Устройство для определения расстояния до объекта

ОП И С ИЗОБР Союз СоветскихСоциалистических еспубл ЖК АВТОРСКОМУ 1) Дополнительное к авт 2) Заявлено 15,08,77(21 присоединением заявк Государственный ком ите СССР ио делам изобретений и .открытий23) Приоритет -Опубликовано 05,1 публикова 72) Авторы изобретен огребенник и Е. В. Ярошев И, В, Петрушк ут АН Украинской СС изико-механический ин4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ. ДО ОБЪЕКТА 2Из обрет ени е от нос итс я к т ех ник е сигналов, излучаемых объектом, от определения расстояний с помощью расстояния до объекта. электрических, магнитных акустичес- Цель предлагаемого изобретенияких и т.п. методов, к технике опре- расширение функциональных возможнос-, деления местоположеиия скрытых масс. тей, заключающееся в определении расИзвестны устройства для определе- стояния до объекта при произвольных ния расстояния до объекта, основан- значениях степенного коэффициента ные на измерении времени запаздывания распространения и экспоненциального электромагнитных или акустических коэффициента затухания сигналов, изволн, содержащие приемную и излучаю- лучаеьых объектом в однородной среде. щую антенны, коммутатор прием-пере- Для этого устройство дополительдача , задающий генератор импульсов, но содержит первый и второй иммитатоприемное устройство и индикатор 1), ры, анализатор спектра,первое, вто"Недостатком известных устройстврое, третье, четвертое, пятоешестое является невозможность измерения ма и седьмое запоминающие устройства, лых расстояний, первое и второе делительные устройст-Наиболее близким по технической ва, устройство вычисления логарифма,1сущности является устройство для оппервое и второе множительные устрбйстределения расстояния до проводника, ва, блок синхронизации, задающий геобтекаемого переменным током, содер нератор, первый и второй вспомогатель- кащее приемные датчики, входной и вы- ные входные,коммутаторы, коммутатор ходной коммутаторы; указывающий при первого имитатора, коммутатор второбор, управляемый делитель, нуль-орган, го имитатора, первое и второе устрой- источник опорного сигнала и блокуп ства вычисления корня, множительноРавления коммутаторами 21. .25 делитеяьное устройство и блок упраВНедостатком известного устройства ления, выходньЭи коммутаторами и устявляется то, что оно позволяет опре- . ройствами вычисления корня, причем делять расстояние до объекта только, первый и второй имитаторы сигналов прйобратно:пропорциональной первой объекта расположены на одной прямой степени зависимости интенсивностей30 с двумя приемными датчиками и объекНапряженность магнитного поля одиночного проводника в плоскости, пер пендикурярной оси проводника, падает том на определенных Фиксированныхрасстояниях от них, а выходы ближнего и дальнего приемных датчиков подсоединены одновременно к первому ивторому входным коммутаторам.и к входам первого и второго вспомогательных входных коммутаторов, выходы которых через первое, второе, третьеи четвертое запоминающие устройства,первое и второе делительные устройства подсоединены к входам первого множительного устройства. Выход дальнего приемного датчика через второйвходной коммутатор, анализатор спектра, блок синхронизации подсоединен куправляющему входу задающего генераора, выход которого одновременно при."5соединен к блоку управления входнымикоммутаторами и через коммутаторы пер"вого и второго имитаторов к входампервого и второго имйтаторов, а выходы блока управления входными коммута-,20торами подсоединены к управляющим входам первого и второго входных коммутаторов и к управляющим входам первогои второго вспомогательных входных коммутаторов. Выход первого делительного 25устройства подсоединен ко второмувходу первого входного коммутатора,Выходы первого входного коммутаторачерез пятое и шестое запоминающиеустройства подсоединены к обоим входам второго множительного уствойства,выход которого одновременно присоединен к входу первого устройства вычисления корня и к одному из входовпервого выходного коммутатора, на - 35другой вход которого подсоединен выход первого устройства вычисления;.