Устройство для измерения расстояния

)5 6 01 8 15/08 НИЕ ИЗС) Я ТВУ. ДЛЯ ИЗМЕРЕН ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР1 ОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАК АВТОРСКОМУ СВ(21) 4952853/22 . (2 ) 10.06.91 4. ) 15.03.93. Бюл. М 10 7 ) Северо-Западное азрогеодезическое о ъединение (7 ) А,Н.Духовнер, В.А,Попов и Л,А.Решетов (5 ) Судовые эхолоты, под.ред. А.А.Хребтое , Судостроение, 1982, с, 90-100,Сколник М, Введение в технику радиолакационных систем, М: Мир, 1965, с,113, рюсс.3,11. (5) УСТРОЙСТВОИЯ РАСС 1 гОЯНИЯ (57) Изобретение относится к радиолокации и гидроакустике и может быть использованоэхолотах и высотомерах, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение эффективности контроля малых расстояний. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, генератор 2 треугольного напряжения, автогенератор 3, усилитель 4 мощности. четыре группы контактов 5, 17, 21, 27 переключателя 6,две передающие антенны 7, 19, две приемные антенны 8, 20, усилитель-ограничитель 14, гетеродин 15, инвертор 16, смесители 9, 22, усилители 10, 23, ограничители 11, 24, частотные дискриминаторы 12, 25, индикаторы 13, 26, перераспределитель мощности 18, Расширение функциональных возможностей достигается за счет перераспределения излучаемой мощности в двух направлениях, 5 ил,Изобретение относится к области ради, отехники и гидроакустики и может быть использовано в высотомерах и эхолотах,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение эффективности контроля малыхрасстояний.На фиг. 1 показана функциональная схема устройства изобретения; на фиг, 2 - схема автогенератора и гетеродина ЧМ с "0варикапом; на фиг, 3 - диаграмма направленности излучения в вертикальной плоскости,а) при больших глубинах (высотах),б) при малых глубинах (высотах); " "5на фиг. 4 - изменение частоты во времени визобретении:1 иг - изменение частоты гетеродина,айаг = хогг-о - изменение частоты автогенератора, излученных отраженных колебаний, когда дальность равна нулю,огг 4 о - изменение частоты отраженныхколебаний, когда расстояние не равно нулю;на фиг, 5 - изменение частоты во времени впрототипе;4 г - изменение частоты излучаемых колебаний (автогенератора),1 от - изменение частоть 1 отраженных колебаний. 30Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов 1, генератор треугольного напряжения 2, управляемыйавтогенератор 3, усилитель мощности 4,первая группа контактов 5, ручной переключатель 6, передающую антенну 7, приемнуюантенну 8, смеситель 9, усилитель 10, ограничитель 11, счетчик (частотный дискриминатор)12, индикатор 13,усилитель-ограничитель 14, управляемый 40гетеродин 15, инвертор 16, вторую группуконтактов 17, перераспределитель мощности 18, передающую антенну 19, приемнуюантенну 20, третью группу контактов 21, второй смеситель 22, второй усилитель 23, второй ограничитель 24, второй счетчикчастоты (частотный дискриминатор) 25, второй индикатор 26, четвертую группу контактов 27;Устройство (фиг. 1) состоит из последовательно соединенных генератора прямоугольных импульсов 1, генераторатреугольного напряжения 2, управляемогоавтогенератора 3, усилителя мощности 4,через первую группу замкнутых контактов 5,ручного переключателя 6, передающей антенны 7, ось которой перпендикулярна курсу движения носителя, при этом блоки 1 и 2представляют собой модулятор, а блоки 3 и4 ЧМ передатчик. последовательно соединенных приемной антенны 8, соосной передающей, смесителя 9, усилителя 10, ограничителя 11, частотного дискриминатора 12, индикатора 13, выход генератора прямоугольных импульсов 1 соединен с последовательно соединенными усилителем ограничителем 14, управляемый гетеродином 15, выход которого соединен со вторым входом смесителя 9, второй вход управляемого гетеродина соединен с выходом генератора треугольного напряжения 2, выход усилителя-ограничителя 14 соединен со входом инвертора 16, выход которого соединен со вторым входом автогенератора 3 при переключении первой группы контактов 5 и замыкании второй группы контактов 17, выход усилителя мощности 4 соединен с последовательно соединенными перераспределителем мощности 18, второй передающей антеной 19, ось которой ориентирована по курсу движения носителя, второй выход перераспределителя