Устройство для определения акустических параметров донного грунта

801 010583 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Ч 1/3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ИЯ СТВУ ВТОРСКОМУ СВИДЕТ(21) 3364376/18-25 дом блока приема и управления, первый (22) 09. 12.81 ., выход которого подключен к первому входу(46) 07. 04,83. Бюл.13 . регистратора, а второй выход - к входу (72) Ж. М. Булатова, Е. Ф, Дубров, генератора импульсных токов и второму Е. С, Иванов и Н. М. Шагиев входу первого преобразователя аналоговых (71) Научно-производственное обьедине- сигналов, первый вход и выход преобраниеРудгеофизика . зователя кодов соединены с выходом и (53) 550.83(088.8) вторым входом регистратора соответст- (56) 1. Авторское свидетельство СССР венио, о т л и ч а ю щ е е с я тем,559204, кл. ц 01 Ч 1/22, 1975, что, с целью повышения достоверности2. Патент США3355499, определения характера донного грунта, кл. 340-3, опублик. 1971, в него введены второе приемное устрой 3. Авторское свидетельство СССР . ство, второй преобразователь аналоговых по заявке3228626/18-25, сигналов, блок определения акустичес 3 вх кл. 6 01 Ч 1/38, 1980 (прототип). параметров и анализатор акустических (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕ- параметров, причем выход последнего ДЕЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТ соединен с входом. табло отображения, а РОВ ДОННОГО ГРУНТА, содержавшее вход подключен к второму входу преобра. излучатель, генератор импульсных токов, .зователя кодов и к выходу блока опреде., первое приемное устройство, блок прие- ления акустических параметров, первыйма и управления, регистратор, первый вход которого соединен с иакодом перво- преобразователь аналоговых сигналов, го преобразователя аналоговых сигналов, Р преобразователь кодов и табло от браже- а второй вход с выходом второго пре" ния, при этом вход излучателя соединен образователя аналоговых сигналов, пер- . Ю с выходом генератора импульсных токов, вый вход последнего соединен с ъйкодом а выход первого приемного устройства второго приемного устройства, а второй соединен с первым входом первого пре- вход - с вторим выходом блока приемаобразователя аналоговых сигналов и нхо- и управленияИзобретение относится к поисковойи разведочной геофизике и, в :астности,может быть использовано при инженерногеологических исследованиях структурыпород, слагающих дно морей и океанов,5акустическими методами разведки.Известна цифровая геоакустическаястанция для морских исследований, содержащая излучатель, жнератор импульсныхтоков, приемное устройство, блок приемаи управления, регистратор, аналого-цифровой прсобразователь, устройство обработки и накопитель на магнитной лепте.Влок приема и угравления формирует ко- .15мандные сигналы, которые поступают наизлучатель, возбуждающий импульсы давления звукового диапазона частот. Отр 4 жецые волны, поступая ца приемноеустройство, преобразуются в непрерывныеэлектрические сигналы и подаются нааналого-цифровой преобразователь. Бифровые коды сигналов с аналого-цифровогопреобразователя через устройство обработки записываются на магнитную лентуи могут быть использованы для обрабочки на ЭВМ 1 .Указанная станция не позволяет определять акустические пара метры донногогрунта в процессе движения плавсредства,Известны способ и устройство, позволяющие определять коэффициент отра-.жения от морского дна. Устройство включает в себя излучатель, генератор импульсных токов, приемное устройство,блок приема и управления, регистратор 35и определяет по временным индикациямослабление звуковых сигналов при ихотражении от морского дна. Полученнаявеличина потерь фиксируется в аналоговом виде и преобразуется в цифровую 40форму для вывода на дисплей2 ,Недостатками устройства являютсянизкая точность определения величиныпотерь и малая достоверность определения характера донного грунта. 45Наиболее близкой к предлагаемой является цифровая акустическая станция, содержащая излучатель, генератор импульсных токов, приемное устройство,50 блок приема и управления, регистратор, преобразователь аналоговых сигналов,ф блок вычитания коэффициента отражения, анализатор величин коэффициентов отражения, преобразователь кодов и табло отображения, при этом вход излучателя сое динен с выходом генератора импульсных токов, а выход приемного устройства соединен с первым входом преобразователя аналоговых сигналов и входом блокаприема н управления, первый вход которого подключен к первому входу регистратора, а второй вход - к входу генератора импульсных токов и второму входупреобразователя аналоговых сигналов,первый вход и выход преобразователякодов соединены с выходом и вторымвходом регистратора соответственно,В процессе движения плавсредства, накотором установлена цифровая акустическая станция, регистрируется временнойакустический разрез профиля и величиныкоэффициентов отражения от грунта днаводоема. На основе анализа величин коэффкциентов отражения выносится решениео характере грунта3,Недостатком известной цифровой акустической станции является низкая достоверность определения характера донногогрунта, так как для вынесения решенияо характере грунта используется толькоодин акустический параметр.