корня. Выход второго входного коммута-,"тора подключен ко входу седьмЬго заРоминающего устройства, а выход седь" 4 ОМого запоминающего устройства подКлючен параллельно ко входу второгостройства вычисления корня и к одно 4Му из входов первого выходного комМутатора, к другому входу которогойодсординен выход второго устройствавычисления корня. Выход второго выходного коммутатора подсоединен к одФМому из входов вычнтающего устройства,Надругой вход которого, через второфусилитель, подключен выход первоговыходного коммутатора, одновременновыход второго выходного коммутатораи выход источника опорного сигналаПодключены ко входам перемножения,/множительно-делительного устройства, 55ко входу частного которого подсоеди- .нен выход вычитающего устройства. Выход первого множительного устройствачерез устройство вычисления логарифма,первый усилитель к управляющему входу )блока управления выходными коммутатора-ми и устройствами вычисления корня,выходы которого подсоединены к управ.ляющим входам первого и второго выХОднвх"кбммутаторов и к управляющим устройств вычисления корвходамня,На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит первый имитатбр 1,второй имитатор 2,ближний приемный датчик 3, дальний приемный дат-чик 4, коммутатор 5 первого имитатора,коммутатор б второго имитатора, второй вспомогательный входной коммутатор 7, первый вспомогательный входнойкоммутатор 8, первое запоминающее устройство 9, второе запоминающее усройство 10, третье запоминающее устройство 11, четвертое запоминающее устрой-,ство 12, второе делительное устройство 13, первое делительное устройство14, первое множительное устройство 15,устройство 16 вычисления логарифма,первый усилитель 17, второй входнойкоммутатор 18, анализатор 19 спектраблок 20 синхронизации, задающий генератор 21, блок 22 управления входнымикоммутаторами, первый входной коммутатор 23, пятое э апоминающее устройство 24, шестое запоминающее устрбйство25, второе множительное устройство 26,седьмое запоминающее устройство 27,первое устройство 28 вычисления корня,второе устройство 29 вычисления корня, блок 30 уПравления устройствамивычисления корня и выходными коммутаторами, второй выходной коммутатор 31,первый выходной коммутатор 32, второйусилитель 33, вычитающее устройство34, источник 35 опорного сигнала, Множительно-делительное устройство 36,Принцип действия устройства поясняется следующим, Как известно, в различных областях техники зависимостьинтенсивностей сигналов от расстояниядо объекта в однородной среде представ-ляется в виде: где1 - интенсивность сигнала от объекта на входе приемного датчика;г - расстояние от объекта до точки измерения;к - постоянный коэФфициент, определяющий природу излучателя исреды;Ь - коэффициент распространения;б- - коэффициент затухания;6 - декремент затухания,-сО"Например, интенсивность акустической волны уменьшается с расстояниемв однородной среде по зависимости (1).В электрораэведке ближней зоны составляющие векторов электрического и магнитного диполей имеют вид уровня (1),гдеп=2-:3(4)40 65 обратно пропорционально первой степени расстояния до него (п=1 о 6 =О),Коэффициент распространения сигнала в зависимости от типа источника,сигнала, среды, исследуемой эоны вобщем случае может принимать любоеположительное значение,Если два приемных датчика расположить на определенном расстоянии другот друга на одной прямой с объектом,то выходные сигналы этих датчиковбудут: г - расстояние от объекта до ближнего датчика;1 - расстояние между приемнымидатчиками,В предлагаемом устройстве два приемных датчика и два .имитатора сигналов объекта расположены на однойпрямой с объектом на определенныхфиксированных расстояниях друг от другй, причем г больше г, где г 1 -рас-стояние от первого имитатора до ближнего датчика, а г 2 - расстояние от 30второго имитатора до ближнего датчика,Используя отношение сигналов 3 и3, принятых от первого имитатора,на выходах ближнего и дальнего прием2ных датчиков легко определить декре-темент затуханиями Зависимость расстояния от объектадо ближнего датчика, определяемая иэуравнений (2), (3), (4), имеет вид:Как видно иэ уравнения (5), для оп.