Устройство для измерения коэффициента отражения грунта

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 966636(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 22.12.80 (21) 3223678/18-25с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 151082, Бюллетень Мо 38 Р 1 М. Кп. С 01 У 1/22 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 151082 72) Авторыиз обретен и ов, А,А. Колтуновский и А.Ю. Глушко Б.В Научно-производственное объединение "Гео(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОТРАЖЕНИЯ ГРУНТАвелсумм апде Изобретение относится к геоакустическим и сейсмическим методам разведки и предназначено для определениякоэффициента отражения горных пород,например грунтов дна водоема (морей,рек, озер, бесконтактным способом.Известно устройство для распознавания подводных грунтов, которое содержит излучатель, генератор-синхронизатор, гидрофон, согласующий каскад, блок программного управления,селектор отраженного сигнала, резонансный усилитель, квадратичный детектор с фильтрами нижних частот, ам-.плитудный ограничитель минимума, блокзадержки, блок однократного обнаружения сигнала, одновибратор, управляемый аттенюатор и регулятор 1 1.Недостатками этого устройства являются отсутствие коррекции на не 6 2стабильность амплитуды излученногосигнала .и отсутствие коррекции нарасхождение сигнала, что снижает достоверность распознавания подводныхгрунтов.2Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности являетсяпаратура, которая позволяет опрелять коэффициент отражения отморского дна,ЗО Аппаратура содержит блок управления, усилители иэлученного и отраженного сигналов, селекторы излученного и отраженного сигналов,аналоговые ключи излученного и отраженного сигналов, пиковые детекторы излученного и отраженного сигналов, счетчик времени до отраженного сигнала, аналого-цифрбвой преобразователь, логарифмирующие устройства иэлученного и отраженного сигналов, логарифмирующее, устройство времени до отраженное. го сигнала,логарифмирующее устройство коэффициента передачи приемного тракта и суммирующее устройство.Определение коэФфициента отражения в этой аппаратуре производится аналоговым вычислительным устройством, в котором излученный и отраженный сигналы, глубина моря, коэффициент усиления аппаратуры и затухание упругих колебаний в воде при распрОстранении их до дна и обратно преобразуются в электрические сигналы, пропорциональные логарифмам этихичин. Эти электрические сигналыируются, сумма запоминания аналаговым запоминающим устройством и цифруется айалого-цифровым преобразователем2).Недостатком прототипа является отсутствие коррекции на расхождение из; -лученного сигнала, снижающее точностьизмерения коэффициента отражения. Этообъясняется тем, что при работе с геоакустической аппаратурой на профиле 5излучающее устройство спускается с од.ного. борта судна, а приемное устройство - с другого борта судна, причем,чтобы уменьшить уровень шумов суднав приемном устройстве, приемное и из," 10лучающее устройства буксируются нагибких кабелях, длина которых можетбыть от десятков до сотен метров,По.- этому излучающее и приемное устройства в процессе буксировки могут перемещаться независимо друг от другакак в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. При этом расстояние между ними может случайным образом изменяться в пределах до + 40,особенно в моменты изменения курсаи скорости судна. Изменение расстояния между излучающим и приемнымустройствами приводит к изменениюамплитуды излученного сигнала в приемном устройстве из-за расхожденияупругих колебаний. Изменение амплитуды излученного сигнала.при изменениирасстояния между излучающим и приемным устройствами приводит к дополнительной ошибке при определении коэффициента отражения, Кроме того, логарифмическая часть аналогового вычислительного устройства имеет низкуюточность и подвержено нестабильностипараметров при изменении температуры 35окружающей среды,Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициента отражения и устранение зависимости от температуры окружающей среды. 403 оставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения коэф, фициента отражения грунта, содержащее блок управления, усилители иэлученного и отраженного сигналов, селекторы излученного и отраженного .сигналов, аналоговые ключи излученного и отраженного сигналов; пиковыедетекторы .излученного и отраженногосигналов, счетчик временного интервала до отраженного сигнала и аналого-цифровой преобразователь, введенысчетчик временного интервала до излученного сигнала, устройство коррекции на расхождение излученного сигнала, коммутатор сигналов, устройство 55деления кодов, схема ИЛИ, первый ивторой преобразователи код - напряжение знакопеременного сигнала, причемустройство коррекции на расхождениеизлученного сигнала по сигнальному 60, входу соединено с усилителем излученного сигнала, по входу управлениясо счетчиком временного интервала доизлученного сигнала, по выходу подключено ко входу пикового детектора иэлученного сигнала, счетчик временного интервала до излученного сигнала по первому входу соединен с блоком управления, по второму входу с селектором излученного сигнала, коммутатор сигналов по первому входу управления соединен с выходом селектора излученного сигнала .