bộ với nhau, đảm bảo các khối quan hệ thời gian chặt chẽ vớinhau Thông thường là bộ blocking tự kích thích tạo xung khởi động từ nhữngdao động hình vuông hoặc trực tiếp từ nguồn nuôi trạm radar

Đồng thời khi đèn hoạt động thì sẽ có dòng lưới ig chạy qua đèn : từđầu + của cuộn 1 qua tụ C, qua đèn rồi về đầu - Dòng lưới sẽ nạp điện cho tụ,đầu âm của tụ đặt vào lưới của đèn

Khi đó có 2 điện áp đặt vào lưới của đèn : + do cuộn 1 tạo ra và – do tụ Cđặt vào Tới lúc nào đó điện áp – sẽ lớn hơn điện áp + làm cho điện áp lướigiảm đến giá trị tới hạn và đèn khóa Vì thế dòng ia mất, điện áp cảm ứng sangcuộn 3 giảm đột ngột Đồng thời khi đó dòng ig mất, tụ C phóng điện quacuộn 1 & Rg Tới 1 lúc nào đó điện áp + đặt vào lưới của đèn lại lớn hơn điện

áp -, đèn lại hoạt động tiếp tục qúa trình tiếp theo

e Bộ gây trễ.

Bộ gây trễ ( bộ trễ xung ) có nhiệm vụ đưa xung khởi động tới các mạch

có yêu cầu xung khởi động ở những khoảng thời gian khác nhau

Có 2 phương pháp tạo trễ :

Đường dây gây trễ gồn các mắt xích LC liên kết với nhau Tín hiệu qua

bộ này sẽ chậm đi khoảng thời gian cần thiết thích hợp cho từng khối

Thời gian trễ xác định theo công thức :

∆t = n

trong đó : n : số mắt xích LC

f Mạch tạo quét.

Mạch tạo quét có nhiệm vụ đưa 1 điện áp có dạng xung răng cưa biếnthiên tuyến tính theo thời gian vào cuộn gây lệch làm tia điện tử chạy từ tâm

ra biên tương ứng với việc xung siêu cao tần đi thám sát mục tiêu rồi phản xạtrở về Mạch này chính là thước đo thời gian Để radar có nhiều thang tầm xa,người ta thiết kế bộ tạo quét có xung răng cưa có độ dài khác nhau tương ứngtừng thang tầm xa Là mạch đo thời gian nên nó phải quét từ khi xung thámsát mục tiêu rời antenna, việc này do xung điều khiển làm đồng bộ phát vàquét Để tạo xung răng cưa người ta dựa vào đường đặc tính nạp điện cho tụ,

nó là đường tuyến tính nên đảm bảo tia điện tử chạy đều

Mạch tạo quét có yêu cầu là đường dặc tính của điện áp phải thẳng vàthời gian quét nghịch của tia quét phải nhỏ Khi tụ điện tích điện thì tia điện

tử cũng bắt đầu dịch chuyển từ tâm

Nguyên lý hoạt động của sơ đồ :

Khi cung cấp nguồn điện +Ea cho mạch đồng thời chưa có xung khởiđộng tới, do có điện áp dương qua Rg đặt vào lưới của đèn nên đèn hoạt động

Khi có xung âm ( rộng bằng đường quét ) đưa tới đặt điện áp âm vàogiữa lưới và cathode, đèn bị khóa Khi đó dòng điện từ Ea qua Ra, C1 về đấtnạp điện cho tụ Điện áp lấy ra trên tụ C sẽ tăng dần theo thời gian Người tathiết kế Ra và C sao cho điện áp này là tuyến tính Điện áp này sẽ được đưaqua khuếch đại để đặt vào cuộn lái tia Khi xung khởi động mất đèn lại hoạtđộng rất mạnh, tụ sẽ phóng điện Thời gian phóng nhỏ tương ứng lúc radarphát xung Khóa K ở đây thay đổi điện dung tụ điện ( C1, C2, C3…) để thayđổi thời gian thu xung Vì vậy khóa K chính là thang tầm xa trên máy.

g Mạch tạo khuếch đại quét.

Xung răng cưa từ bộ tạo quét có năng lượng yếu không điều khiển đượctia điện tử nên phải được đưa qua bộ khuếch đại quét Sau khi qua bộ nàyxung răng cưa có biên độ lớn hơn rất nhiều, đủ năng lượng để điều khiển tiađiện tử Nó được đưa tới cuộn gây lệch Mạch này dùng bán dẫn hay điện tử

h Mạch tạo quét tròn

Nhiệm vụ của mạch tạo quét tròn là làm cho tia quét trên màn ảnh quayđồng bộ, đồng pha với antenna, đảm bảo khi antenna quay được góc  so vớimũi tàu thì tia quét cũng quay góc  so với dấu mũi tàu để mục tiêu hiện đúnggóc so với thực tế Để quay tia quét người ta dùng các sensin làm quay cuộngây lệch hay tạo từ trường quay để quay tia điện tử Quay cuộn gây lệch gọi làphương pháp cơ, tạo từ trường quay là phương pháp điện

Phương pháp cơ ( cuộn gây lệch di động ) :

Thời điểm ban đầu, do được cấu tạo như nhau và làm đồng pha, haimotor quay hệ thống truyền bánh răng làm antenna và cuộn lái tia quay đồng

bộ đồng pha với nhau Khi đó rotor của 2 sensin quay đồng pha vớn nhau, cácsensin cân bằng nên không có dòng trong rotor sensin thu

Nếu vì lý do bên ngoài tác động, motor lai anten quay nhanh lên ( hoặcchậm đi ), 2 sensin quay với tốc độ khác nhau làm cho 2 sensin không còn cân