ределения расстояния до объекта не",обходимо предварительно определениекоэффицйента распространения,Определение расстояния до объектав предлагаемом устройстве происходитв три такта, задаваемых блоком 22 управления входными коммутаторами. 55В первом такте сигнал сд объектаиэ ближнего приемного датчика 3 поступает на один из входов первоговходного коммутатора 23, к одному иэ,выходов которого подключено пятое 60запоминающее устройство 24, Сигналот объекта из дальнего приемного дат,. чика 4 поступает на вход второго входного коммутатора 18, Сигнал с выхода входного коммутатора 18 одновременно поступает на вход седьмого запоминающего устройства 27 и на вход анализатора 19 спектра, Выход анализатора 19 спектра через блок 20 синхронизации управляет работой задающегогенератора 21, так, что последнийгенерирует сигналы с частотой, равной частоте сигналов от объекта.Во втором такте, задаваемом блоком 22 управления входными коммута",торами, который управляется входны-.ми сигналами задающего генератора 21,вход первого имитатора 1 подключает.ся через коммутатор первого имитатора 5 к выходу задающего генератора21, Имитатор 1 излучает в пространство сигналы с частотой, равной частоте сигналов от объекта, Одновременноблок 22 управления входными коммутаторами включает первый вспомогательный входной коммутатор 8, Выходные сигналы ближнего и дальнего датчиков 3 и 4, наводиые от первогоимитатора 1, через первый вспомогательный входной коммутатор 8 поступают на третье и четвертое запоминаю"щие устройства 11 и 12, с выходовкоторых они поступают на входы первого делительного устройства 14, Выходной сигнал первого делительного,устройства поступает на один из входов первого множительного устройства15 и на второй вход первого входного коммутатора 23, Один из выходовпервого входного коммутатора 23 под"ключен ко входу шестого запоминающего устройства 25В третьем такте вход второго имитатора 2 подключается через коммутатор второго имитатора б к выходузадающего генератора 21. Второй имитатор 2 излучает в пространство сигналы с частотой равной частоте сигна 12 лов от объекта, Одновременно блок,2управления входными коммутаторами включает второй вспомогательный входной коммутатор 7, Выходные сигналы ближнего и дальнего датчиков 3 и 4, наводимые от второго имитатора 2, через второй вспомогательный входной коммутатор 7 поступают на первое и второе запоминающие устройства 9 и 10 с выходов которых они поступаютФна входы второго делительного устойства 13, Выходной сигнал второго делительного устройства 13 поступа роет на второй вход первого множительного У стройства 15. Выходной сигнал перво" го множительного устройства 15 поступает на вход устройства 16 вычисления логарифма, Полученный сигнал усиливается первым усилителем 17, постоянный коэффициент усиления которого функционально зави"ит от расстояния между приемными датчиками 3 и 4 и расстояния между первым и вторым имитаторами 1 и 2 и ближним к объектудатчиком 3, Выходной сигнал усилите-.Выходные сигналы пятого и шестого ля 17 равен:запоминающего устройств 24 и 25 поступают на оба входа второго множительного устройства 26, выход которогоодновременно подключен ко входу пер 5 вого устройства 28 вычисления корня ик одному из входов первого выходногоКоммутатора 32, а выход первого устгде ройстна 28 вычисления корня подключенК- коэффициент пропорциональнос- К другому входу первого выходного комти; мутатора 32. В это же время сигнал с1 иЗЗ - интенсивности сигналов на вы- выхода седьмого запоминающего устрой 2ходах ближнего и дальнего ства 27 поступает на второе устройстприемных датчиКов 3 и 4, при- во 29 вычислений корня и на один изнятых от имитатора 2; входов второго выходного коммутатора3 3- интенсивности сигналов на вы 31, а выход второго устройства 29ходах ближнего и дальнего при- вычисления корня подключен к другомуемных датчиков 3 и 4, принятых входу второго выходного коммутатораот имитатора 1, 31, Выходной сигнал первого выходноВыходной сигнал усилителя 17, про- го коммутатора 32 усиливается вторымпорциональный