Бель изобретения - повышение достоверности определения характера донногогрунта в процессе движения плавсредства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для определения акустических параметров донного грунта, содержащее излучатель, генератор импульсных токов, первое приемное устройство,блок приема и управления, регистратор,первый преобразователь аналоговых сигналов, преобразователь кодов и табло отображения, при этом вход излучателя соединен с выходом генератора импульсныхтоков, а выход первого приемного устройства соединен с первым входом первого преобразователя аналоговых сигналов и входом блока приема и управленияпервый выход которого подключен к первому входу регистратора, а второй выходк входу генератора импульсных токов ивторому входу первого преобразователяаналоговых сигналов, первый вход и выход преобразователя кодов соединены с выходом и вторым входом регистраторасоответственно, введены второе приемноеустройство, второй преобразователь аналоговых сигналов, блок определения акустических параметров и анализатор акустических параметров, причем выход последнего соединен с входом табло отображения, а вход подключен к второму входупреобразователя кодов и к выходу блокаопределения акустических параметров,первый вход которого соединен с выходомпервого преобразователя аналоговых сиг3 Ю 10 палов, а второй вход - с выходом второго преобразователя аналоговых сигналов, первый вход последнего соединен с выходом второго приемного устройства, а второй вход - с вторым выходом блока приема и управления.На чертеже приведена блок-схема устройства ддя определения акустических параметров донного грунта.Устройство для определения акусти ческих параметров донного грунта со, держит излучатель 1, генратор 2 импульсных токов, первое приемное устрой . ство 3, бдок 4 приема и управления, регистратор 5, первый преобразователь 5 . аналоговых сигналов, преобразователь 7. кодов, анализатор 8 акустических параметров, табло 9 отображения, второе приемное устройство 10, второй преобразователь 11 аналоговых сигналов и 26 . блок 12 определения акустических параметров.Вход излучателя 1 соединен с выходом генератора 2 импульсных токов, а выход первого приемного устройства 3 25 соединен с первым входом первого преобразователя 6 аналоговых сигналов и входом блока 4 приема и управления, первый выход которого подключен к первому входу регистратора 5, а второй вы- Зй ход - к входу генератора 2 импульсных токов и второму входу первого преобразователя 6 аналоговых сигналов. Первый вход и выход преобразователя 7 кодов соединены с выходом и вторым входом3 регистратора 5 соответственно. Выход анализатора 8 акустических параметров соединен с входом табло 9 отображения, а вход подключен к второму входу преобразователя 7 кодов и к выходу блока 1240 ,определения акустических параметров, первый вход которого соединен с выходом первого преобразователя 6 аналоговых сигналов, а второй вход - с выходом второго преобразователя 11 аналоговых сигналов, первыйвход последнего соединен45 , с выходом второго приемного устройства 10, а второй вход - с вторым выходом блока 4 приема .и управления.Устройство для определения акустическихх параметров донного грунта работает следующим образом. Командный импудьс, вырабатываемый блоком 4 приема и управления, возбуждает генератор 2 импульсных токов, элек- И трическая энергия с которого в виде мощного токового импульса подается на иэлу-чатель 1, где происходит преобразование 583 4. электрической энергии в акустическую.Возбуждаемые излучателем 3. упругие колебания распространяются в воде как понормали к поверхности дна, так и в других налравлениях. Отраженные от границраздела слоев донного грунта, колебанияпоступают на первое и второе приемныеустройства 3 и 10, в которых эти колебания преобразуются в электрические сигналы. Причем первое приемное устройство3 принимает колебания, отраженные понормали к поверхности дна, и расположено вблизи излучателя 1. Второе приемное устройство 10 принимает колебания,отраженные под некоторым углом к поверхности дна, и расположено в точке,отстоящей на некотором расстоянии отпервого приемного устройства 3,Электрические сигналы с первогоприемного устройства 3 поступают вблок 4 приема и управления, где онифильтруются и затем фиксируются методом яркостной модуляции на регистраторе5. В результате на регистраторе 5 документируется временной акустическийразрез профиля при движении плавсредства,на котором установлено устройство дляопределения акустических параметровгрунтов дна.