Способ гидролокационного измерения профиля скорости течения водного бассейна Советский патент 1987 года по МПК G01P5/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профиля скорости течения в океане, а также при исследованиях атмосферы и жидких взве- сенесущих сред при различных технологических процессах в тех случаях, когда в движущейся среде содержатся звукорассеивающие неоднородности.

Цель изобретения - снижение погрешности в определении профиля скорости течения водного бассейна.

Предлагаемый способ заключается

в том, что в изучаемую среду с помощью узконаправленного гидролокатора излучают через равные промежутки времени акустические импульсы под углом к горизонтальной плоскости, затем принимают и записывают рассеянные акустические сигналы (эхосигнапы). Из множества амплитуд эхосигналов выделяют те, которые соответствуют фиксированной дальности лоцирования т.е. удаленности от антенны гидролокатора г, и составляют последователь ность fri(t), которая может рассматриваться как функциональный разрез амплитуд зхосигналов при фиксированном г . Аналогично составляют втрую реализацию fr(t) для дальности г, .

Га

На чертеже изображен узконаправленный гидролокатор в точке О с шириной диаграммы направленности V , излучающий в среду акустические импульсы под углом ct к вертикали и принимающий рассеянные в обратном направлении сигналы. Сигналы записываются на зхограмму и параллельно в память ЭВМ или на магнитную ленту.

ч

Выбранным дальностям Г| соответствуют диапазоны глубин uZ г-Ч sind(c.() Если эти диапазоны

U.Z содержит общую

глубин &Z, и

часть AZ О (на чертеже это толщина заштрихованной области), то сигналы, полученные с дальностей г и г., содержат коррелированную составляющую, обусловленную рассеивателями из диапазона Z. Одни и те же рассеиватели из этого диапазона дают вначале вклад в сигнал, регистрируемый с дальности г (при направлении течение на чертеже справо налево), а затем через время, определяемое скоростью течения U, в сигнал с дальности г,,

JO

12969432

Из полученных реализаций строят взаимно корреляционную функцию R (t), Сдвиг t максимума корреляционной функции от начапа координат определяет время прохождения рассеивателями

пути J t 2 (на чертеже зто гоsincL

ризонтальный размер заштрихованной области). Отсюда находят составляющую скорости течения в плоскости лоцирования по формуле

L 2

о- о- .

с sinci

(1)

ловию

Эта скорость относится к диапазону глубин iZ, который определяется разностью глубин наиболее глубокой точки дальности г и наименее глубокой точки дальности

, cos(oL-4 /2)-r cos(dL+4 /2) (2)

При выбранной дальности г, вторая дальность г должна удовлетворять ус

cosj(rf.

COS()

uZ,

(3)

ловию

где

0 &Z Г, Ч- sind.

(4)

Неравенства (4) обеспечивают наличие коррелированной составляющей в реализациях ((vZ 0 ), а также выпол- нение условия т /(т. )«

Разрешение по глубине &Z можно изменять в пределах, указанных в (А), не влияя на точность определения скорости,

В то время точность определения скорости зависит от точности нахождения сдвига t максимума корреляционной функции, т.е, от длины выбираемых реализаций, В данном случае увеличение длины реализаций достигается увеличением числа излучаемых акустических импульсов и не связано с разрешением по глубине,

Для получения вертикального профия скорости течения поступают следующим образом.

Выбирают пары дальностей г иг, связанные условием (3), где величину (iZ задают исходя из требуемого разрешения по глубине в пределах, определяемых неравенствами (4), Записывают эхосигналы с этих дальностей в течение времени, определяемого требованием точности измерения скорости.

Проделав указанные вычисления, определяют по формуле (1) усредненную по диапазону глубин AZ скорость

и.

Указанные операции проводят последовательно во всем изучаемом диапазоне глубин.

Формула изобретения

Способ гидролокационного измерения профиля скорости течения водного бассейна, заключающийся в том, что в водную среду излучают акустические импульсы с узкой диаграммой направленности под углом к горизонтальной плоскости и записывают эхосигналы, затем определяют составляющую скорости течения в плоскости лодирования по максимуму взаимно корреляционной

функции двух функциональных разре1

О

зов амплитуд эхосигналов, отличающийся тем, что,.с целью снижения погрешности, акустические импульсы излучают через равные промежутки времени, первый и второй функциональный разрез амплитуды эхосигналов формируют из значений амплитуд эхосигналов с разными дальностями лоцирования для всей совокупности имеющихся эхосигналов, а составляющую скорости течения определяют по формуле

и 2(г .j;r)

где и

и г.

oL

составляющая скорости течения в плоскости лоцирования ;

дальности лоцирования; t - сдвиг максимума взаимно

корреляционной функ1щи от начала координат; (А - угол лоцирования.

rjCOS(oi i-f/2) f 2COSf -(f/2)

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет снизить погрешность в определении профиля скорости течения водного бассейна. В водную среду излучают узконаправленным гидролокатором через равные промежутки времени акустические импульсы под углом к горизонтальной плоскости. Принимают рассеянные акустические сигналы (эхосигнапы) и выделяют те из них, амплитуды которых соответствуют фиксированным дальностям лоцирования, и составляют функциональные разрезы амплитуд эхосиг- налов при фиксированных удапенностях от антенны гидролокатора. По сдвигу максимума взаимно корреляционной функции этих разрезов определяют составляющую скорости течения в плоскости лоцирования. Диапазон исследуемых глубин определяется разностью глубин экстремальных точек дальностей . 1 ил. с S (Л ю со О СО 4 ОЗ

Составитель Б. Шеин Редактор Н, Киштулинец ТехреД А.КравчукКорректор Е. Рошко

Заказ 772/47Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4