коэффициенту распростра- усилителем 33, постоянный коэффициентнения, управляет работой блока 30 уп- усиления которого зависит от расстоя"равлейия выходными коммутаторами "и уст ния между первым имитатором 1 и ближройствами вычисления корня. ним датчиком 3, Выходные сигналы второго выходного коммутатора 31 и втоЗатем насту 11 ает первый такт работы рого усилителя 33, соответственно,устройства, равны:151 п (1):к к у 1 г 1.,г 1 иых ьэ эгзь(ээКв,КгК КК К К К КгдеК - коэффициент преобразованияЭ 2 Ьк - коэффициент преобразования втоближнего датчика 3;. рого множительного устройстК - коэффициент преобразования ва 26;4дальнего датчика 4 35 К - коэффициент преобразованияК - коэффициент преобразования пер 21седьмого запоминающего устроййого вспомогательного входного ства 27;К - коэффициент преобразования пер% . юкбммутатора по входу 1) К - коэффициент преобразования втоМ8рого выходного коммутатора 31;ного вспомогательного входно-,40 К - коэффициент преобразования пер 5 гго коммутатора по входу 2; вого выходного коммутатора 32;К - коэффициент преобразования К - коэффициент преобразования втсЭЪтретьего запоминающего устрой- рого усилителя 33.ства 11; Выходной сигнал первого усилителяК - коэффициент преобразования чет17 пропорциональный коэффициенту расФ/вертого запоминающего устройст- пространения и, через блок 30 управлева 12;, ния выходными коммутаторами и устройстК - коэффициент преобразованйя пер- вами вычисления корня, управляет рабойвого делительного устройства той первбго и второго выходных комму14 по входу 1; 50 "таторов 32 и 31 и устройствами 28 игК - коэффициент преобразования пер вычисления корня так, что в слувого делительного устройства чае п = 1,=1, т,е. в случае обрат 14 по входу 2;но пропорциональной зависимости перК - коэффициент преобразований вто- вой степени интенсивности сигнала от8 ;рого входного коммутатора 18 ;расстоянйя на входы перзого и второ". ,55К - коэффициент преобразования пер- го выходных коммутаторов 32 и 31 по"вого входного коммутатора 23ступайт сигналы с выходов второгопо входу 1;множительного устройства 26 и седьК - коэффициент преобРазовайия пер моГо запоминающего устройства 27, авого входного коммутатора 23в других случаях поступают выходныепо входу 2сигналы -устройств 28 и 29 вычисленияК"- коэффйциент преобразованияпя" :корня, причем берется корень и-ойтого запомйнающего устройст- степени.ва 24; Выходйые сигналы второго выходно"%5- коэффициент преобразования шес-. го коммутатора 31 и второго усилитетого запоминающего устройства 25 Ю ля 33 поступают на входы вычитающе10 702335 го устройства 34 и одновременно выходной сигнал второго выходного коммутатора 31 поступает на один иэ. входон перемножения множительно-делительного устройства 36, на другойвход перемножения которого поступает 5 ни419 и г/20 ф 11 и /( ъ гъ г 4 25 26 1) ь 4% гч гизлучаемых объектом в однороднойсреде, оно дополнительно содержитпервый и второй имитатора сигналовобъекта, коммутатор первого имитатора, коммутатор нторого имитатора, ,анализатор спектра, блок синхронизации, задающий генератор, первоеВторое, третье, четвертое, пятое, шестоеи седьмое запоминающее устройства,первое и второе делительные устройст"ва, первое и второе множительные устройства, устройство вычисления логарифма, первый и второй вспомогательные входные коммутаторы, первое ивторое устройства вычисления корня,нычитающее и множительно-делительноеустройства, блок управления выходными коммутаторами и устройствами вычисления корня, причем первый и второй имитаторы сигналов объекта расположены на одной прямой с двумя приемными датчиками и объектом на определенных фиксированных расстояниях отдатчиков, а выходы ближнего и дальнегоприемных датчиков подсоединены одновременно к первому и второму входнымкоммутаторам и ко входам первего и второго вспомогательных выходных коммутаторов, выходы которых через пер- ф ное, второе, третье и четвертое запоминающие устройства, первое и нторое делительные устройства подсоединены к входам первого множительного устройства, а выход дальнего приемного датчика через нторой входной