мощности 18 соединен со входом первой передающей антенны 7, последовательно соединенных второй приемной антенны 20, ось которой ориентирована по курсу движения, третьей группой контактов 21 переключателя 6, второго смесителя 22; второго усилителя 23, второго. ограничителя 24, второго счетчика частоты (частотный дискриминатор) 25, второго индикатора 26, при замыкании четвертой группы контактов 27 переключателя 6, выход гетеродина 15 соединен со вторым входом второго смесителя 22,Устройство работает следующим образом,Оно измеряет средние и малые расстояния (высоты, глубины). На средних расстояниях, ориентировочно от 500 до 10 м измеряют только высоту (глубину). Вторая передающая и вторая приемная антенны отключены, Первая передающая антенна 7 имеет диаграмму направленности излучения, а первая приемная антенна 8 имеет диаграмму направленности приема, ориентированную только в сторону дна или поверхности земли (на фиг. 3 пунктир). Генератором 1 создают прямоугольные импульсы г периода повторения Т г 2 т, которые подают в блок 2, Генератор 1 представляет собой симметричный мульти- вибратор. Генератором 2 создают треугольное напряжение периода Тм = 2 т, которое подают на один из входов ЧМ автогенератор 3 с варикапом. Схема автогенератора с частотной модуляцией при помощи варикапа приведена на фиг, 2.В устройстве изменение частоты осуществляется под воздействиями двух напряже 1802351н й; треугольного и скачкообразного (пряоугольного). Изменение прямоугольного нпряжения осуществляют в каждый полупер од треугольного (Тм/2). Поэтому напряжен е с выхода. генератора прямоугольного 5 н пряжения подают на усилитель-ограничит ль 14; при помощи которого устанавливают н обходимый уровень скачкообразного измен ния напряжения ичерез инвертор 16 пода т на второй вход автогенератора 3. При 10 и мощи автогенератора создают колебания, ч стоты которых меняют(штрих-пунктир фиг, 4 по треугольному закону с пределами девиации 2 Л 1 и скачкообразно, например, на 300 Г. В начале одного полупериода частоту ге н ратора увеличивают на 300 Гц, а в его конце у еньшару на 300 Гц. С автогенератора коле- б ния подают на усилитель мощности 4, зат м в передающую антенну 7, которой их и лучают. 20Излученный сигнал после отражения от поверхности приходит к приемной антенне 8 с задержкой на время т 1 =, где г -2 гСр сстояние, с - скоростьраспространения 25 в лн (пунктир фиг. 4), Чем больше расстоян е до отражающей поверхности, тем больш разность частот. Однако при весьма м лых расстояниях при изменениях только и треугольному закону разности частот 30 в сьма малые, т.е, периоды биений (Т 5) о нь большие, что приводит к необходимос увеличения 2 Ь . Поэтому в устройстве и формационным признаком является. разн сть частот гетеродина 15 и отраженных, 35 Т еугольные изменения частоты гетеродин 15 такие же как у автогенератора 3, Изм нения частоты гетеродина на 300 Гц о ичают по знаку от автогенератора 3 при и мощи инвертора 16. Когда расстояние 40 и иближается к нулю, разность частот равн не нулю, а 300 Гц, Это увеличивает ск рость измерений и позволяет умень-. ш 1 ть 2 ЬгКолебания гетеродина 15 подают на 45 втрой вход смесителя 9, который после смешивания отраженных колебаний (1 от) с ко ебаниями гетеродина (жгет) выделяют Ра НОСТЬ - ЧаСТОТу бИЕНИй Гб = тгет, тот, а ВО. вт рой полупериод треугольного измене НИ Рб = 1 от жгетКолебания частоты биений усиливают ус лителем 10 и ограничивают амплитудные флуктуации ограничителем 11 при помащи счетчика частоты 12 измеряют 55 периоды биений, а при помощи индикатора реистрируют расстояния (глубины, высоты) СТ 12 При нахождении на малых глубинах (высотах), например 10 м, ручным переключателем 6 усилитель мощности подключают к перераспределителю мощности 18. к его выходах подключают первую и вторую передающие антенны, вторую приемную антенну подключают ко второму смесителю, ко второму входу которого подключают гетеродин, Перераспределитель мощности представляет собой, например, трансформатор с одной первичной обмоткой, которую подключают к усилителю мощности 4, и две вторичные, одну из которых подключают к первой передающей антенне 7, а вторую ко второй передающей антенне 19. При этом блоком 18 осуществляется перераспределение мощности, при котором