Параметрический эхолокатор

Ъ СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6 А 1 1815 5 6 01 Я 15/ ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ ССС АТЕНТНОЕ Н(56) Новиков Б,К., РуЧ-нелинейная гистроение, 1981, с,Гренчихин В.катар для исследоПрикладная акувып.10, с,86 - 93. М 18 денко О,В дроакуст с,233 вА Гурск вательск стика, 1щенко В.И. Л,; Судо.,Тил ика" 6.й В,В их це аганр Гидролоей, Вкн,: ог, 1983,КИ И ЭХОЛ О КАТО Р сится к акустическим кации и предназначеьекта и газонасыщензобретения является определения распрерьков по размерам и и коэффициентов отионного определения ых пузь 1 рьков по их 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ПАРАУЕТРИЧЕС (57) Изобретение отно приборам активной ло но для лоцирования об ных областей, Целью повь 1 шение точности деления газовых пузь частотной зависимост ражения, Для дистанц распределения газов размерам, определения частотнои зависимости козффициентов отражения лоцируемых объектов в ПЭ, содержащий генератор гармонических колебаний 1, амплитудный модулятор 2, импульсный модулятор 3, усилитель мощности 4, акустический преобразователь накачки 5, приемный преобразователь 6, приемник эхо-сигналов разностной частоты 7, регистрирующий прибор 8, синхронизатор 9, формирователь прямоугольных импульсов 10, генератор гармонических колебаний 11, введены формирователь пилообразных колебаний 12, и- канальные селективные усилители 13, 23, 24, сумматор 14, усилитель постоянного тока 15, делитель напряжения 16, схемы задержки 17, 20, формирователи прямоугольных импульсов 18, 21, импульсные модуляторы 19, 22, оперативное запоминающее устройство 25, и-канальное нормирующее устройство 26, и-канальный регистрирующий прибор 27. 2 ил.Изобретение относится к акустическимприборам активной локации и предназначено для лоцирования объектов и газонасыщенных областей, а также определенияраспределения газовых пузырьков по размерам в лоцируемых газонасыщенных областях и определения частотной зависимостикоэффициентов отражения лоцируемыхобъектов.Целью изобретения является повышение точности определения распределениягазовых пузырьков по размерам и частотнойзависимости коэффициентов отражения,На чертеже представлена структурнаясхема устройства.Параметрический эхолокатор содержит:1 - генератор гармонических колебаний,2 - амплитудный модулятор,3 - импульсный модулятор,4 - усилитель мощности,5 - акустический преобразователь накачки.6 - приемный преобразователь,7 - приемник эхо-сигналов разностнойчастоты,8 - регистрирующий прибор,9 - синхронизатор,10 - формирователь прямоугольных импульсов,11 - генератор гармонических колебаний,12 - . формирователь пилообразных колебаний,13 - многоканальный селективный усилитель,14 - сумматор,15 - усилитель постоянного тока,16 - делитель напряжения,17 - схема задержки,18 - формирователь прямоугольных импульсов,19 - импульсный модулятор,20 - схема задержки,21 - формирователь прямоугольных импульсов,22 - импульсный модулятор,23 - многоканальный селективный усилитель,24 - многоканальный селективный усилитель,25 - многоканальное оперативное запоминающее устройство,26 - многоканальное нормирующее устройство,27 - многоканальный регистрирующийприбор.Параметрический зхолокатор работаетследующим образом. 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 Непрерывные колебания с выхода генератора 1 гармонических колебаний модулируются по амплитуде широкополосными модулирующими колебаниями в амплитудном модуляторе 2, с выхода которого амплитудно-модулированные колебания поступают на сигнальный вход импульсного модулятора 3, на выходе которого формируются зондирующие радиоимпульсы с требуемой длительностью и скважностью, которые усиливаются усилителем 4 мощности и излучаются в водную среду акустическим преобразователем 5 накачки. В результате нелинейного взаимодействия излучаемых волн накачки с 2 п + 1 эквидистантными частотными компонентами амплитудно-модулированного сигнала в среде формируется высоконаправленное низкочастотное широкополосное параметрическое акустическое излучение из 2 п эквидистантных гармонических составляющих, которым облучается лоцируемая область, содержащая газовые пузырьки. При облучении газовых пузырьков, распределение по размерам которых необходимо определить, широкополосным