и первым входом схемы ИЛИ, по второму входу управления соединен с выходом селектора отраженного сигнала и вторым входом схемы ИЛИ, по первому сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора излученного сигнала, по второму сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора отраженного сигнала, а по выходу соединен с сигнальным входом аналогоцифрового преобразователя, вход запуска аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом схемы ИЛИ, выход аналого-цифрового преобразова- теля соединен с первым входом устройства деления кодов, второй вход которого соединен с селектором излу 1 ченного сигнала, а выход - со входом управленияпервого преобразователя код-напряжение знакопеременного сигнала, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя отраженного сигнала, а выход - с входом второго преобразователя код - напряжение знакопеременного сигнала, по вхоцу управления соединенного со счетчиком временного интервала до отраженного сигнала, а по выходу - с сигнальным входом аналогового ключа отраженного сигнала.При этом устройство коррекции на расхождение излученного сигнала выполнено в виде преобразователя код - напряжение знакопеременного сигнала. На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения коэфФициента отражения.Устройство для измерения коэффициента отражения содержит блок 1 .управления, генератор 2 импульсных токов, излучатель 3, приемное устройство 4, усилитель 5 отраженного сигнала, первый преобразователь 6 код - напряжение знакопеременного сигнала, второй преобразователь 7 код - напряжение знакопеременного сигнала, аналоговый ключ 8 отраженного сигнала, пиковый детектор 9 отраженного сигнала, селектор 10 излученного сигнала, схему ИЛИ 11, селектор 12 отраженного сигнала, счетчик 13 временного интервала до отраженного сигнала, счетчик 14 временного интервала до излученного сигнала, коммутатор 15 сигналов, усилитель 16 иэлученного сигнала, устройство 17 коррекции на расхождение излученного сигнала, аналоговый ключ 18 излученного сигнала, пиковый детектор 19 излученного сигнала, ана1А ииьл где У - коэффициент отражения,В - масштабный коэффициент,А- амплитуда отраженного сигнала,Ьс :- временный интервал, измеренный от момента излучения до вступления отраженной волны, 1А - амплитуда излученного сигнала ,ьс- временной интервал, измеренный от момента излучения до вступления излученной волны.Блок управления 1 вырабатывает тактовый импульс, который запускает генератор 2 импульсных токов, счетчики 13 и 14 и селекторы 10. и 12. Токовый импульс с генератора 2 импульсных токов подается на излучатель 3, -где преобразуется в импульс упругих колебаний. На приемное устройство 4 поступает прямой излученный импульс упругих колебаний и импульс, отраженный от дна. В приемном устройстве 4 эти импульсы преобразуются в электрические сигналы. Излученный сигнал с выхода приемного устройства 4 поступает навход усилителя 16, с выхода которого подается на вход селектора 10 и вход устройства коррекции 17. ,"електор 10 по первому вступлению измученного сигнала вырабатывает им,1 ульс, который останавливает счетчик 14. В этот же момент импульс со вто-. рого выхода селектора 10 открывает аналоговый ключ 18. Прн остановке . счетчика 14 на нем устанавливается код, пропорциональны временному интервалу до излученного сигнала ас , Амплитуда излученнаго сигнала при прохождении его через устройствокоррекции 17 умножается на коэффициент передачи, пропорциональный Ь С . С выхода корректора 17 излученный сигнал через открытый аналоговый ключ 18 поступает на пиковый детектор 19, где амплитуда излученного сигнала запоминается, а затем по команде из селектора 10 через коммутатор 15 сигналов подается на вход аналого-цифрового преобразователя 20. Аналого-цифровой преобразователь 20 преобразует амплитуду излученного сигнала, пропорциональную Аи Си, в цифровой код, который с выхода аналого-цифрового преобразователя поступает на устройство 21 деления кодов, где осуществляется операция деления кода масштабного коэфлого-цифровой преобразователь 20,устройство 21 деления кодовАлгоритм работы устройства для измерения коэффициента отражения сле- дующий фициента В на код, пропорциональныйА,дс . С выхода устройства 21деления кодов цифровой код, пропорциональный В/А д си, подается напсрвый преобразователь 6. Отраженныйсигнал с выхода приемного устройства4 через усилитель 5 поступает на преобразователь 6 и селектор 12, которыйпо первому вступлению отраженногосигнала вырабатывает импульс, остаО навливающий счетчик 13. В этот же момент импульс со второго выхода селек .