Способ гидролокационного измерения профиля скорости течения Советский патент 1990 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профиля скорости течения в океане и других средах, содержащих звукорассеивающие неоднородности, например мелкую взвесь.

Целью изобретения является расширение информационных возможностей путем определения направленности вектора скорости течения.

На фиг. 1 приведено-изображение зоны измерения для гидролокатора, расположенного в т. О, имеющего диаграмму направленности с шириной у. Излучение ведется в водяной среде под углом d к вертикали, прием - в локационном направлении, гс- дальность лоцирования. Для примера рассмотрена «прямоугольная форма облуче- ной области.

Типичная эхограмма, полученная при наклонном лоцировании средь с течением, изображена на фиг. 2. Длина наклонных штрихов на эхограмме соответствует длине пути рассеивающих частиц потока через сечение диаграмм мы направленности на соответствующей глубине. На фиг. 1 это длина АВ. Яри изменении угла наклона f вектора скорости течения к плоскости лоцирования длина пути АВ меняется, меняется также и длина штриха на эхограмме

На Фиг. 3 изображена зависимость максимума функции взаимной корреляции от и г.

Из множества амплитуд эхосигналов выбирают те, которые соответствуют определенной дальности гв, и составляют последовательность fre(t) которая может рассматриваться как функциональный разрез амплитуд эхосигна- лов при фиксированном г9. Аналогичные реализации fr(t) составляют для других дальностей г.

СЛ

«4J

СЛ

со

31

После этого рассчитывают взаимо- |корреляционные функции R(fr -fr) и по сдвигу максимума этих функций от начала координат определяют проекцию скорости течения на плоскоть лоцирования.

Далее строят зависимость МаКСИМу

сШС

от

мов корреляционных функций R разности дальностей г„ - г, где г0- постоянная дальность, принимаемая за опорную, на г - переменная (фиг. 3). При малых |гб - г| величины RMO(KC велики, так как одни и те же неоднородности дают вклад в эхосигнал с обеих дальностей г и г в пределах облученной области. С возрастанием I гс - г) величины RMOIKC остаются значительными до тех пор, пока соответствующие разности на эхограммах не начнут превышать проекций штрихов на ось дальностей. При этом значения RMO(RCрезко падают. При величине 4г и г + д г

где Л т г о - г.

(r0 r), ar t г - г0 (г0 г) - раз- ности дальностей, при которых происходит резкое уменьшение величин максимумов взаимокорреляционных функций, определяют1 среднюю длину пути частиц потока в облученной области и, следовательно, среднестатистическую длину штриха на эхограмме. После этого, зная конфигурацию области облучения и длину пути частиц через эту область, находят угол между вектором скорости течения и плоскостью лоцирования. Способ осуществляют следующим образом.

Пример, (для прямоугольной в сечении диаграммы направленности)

При изменении угла наклона т1 вектора скорости течения к плоскости лоцирования длина пути АВ меняется, меняется также и длина штриха на эхограмме.

Из фиг. 1 следует

EF tgT CD

где EF % г If- ширина диаграммы направленности в плоскости течения;

.

проекция пути, АВ рассеивающих частиц потока через сечение диаграммы направленности на плоскости лоцирования.

С другой стороны, CD - -----.

sine/

Величина Дг иг + d г, определяется по графику зависимости RMOI(,C от гв - г (фиг. 3) как расстояние

на оси абсцисс между точками резкого изменения функции Л,йкс(г0 г). Максимальное значение

Лг соответствующее величинам углов -Y из диапазона нечувствительности, равно

Лгмо(кс г Н0 tftgof, где Н0 r0coso(. Чтобы исключить неоднозначность в

определении направления вектора течения, вращением плоскости лоцирования добиваются положением, когда измеряемая величина Аг удовлетворяет неравенству

0 иг .

После этого величину угла между направлением вектора скорости течения и плоскостью лоцирования находят по формуле

г У у arctg( sinoO

HoV

arctg (Ј.

tg)

При этом предполагается, что направление плоскости 116 гб относительно магнитного меридиана известно, так как антенна (точка 0 на фиг. 1) жестко крепится на подводную часть корпуса судна, а положение судна определяется судовыми приборами.

Для получения вертикального профиля скорости указанные операции проводят последовательно во всем изучаемом диапазоне глубин.

Формула изобретения 1. Способ гидролокационного изме- рения профиля скорости течения, при котором излучают в среду последовательность акустических импульсов под углом к горизонту, принимают эхо- скгналылОПределяют максимум коэффициента взаимной корреляции для двух реализаций, состоящих из последовательности принятых эхосигчалов, соответствующих двум дальностям лоцирования, и определяют скорость течения, отличающийся тем, что, с целью расширения информационных возможностей за счет определения направления вектора скорости, используют излучение акустических нмпульсов с известной диаграммой направленности, определяют: среднюю разность йгв дальностей лоцирования, при котором максимум коэффициента взаимной корреляции для двух реализаций, соответствующих указанным дальностям лоцирования, превышает заданное значение, и определяют направление вектора скорости течения на заданной глубине по известным диаграмме направленности и разности Дге дальностей лоцирования.

2. Способ по п. отличающийся тем, что диаграмму направ15715306

лености излучения используют прямо- угольной формы в сечении, а направ- ление т вектора скорости течения относительно плоскости лоцирования определяют из выражения

tg

н Ч . ./

5г t&/

Лг„

где cf - ширина направленности излучения в плоскости, перпен-- дикулярной плоскости лоци- рованпч; угол лоцирования;

no заданная глубина.

of

Нл

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профиля скорости течения в океане и других взвесенесущих средах. Целью изобретения является расширение информационных возможностей за счет определения направления вектора скорости. Строится зависимость максимумов взаимно корреляционных функций от разности дальностей лоцирования и по величине разности дальностей, при которой происходит резкое изменение значений максимумов взаимно корреляционных функций, и по известным параметрам облученной области находят угол наклона вектора скорости течения к плоскости лоцирования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

ГЯ-ДГ,

.

/ Wb

4 СV/

A f Фиг1

Ъ

АЪ

rt

Фиэ.2

Редактор А.Маковская

Составитель С.Юдин Техред Л.Сердюкоав

п

Г0 + АГг

7

4 С

A f Фиг1

Umax

-АЪ О AR2

Фиг.з

Корректор В.Кабаций

га-г