сигналом, состоящим из 2 п частотных компонент, в результате резонансного рассеяния на газовых пузырьках формируется широкополосный рассеянный эхо-сигнал, состоящий из 2 п частотных компонент, при этом уровни рассеянного широкополосного сигнала на каждой из 2 п частотных компонент зависят от концентрации газовых пузырьков, размеры которых резонансны частотам этих компонент. Рассеянные газовыми пузырьками сигналы принимаются широкополосным приемным преобразователем 6, располокенным на акустической оси акустического преобразователя накачки 5 в его дальней зоне, усиливаются и обрабатываются в приемнике эхо-сигналов разностной частоты 7, с выхода которого информация о расстоянии до лоцируемой области с газовыми пузырьками, ее протякенности и т.п. регистрируется регистрирующим прибором 8, синхроимпульсы с посылочных контактов которого синхронизируют работу всего ПЭ через синхронизатор 9. Широкополосный модулирующий сигнал с эквидистантным спектром из п,частотных составляющих формируется из непрерывных колебаний с частотой Р, образующихся на выходе генератора 11 гармонических колебаний, с помощью формирователя 12 пилообразных колебаний, На выходе последнего формируются непрерывные пилообразные колебания е частотой Е, спектр которых обладает бесконечным рядом гармонических составляющих, необходимое число которых ивыделяется с помощью многоканального селективного усилителя 13 с плавно перестраиваемыми частотами селекции Е, 2 Е, ЗГ, , пГ и коэффициентами усиления соответственно равными 1, 2, 3, , и, с выхода которого и гармонических составляющих с эквидистантным спектром поступают на входы линейного сумматора 14. Широкополосный сигнал с и частотными эквидистантными компонентами с выхода сумматора модулирует по амплитуде гармоническийсигнал с частотой 1 в амплитудном модуляторе 2. Плавная синхронная перестройкачастот селекции многоканального селективного усилителя 13 в соответствии с изменением частоты колебаний Г осуществляется с помощью усилителя 15 постоянного тока и делителя 16 напряжения, Задними фронтами синхроимпульсов запускаются формирователь 10 прямоугольных импульсов. на выходе которого формируются видеоимпульсы длительностью ти, которые управляют работой импульсного модулятора 3, схемы 17 и 20 задержки, участвующие в стробировании зондирующего и рассеянного широкополосных сигналов, формирую, щие на своих выходах видеоимпульсы с 510 15 20 25 ДЛИтЕЛЬНОСтЯМИ Тзадс т р И Тзадс т О, ЗаДНИ ми фронтами которых запускаются формирователи 18 и 21 прямоугольных импульсов, формирующие на своих выходах видеоимпульсы с длительностями тстр 1 и гстр 2, которые поступают на управляемые входы импульсных модуляторов 19 и 22, которые непосредственно осуществляют стробиро вание из всего сигнала, снимаемого с выхода приемника 7 эхо-сигналов разностной частоты, зондирующего и рассеянного широкополосных сигналов, Отселектированные во времени широкополосные сигналы поступают для частотной селекции на входы многоканальных селективных усилителей 23 и 24. с выходов которых отселектированные по частоте, выпрямленные и осредненные в пределах длительности зондирующего импульса х, сигналы поступаютдля приведения уровней рассеянных пузырьками сигналов к уровням зондирующих сигналов на соответствующие входы многоканального нормирующего устройства 26. Поскольку зондирующие и рассеянные сигналы разнесены во времени, то для осуществления операции нормирования зондирующие сигналы предварительно запоминаются в многоканальном оперативном запоминающем устройстве 25. Перед излучением очередного зондирующего сигнала синхронизирующий импульс с выхода синхронизатора 9 сбрасывает запоминаемую на один цикл излучения-приема информацию об уровнях зондирующих сигналов на 2 п эквидистантных частотных компонентах широкополосного акустического излучения, и тем самым подготавлива. ет многоканальное запоминающее устройство к очередному циклу работы, Приведенные уровни рассеянных сигналов, представляющие собой коэффициенты рассеяния или коэффициенты отражения лоцируемых газонасыщенных областей или обьектов, с выходов нормирующего устройства. поступают для дальнейшей документальной регистрации на соответствующие сигнальные входы многоканального регистрирующего прибора 27, синхронизируемого синхроимпульсами с выхода синхронизатора 9, Синхронная перестройка частот селекции многоканальных селективных усилителей 23 и 24 в соответствии с изменением частоты колебаний, генерируемых генератором 11 гармонических колебаний, осуществляется подачей управляющих напряжений с выходов делителя 16 напряжения на соответствующие управляемые входы селективн ых усилителей.