УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ДНА Российский патент 1995 года по МПК G01S15/00 

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для определения расстояния до дна.

Известно устpойство корреляционного определения (измерения) глубины под килем судна. Недостатком его является ограничение измеряемого расстояния величиной интервала корреляции сигнала.

Наиболее близким техническим решением является устройство определения расстояния до дна (эхолот), содержащее генератор гармонического сигнала, соединенный одновременно с излучателем и первым входом коррелятора, содержащее приемник, соединенный через последовательно включенные усилитель и детектор с вторым входом коррелятора, выход последнего соединен с индикатором.

Недостатком эхолота является сложность и недостаточная точность определения корреляционной временной задержки, соответствующей максимуму коэффициента взаимной корреляции принятого и излученного сигналов. Это объясняется слабо выраженным максимумом взаимно корреляционной функции (ВКФ), что ограничивает точность определения расстояния, устойчивость работы и диапазон измеряемых расстояний до дна.

Целью изобретения является повышение точности.

Это достигается тем, что в устройство определения расстояния до дна введены два одинаковых блока вычисления квадрата огибающей, включенные на соответствующих входах коррелятора. В этом случае коррелятор вычисляет корреляционную временную задержку по максимуму коэффициента взаимной корреляции квадратов огибающих принятого эхосигнала (отраженного) от дна и излученного сигнала. Это позволило увеличить остроту максимума взаимной корреляции квадратов огибающих по сравнению с ВКФ и тем самым повысить точность определения корреляционной временной задержки, соответствующей этому максимуму. Такое повышение точности достигается за счет квадратичной формулы ВКФ, как правило, описываемой степенным сомножителем, так для ВКФ вида
ρ_xy(τ)= e^-b(τ)cos2πf_oτ, где f_o частота излучаемого гармонического сигнала;
b коэффициент, учитывающий особенности дна, получено относительно увеличение крутизны в 2˙e^-b(τ) раз, что в окрестности максимума позволит обеспечить выигрыш в точности в 2 раза.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство.

Устройство определение расстояния до дна, содержащий генератор 1 гармонического сигнала, соединенный с излучателем 2, и приемник 3, соединенный через усилитель 4 с детектором 5, а также коррелятор 7, выход которого соединен с индикатором 8. Кроме того, выход генератора 1 гармонического сигнала соединен не только с излучателем 2, но и через дополнительно включенный второй блок 9 вычисления квадрата огибающей с первым входом коррелятора 7, а второй вход коррелятора 7 соединен через дополнительно включенный первый блок 6 вычисления квадрата огибающей с выходом детектора 5.

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал с генератора 1 гармонического сигнала передается на излучатель 2, где он преобразуется в акустический сигнал, который излучается вертикально вниз и отражается от дна. Отраженный сигнал (эхо-сигнал) принимается приемником 3, преобразуется в электрический, усиливается блоком 4, детектируется блоком 5 и поступает в первый блок 6 вычисления квадрата огибающей, выход которого соединен с вторым входом коррелятора 7, на первый вход которого поступает квадрат огибающей с выхода второго блока 9 вычисления квадрата огибающей сигнала от генератора 1 гармонического сигнала. Корреляционное устройство 7, применяя регулируемую задержку квадрата огибающей сигнала от генератора гармонического сигнала, осуществляет поиск максимума ВКФ квадратов огибающих эхо-сигнала и сигнала генератора 1 гармонического сигнала. Максимум наступает при равенстве введенной регулируемой задержки транспортному запаздыванию (эхо-сигнала). Расстояние до дна вычисляется в индикаторе 8 по формуле
Н С τ/2, где С скорость звука в среде;
τ запаздывание эхо-сигнала.

Данное устройство предусматривает включение двух одинаковых блоков 6 и 9 и новых связей.

Использование: в гидроакустике для определения расстояния до дна. Сущность изобретения: повышение точности измерения расстояния достигается более точным измерением времени пробега излученного сигнала до грунта и обратно, что в данном случае определяется по максимальному коэффициенту взаимной корреляции квадратов огибающих принятого эхо-сигнала и излученного сигнала. В устройство, содержащее генератор 1 гармонического сигнала, соединенный с излучателем, приемник 3, соединенный через детектор 5 с усилителем 4, и коррелятор 7, дополнительно введены два блока 6, 9 вычисления квадрата огибающей. Вход блока 9 вычисления квадрата огибающей гармонического сигнала соединен с выходом генератора гармонического сигнала 1, а выход с первым входом коррелятора 7, блок 6 вычисления квадрата огибающей гармонического сигнала включен между детектором 5 и вторым входом коррелятора 7. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ДНА, содержащее генератор гармонического сигнала, подключенный к излучателю, приемник, соединенный через усилитель с детектором, и коррелятор, выход которого подключен к индикатору, отличающееся тем, что выход генератора гармонического сигнала, кроме того, подсоединен через дополнительно включенный второй блок вычисления квадрата огибающей к первому входу коррелятора, второй вход которого соединен через дополнительно включенный первый блок вычисления квадрата огибающей с выходом усилителя.