ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ Российский патент 1994 года по МПК H04R17/00 

Изобретение относится к акустическому приборостроению, предназначено для морской сейсмической разведки.

Известны и широко применяются буксируемые сейсмоакустические антенны, содержащие в качестве акустических приемников ненаправленные датчики давления. Общим недостатком известных технических решений является низкая помехозащищенность от вторичного сигнала, переотраженного поверхностью воды, кратных волн и шумов судна.

Известно также устройство, акустические приемники которого содержат вертикально ориентированный датчик градиента давления, датчик давления, усилители, интегратор и сумматор. Сложение сигналов датчиков градиента давления и давления позволяет сформировать кардиоидную характеристику направленности, ориентированную минимумом в сторону поверхности воды, чем достигается подавление сигнала, переотраженного поверхностью вода - воздух и кратных волн при малом разнесении излучателя и приемников. Недостаток прототипа заключается в том, что за счет существенного тыльного уровня кардиоиды при разнесении излучателя и приемников это подавление значительно ухудшается. Кроме того, за счет высокого бокового уровня кардиоиды воздействие шумов судна также остается весьма заметным. Таким образом прототип характеризуется низкой помехозащищенностью.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности.

Цель достигается в гидроакустическом устройстве для сейсмической разведки, содержащем вертикально ориентированный датчик градиента давления, соединенный с первым интегратором и первым усилителем, датчик давления, соединенный с вторым усилителем, и сумматор, к входам которого подключены выходы первого и второго усилителей, дополнительно введены горизонтально ориентированный датчик градиента давления, второй интегратор, третий усилитель, первый и второй квадратичные детекторы, причем выходы первого и второго квадратичных детекторов подключены к первому и второму входам блока вычитания, вход первого квадратичного детектора соединен с выходом третьего усилителя, а вход второго квадратичного детектора подключен к выходу сумматора.

Предлагаемое техническое решение позволяет сформировать в пространстве характеристику направленности с боковыми минимумами, что обеспечивает подавление шумов судна-буксировщика, и тыльным уровнем, меньшим чем у кардиоиды известного технического решения, что обеспечивает более эффективное ослабление переотраженных поверхностью воды сигналов и кратных волн при разнесении излучателя и приемника.

Для пояснения сущности предлагаемого изобретения его устройство показано на фиг. 1, где указаны:
1 - вертикально ориентированный датчик градиента давления; 2 - датчик давления; 3 - первый интегратор; 4 - первый усилитель; 5 - второй усилитель; 6 - сумматор; 7 - горизонтально ориентированный датчик градиента давления; 8 - второй интегратор; 9 - третий усилитель; 10 - первый квадратичный детектор; 11 - второй квадратичный детектор; 12 - блок вычитания.

На фиг. 2 показан вид характеристик направленности (ХН), где 13 - диаграмма направленности вида 1/2 (1 + cos θ ) - кардиоида, реализуемая известным техническим решением; 14 - диаграмма направленности вида 1/2 (1 + cos θ ) cos θ , реализуемая предлагаемым устройством; θ - угол в градусах, отсчитываемый от вертикального направления на дно; R( θ ) - значения характеристики направленности.

Изложенным выше требованиям в значительно большей мере, чем кардиоидная диаграмма направленности известного технического решения, соответствует диаграмма направленности (ДН) вида cos θ (1 + cos θ ).

Нормированная диаграмма направленности 1/2 cos θ (1 + cos θ ) - 9 показана на фиг. 2 в сравнении с диаграммой направленности 1/2 (1 + cos θ ) - 10, реализуемой известным техническим решением. Из фиг. 2 следует, что предлагаемая ДН обеспечивает снижение бокового и тыльного уровня по сравнению с прототипом.

Однако перемножение сигналов не всегда приемлемо на практике. Поэтому выражение cos θ (1 + cos θ ) может быть преобразовано. Действительно:
cos θ (1 + cosθ ) = cosθ + cos² θ = = 1/2 (2 cos θ + cos² θ + ( - sin² θ ))= = 1/2 [(1+ cos θ )² - sin² θ ] (1)
Устройство, показанное на фиг. 1, содержит вертикально ориентированный датчик 1 градиента давления, подключенный через первый интегратор 3 и первый усилитель 4 к другому входу сумматора 6, и датчик 2 давления, подключенный через второй усилитель 5 к одному входу сумматора 6. Выход сумматора 6 соединен с вторым квадратичным детектором 11, выход которого подключен к второму входу блока 12 вычитания. Кроме того, в устройство введен горизонтально ориентированный датчик 7 градиента давления, который через второй интегратор 8, третий усилитель 9 и первый квадратичный детектор 10 подключен к второму входу блока 12 вычитания.

Устройство функционирует следующим образом.

Датчик 2 давления реализует ненаправленную ДН, вертикально ориентированный датчик 1 градиента давления ДН cos θ , горизонтально ориентированный датчик 7 градиента давления ДН sin θ . Таким образом, на выходе сумматора 6 формируется ДH: 1 + cos θ , после квадратичной обработки на втором входе блока 12 вычитания формируется ДН (1 + cos θ )². В то же время на первом входе блока 12 вычитания формируется ДН sin² θ . На выходе блока 12 вычитания имеет место ДН (1 + сos θ )² - sin² θ , что соответствует выражению (1).

Датчик давления, датчики градиента выполнены на пьезоцилиндре диаметром 30 мм с электродами, разбитыми на 4 секции, путем их различной коммутации. Электронные узлы построены на основе традиционных типовых схем. (56) Патент США N 4520467, кл. G 01 V 1/36, 1985.

Патент США N 4437175, кл. G 01 V 1/36, 1981.

Изобретение относится к акустическому приборостроению и предназначено для морской сейсмической разведки. Цель изобретения - повышение помехозащищенности. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик 1 давления, вертикально ориентированный датчик 2 давления, интегратор 3, усилитель 4, сумматор 5, дополнительно введены горизонтально ориентированный датчик 6 давления, квадратичный детектор 7 и блок 8 вычитания. 2 ил.

ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ, содержащее вертикально ориентированный датчик градиента давления, соединенный с первым интегратором и первым усилителем, датчик давления, соединенный с вторым усилителем, и сумматор, к входам которого подключены выходы первого и второго усилителей, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, дополнительно введены горизонтально ориентированный датчик градиента давления, второй интегратор, третий усилитель, первый и второй квадратичные детекторы, причем выходы первого и второго квадратичных детекторов подключены к первому и второму входам блока вычитания, вход первого квадратичного детектора соединен с выходом третьего усилителя, а вход второго квадратичного детектора подключен к выходу сумматора.