По сравнению с прототипом в предложенном устройстве за счет временной и частотной селекции, а также приведения уровней эхо-сигналов к уровням зондирующих сигналов, позволяющих снизить уровни шумов и устранить нестабильность формируемых широкополосных сигналов, обусловленную нестабильностью параметров электронного и акустического излучающих трактов ПЭ, повышается точность определения распределения газовых пузырьков по размерам и частотной зависимости коэффициентов отражения в лоцируемых газонасыщенных областях и объектах.Знание распределения пузырьков по размерам в лоцируемых газонасыщенных областях позволяет судить, например, о типе судна, его скорости, времени. прошедшем с момента прохождения судна в обследуемом районе акватории до момента обнаружения его кильватерного следа, и т.п. Априорное знание частотной зависимости коэффициентов отражения от различных обьектов позволяет сравнением получаемой зависимости с известной классифици- . ровать лоцируемые объекты по их частотной зависимости коэффициентов отражения, что повышает достоверность и надежность получаемой информации о локационной обстановке под водой. Формула изобретения Параметрический эхолокатор, содержащий последовательно соединенные первый1815616 Составитель Ю,КабарухинТехред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко Редактор Заказ 1635 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 генератор гармонических колебаний, амплитудный модулятор, первый импульсный модулятор, усилитель мощности и акустический преобразователь накачки, последовательно соединенные приемный преобразователь, установленный в дальней зоне акустического преобразователя на его оси, приемник зхо-сигналов разностной частоты и регистрирующий прибор, первый формирователь прямоугольных импульсов, выход которого соединен с управляемым входом первого импульсного модуля, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения распределения газовых пузырьков по размерам и частотной зависимости козффициентов отражения, в него введены синхронизатор, вход которого соединен с.выходом первого регистрирующего прибора, последовательно соединенные первая схема задержки, вход которой соединен с выходом синхронизатора, второй формирователь прямоугольных импульсов и второй импульсный модулятор, последовательно соединенные вторая схема задержки, вход которой соединен с выходом синхронизатора, третий формирователь прямоугольных импульсов и третий импульсный модулятор, второй и третий многоканальные селективные усилители, сигнальные входы которых соответственно соединены с выходами второго и третьего импульсных модуляторов, сигнальные входы которых соединены с выходом приемника эхо-сигналов разностной частоты, последовательно .соединенные многоканальное оперативное запоминающее устройство, 5 вход которого соединен с выходом второгомногоканального селективного усилителя, многоканальное нормирующее устройство, второй вход которого соединен с выходом многоканального селективного третьего 10 усилителя, и многоканальный регистрирующий прибор, синхронизируемый вход которого, как и сбрасывающий вход многоканального оперативного запоминающего устройства, соединены с выходом 15 синхронизатора, последовательно соединенные второй генератор гармонических колебаний, формирователь пилообразных колебаний, многоканальный селективный усилитель и многоканальный сумматор, вы ход которого соединен с вторым входом амплитудного модулятора, последовательно соединенные усилитель постоянного тока, вход которого соединен с управляющим выходом второго генератора гармонических ко лебаний, делитель напряжения, первыйвыход которого соединен с управляемыми входами многоканального селективного усилителя, а второй выход - с управляемыми входами второго и третьего селективных мно гоканальныхусилителей, причем первый, второй и третий многоканальные селективные усилители выполнены перестраиваемыми,