коммутатор, анализатор спектра, блок синхрониэации подсоединен к управляющему входу задающего генератора, выход ко- торогЬ одновременно присоединен к . блоку управления входными коммутаторами и через коммутаторы первого и второго имитаторов ко входам первого и второго имитаторов, а выходы блока управления входными коммутаторами подсоединены к управляющим входам пер ного и второго входных коммутаторов, первого и второго вспомогательных входных коммутаторов, коммутаторов первого и второго имитаторов, выход первого делительного устройства подсоединен ко второму входу первого входного коммутатора, выходы которо" ,го через пятое и шестое запоминающее устройства подсоединены к обоим входам нторого множительного устройства, выход которого одновременно под- - к к кЗЯ Зг ВЬ,+ В Д Ь В вн 1 гК 4 К Кг 15 20(10) ТО е(д "ф 1 дг( 30 о Вы ьь формула изобретения вых ььгдеК. - коэффициент преобразования вычитающего устройства 34;К коэффициент преобразованиямножительно-делительного устройства 36;О - выходной сигнал источникаоПопорного сигнала 35,Если выполняются услония:вв в ю 1 гкммк гькгькг 4" г гь -35Выходной сигнал множительно-дели- тельного устройстна 36 прямо пропорционален расстоянию до объекта,Предлагаемое устройство расширяет функциональные возможности подобных 40 устройств, так как оно позволяет определять расстояние до объекта при производных значениях степенного коэффициента распространения и экспоненциального коэффициента затухания сигналов, излучаемых объектом в однородной среде, и может применяться в электроразведке полезных ископаемых, в гидроакустике и других областях техники.50 Устройство для определения расстояния до объекта, содержащее прием ные датчики, входной и выходной ком.- мутаторы, источник опорного сигнала, блок управления коммутаторами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможнос тей, заключающееся в определении расстояния до объекта при произволь" ных значениях степенного коэффициента распространения и экспойенциапьного коэФфициента затухания сигналов, 65 выходной сигнал источника 35 опорного сигнала, пропорциональный расстоянию между приемными датчиками3 и 4, ранному 1, Выходной сигналмножительно-делительного устройства36 равен:Тираж 688Государственного комделам изобретений искна, Ж, Раушска Подписноетета СССРткрытййнаб, д. 4/5 я, 4 ент, г. Ужгород, ул, П соединен ко входу первого устройствавычислення корня и к одному из входон первого выходного коммутатора,на друдой вход которого подсоединенвыход первого устройства вычислениякорня выход второго входного комму "татора подключен ко входу седьмогозапоминающего устройства, а выходседьмого запоминающего устройства.подключен параллельно ко входу второгоустройства вычисления корня и к одному из входов первого выходного ком,мутатора, к другому входу которогоподсоединен выход второго устройства вычисления корня, а выход второговыходного коммутатора подсоединенк одному из входов нычитающего устройства, на другой вход которого, черезвторой усилитель, коэффициент усиления .которого пропорциональный расстоянию между первым имитатором и ближнимдатчиком, подключен выход первого , 20выходного коммутатора, выход второго "выходного - коммутаторы и ныход источника опорного сигнала подключены ко входам перемножения множительно-делительного устройства, ко нходу частного которого подсоединен выход вычитающего устройства, выход первого множительного устройства через устройст,во вычисления логарифма, первый усилитель, коэффициент усиления которогофункционально зависит от расстояниямежду приемными датчиками и расстоянияот первого и второго имитатора доближнего датчика, подключен к управляющему входу блока управления выходными коммутаторами и устройствами вычисления корня, выходы которого подсоединены к управляющим входам первого й второго выходных коммутаторови к управляющим входам первого и второго устройств вычисления корня.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Радиолокационные устройства,.Под ред, В, В, Григорянарабова, МСоветское радио, 1970,2, Авторское свидетельство СССРР 385251, кл. С 01 Ч 3/10, 1,973,