Командный импульс, вырайлътваемыйблоком 4 приема и управления, поступаяна генератор 2 импульсных тсков, одновременно поступает и на первый 6 и второй 11 преобразователи аналоговых сигна"лов, в которых производится формирование временных окон для приема излученного и отраженных сигналов. В каждом изпреобразователей 6 и 11 аналоговых сигналов электрические сигналы, поступающие с приемных устройств 3 и 10 соответственно, преобразуются в цифровую фор.му и затем путем последовательного сравнения цифровых кодов выделяются максимальные значения амплитуд излученногои отраже-иых сигналов. Так, в первом преобразователе 6 аналоговых сигналов определяется значение максимальной амплитудй иэлученного сигнала А ци и значение максимальной амплитуды отраженного по нормали к поверхности дна Ао а во втором преобразователе 11 аналоговых сигналов одре дедяется значение максимальной амплитуды излученного сигнала Д ц поступившего на второе приемное устройство 10, и значение максимальной амплитуды отраженного под некоторым углом от поверхности дна сигнала Аоу. Кроме того, в5 10 первом преобразователе 6 аналоговых сигналов производится измерения времени распространяия звуковых колебаний от излучателя 1 до первого приемного устройства 3 Ь и и измерение времени распространения звуковых колебаний по пути излучатель - дно - первое приемное устройство 1 он, а во втором преобразователе 11 аналоговых сигналов производится измерение времени распространения звуковых колебаний от излучателя 1 до второго приемного устройства 10 иу и измерение времени распрост- ранения звуковых колебаний по пути излучатель - дно - второе приемное устройство Ф оу, Цифровые коды максимального значения амплитуд сигналов и коды времени распространения звуковых колебаний из преобразователей 6 и 11 аналоговых сигналов передаются в блок 12 определения акустических параметров, ,в котором по полученным кодам производится вначале определение коэффициентов отражения сигналов по нормали от дна Чи коэффициента отражения сигналов от дна под некоторым углвм М по следующим формулам:ЧАОИ ,И)н А ин. ии К ои 10583 4соотвек:твуюшему времени+ им, + иуСкорость С в выражении (4) можетзадаваться константой, определяемой потаблицам зависимости скорости в водеот солености, температуры и гидростатического давления, либо приниматьсяравной средней величине 1500 мыс.После этого определяется плотностьпороды дна водоема по формуле о ОУ оу ИУчуИУ ОУ с,1-соР 6ранения звуимости от треется по известизлучателем 1 твами 3 и 10 и"д Кин, Кои К иу и оу - коэффициенты передачи излученного и отражен-. ного сигналов. Затем в блоке 12 определения акустических параметров вычисляют угол падения звуковой волны 9. на границу раздела вода ф дно по форму- ле Х "2.оноу -ИУ СО 8 = Ъ) ОН ОУПо вычисленным значениям коэффициентов отражения и косинусу угла падения определяют скорость распростра- нения упругих колебаний в породах дна водоема по формуде где С - скорость распросковой волны в воде.Скорость С в зависбуемой точности вычислному расстоянию междуи приемными устройс 9 О+Ч 14 ВОЬЫ9= СМУ)О-ЧУ )- 15)сО 50 У-и Я О+У Р 5где р - плотность водной среды,В выражении 5) плотность воднойсреды = 1 г/см и при вычислениизадается константой.Цифровые коды вычисленных величинЯн, С и ) иэ блока 12 определенияакустических параметров подаются напреобразователь 7 кодов, в которомуказанные коды преобразуются такимобразом, чтобы вырабатывались сигналыдля регистратора 5, обеспечивающиефиксацию текущих значений Ми, С ив виде штрихов, длина которых пропорциональна соответствующим значениямвеличин Чн, С, ц Д . Кроме того, цифровые коды величин Ч С ииз .блока 12 определения акустических параметров поступают на анализатор 8акустических параметров, где цифровыекоды указанных величин сравниваютсяс предварительно зафиксированнымиграницами изменения акустических параметров донных грунтов с различнымлитологическим составом и относятся ксоответствующему типу донных грунтов,Лнализатор 8 акустических параметров фо вырабатывает сигнал, который поступаетна табло 9 отображения и высвечиваеттранспорант с соответствующим типомгрунта.45Таким образом, в процессе движенияплавсредства, на котором установленоустройство для определения акустическихпараметров донного грунта, на регистраторе 5 документируется временной.акустический разрез профиля, текущие значения величин коэффициента отражения, скорости и плотности донного грунта. Крометого, на табло 9 отображения индицируется изменение характера донного грунтапо профилюПовышение достоверности определенияхарактера донного, грунта по сравнениюс прототипом получается за счет того,что в донном устройстве определение ха7 3.010 МЗ 8рактера донного грунта производится по ме того, три акустических параметратрем акустическим параметрам, а не по:, поэввцпот расчленить доннью грунты Ваодному, как в устройстве-прототипе. Кро- более мелкие геоаиические разности. ЖСоставитель Н. ЖуравлеваТехред Т,Маточка Коррек ф о А. Июь За 5 иал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 едактор А. рол ва каз 2484/36 ВНИИПИ по 113035Подписноетета СССРоткрытийкая наб., д. Тираж 708 осударственного коми ам изобретений и сква, Ж;. Раушс