тора 12 открывает аналоговый ключ 8.При остановке счетчика 13 на немустанавливается код, пропорциональ 5 ный временному интервалу от моментаизлучения до первого вступления отраженного сигнала. Амплитуда отраженного сигнала при прохождении его через первый преобразователь 6 умножается на коэффици нт передачи, пропорциональный В/Адс и . С выхода преобразователя 6 отраженный сигнал поступает на второй преобразователь 7,где амплитуда отраженного сигналаумножается на коэффициент передачи,пропорциональный Ьй р . Таким образом, с выхода преобразователя 7 навход аналогового ключа 8 поступаетотраженный сигнал, амплитуда которого пропорциональна В дотр/А лдиЭлЭтот сигнал через открытый аналого"вый ключ 8 подается на пиковый детектор 9, где его амплитуда, равнаякоэффициенту отражения, запоминается,а затем по команде, поступающей через схему ИЛИ 11 на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 20 изселектора 12, через коммутатор сигналов 15 подается на сигнальный входаналого-циФрового преобразователя 2040 Аналого-цифровой преобразователь 20преобразует поступающее напряжение,пропорциональное коэффициенту отражения, в цифровой код.Цифровой выход аналого-цифрового45 преобразователя является выходомвсего устройства для измерения коэффициента отражения,Использование новых элементовсчетчика временного интервала доу излученного сигнала и устройства коррекции на расхождение излученногосигнала, выгодно отличает предлагае.мое устройство для измерения коэффициента отражения, так как позволяетисключить ошибку, связанную с изменением амплитуды иэлученного сигналав приемном устройстве из-за нестабильности расстояния между излучателем и приемным устройством.Введение устройства деления кодов,о коммутатора сигналов, схемы ИЛИ, первого и второго преобразователя код -напряжение знакопеременного сигнала,выполненных на элементах цифровойтехники, позволяет повысить точность65 вычисления коэффициента отражения ирезко снизить зависимость вычисленияот температуры.Формула изобретения1. Устройство для измерения коэф- Ъ фициента отражения грунта, содержащее блок управления, усилители иэлученного и отраженного сигналов, селекторы иэлученного и отраженного сигналов, аналоговые ключи излученно О го и отраженного сигналов, пиковые, детекторы иэлученного и отраженного сигналов, счетчик временного интервала до отраженного сигнала и аналогоцифровой преобразователь, о т л и - 15 ч а й щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения коэффициента отражения и устранения зависимости от температуры окружающей среды, введены счетчик временного ин О тервала до излученного сигнала, устройство коррекции на расхождение изч лученного сигнала, коммутатор сигналов, устройство деления кодов, схема . ИЛИ, первый и второй преобразователи код - напряжение знакопеременного сигнала, причем устройство коррекции на расхождение излученного сигнала по сигнальному входу соединено с усили- телем излученного сигнала, по входу управления - со счетчиком временного интервала до иэлученного сигнала, по выход подключено ко входу пикового детектора излученного сигнала, счетчик временного интервала до излученного сигнала по первому входу соеди нен с блоком управления, по второму воду - с селектором излученного сигнала, коммутатор сигналов по первому входу управления соединен с выходом селектора излученного сигнала и пер О вым входом схемы ИЛИ, по второму вхс ду управления соединен с выходом селектора отраженного сигнала и вторым входом схемы ИЛИ, по первому сигнальному входусоединен с выходом пикового детектора,излученного сигнала, по второму сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора отраженного сигнала, а по выходу соединен с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя, вход запуска аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом схемы ИЛИ, выход аналого-цифрового преобразователя соедкнен с первым входом устройства. деления кодов, второй вход которого соединен с селектором иэлученного сигнала, а выход - со входом управления первого преобразователя код - напряжение знакопеременного сигнала сигнальный вход которого соединен с выодом усилителя отраженного сигнала, а выход - со входом второго преобразователя код " напряжение энакопеременного сигнала, по входу управления соединенного со счетчиком временного интервала до отраженного сигнала а по выходу - с сигнальным входом аналогового ключа отраженного сигнала.2. Устройство по п. 1,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство коррекции на расхождение иэлученного сигнала выполнено в виде преобразова.- теля код - напряжение знакопеременного сигнала. Источники информации,принятые во внимание.при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 856827, кл. С 01 0 1/00, 1979. 2. Патент СПА. Р 3555499,кл. 340-3, опублик. 1978 (прототип).