в сторону дна (поверхности аэродрома) направляют 10%, а по курсу 90% мощности блока 4, Диаграмма направленности излучения антенн 7 и 19 и диаграмма направленности приема антенн 8 и 20 приобретает вид фиг. Зб (сплошные линии). Генератором 1 создают прямоугольные импульсы длительности т, периода повторения Т = 2 т , а генератором 2 - треугольное напряжение. Автогенератором 3 создают колебания, частоту которых меняют по треугольному закону, усиливают их по мощности блоком 4, основную часть которой направляют в передающую антенну 19 и только 0,1 общей мощности в передающую антенну 7, Антенной 8 принимают сигнал, отраженный от дна (поверхности земли), смесителей 9. смешивают их с колебаниями гетеродина. усиливают огибающую биений блоком 10, ограничивают амплитудные флуктуации блоком 11, счетчиком частоты 12 измеряют период биений, индикатором 13 регистрируют глубину (высоту), Антенной 20 принимают сигналы, отраженные от объектов, расположенных впереди по курсу и направляют их в смеситель 22, смешивают их с колебаниями гетеродина 15, усиливают колебания частоты биений усилителем 23, ограничивают флуктуации амплитуд ограничителем 24, измеряют периоды биений счетчиком частоты 25, а индикатором 26 регистрируют расстояние до появившегося объекта и создают звуковой и световой сигналы опасности.Устройство (эхолот, высотомер) позволяет осуществить одновременное измерение на двух разных шкалах дальностей (большой по курсу движения и малой по глубине или высоте) без синхронизации моментов начала излучения, Это повышает безопасность плавания (безопасность полетов) и расширяет их функциональные возможности при эффективном использовании мощности, В импульсных системах невоз 1802351можно одновременное измерение на двух . разных шкалах дальностях. Измерения весьма малых расстояний повышают скорость регистрации, что позволяет уменьшить девиацию (полосу частот) по сравнению с прототипом, в котором частоту меняют только по треугольному закону, Это повышает эффективность контроля малых расстояний,Формула и зоб рете н ия Устройство для измерения расстояния, состоящее, из передающего тракта, включающего в себя последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, генератор треугольного напряжения, управляемый автогенератор, усилитель мощности, нормально замкнутые контакты переключателя и передающую антенну, ось которой ориентирована перпендикулярно курсу движения носителя, и приемного тракта, включающего в себя последовательно соединенные приемную антенну, соосную передающей, смеситель, усилитель, ограничитель, частотный дискриминатор и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения эффективности контроля малых расстояний, в него дополнительно .введены перераспределитель мощности, вторая передающая антенна, вторая, третья и четвертая группы нормально разомкнутых контактов переключателя,управляемый гетеродин, последовательно соединенные усилитель-ограничитель, вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, и инвертор, вы ход которого соединен с вторым входом управляемого автогенератора, а также второй приемный тракт, состоящий из последовательно соединенных смесителя, усилителя; ограничителя, частотного дискриминатора и 10 индикатора, при этом вход перераспределителя мощности через нормально разомкнутый контакт первой группы переключателя подключен к выходу усилителя мощности, первый выход перераспределителя мощно сти через вторую группу контактов переключателя соединен с первой передающей антенной, второй выход перераспределите ля мощности подключен к второй передающей антенне, первый вход управляемого 20 гетеродина соединен с выходом усилителяограничителя, второй вход - с выходом генератора треугольного напряжения, а выход- с вторым входом смесителя первого приемного тракта, первый вход смесителя 25 второго приемного тракта подключен черезтретью группу контактов переключателя к второй приемной антенне, а второй вход этого смесителя через четвертую группу контактов переключателя соединен с вто рым входом смесителя первого приемноготракта.1802351 г. 4тавитель Ю,Боковред М.Моргентал дакто ректор М.Керецман оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,Заказ 848 Тираж ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., 4/5