Способ определения коэффициента рассеяния морского дна Советский патент 1991 года по МПК G01V1/38 

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано при исследовании акустических характеристик и рельефа морского дна, поиске и разведке полезных ископаемых.

Целью изобретения является повышение производительности работ путем увеличения обследуемой полосы морского дна.

Способ осуществляется следующим образом.

С движущегося в заданном направлении судна осуществляют излучение сигналов звуковых импульсов в направлении дна моря. Излучающая антенна имеет узкую в горизонтальной и широкую в вертикальной плоскости диаграмму направленности. Гидролокационные устройства с антеннами такого типа относятся к классу фазово- амплитудных гидролокаторов бокового

обзора или гидролокационных интерферометров.

При излучении акустических сигналов плоскости излучения направляют под двумя разными углами к диаметральной плоскости по одну сторону судна, например, путем ввода временных задержек при излучении акустических сигналов элементарными излучателями, из которых составлена линейная антенна, или применяя механический поворот излучающей антенны на заданный угол. Излучение под двумя углами можно осуществлять одновременно либо чередуя одно за другим.

После взаимодействия с дном звуковые сигналы рассеиваются по всем направлениям, в том числе и в обратном. Для каждой посылки сигналов в точке приема регистрируют одновременно:значения интенсивности рассеянных в обратном направлении

О

VI о о J

4

сигналов, времена их прохода и сдвиги фаз по отношению к элементам приемной антенны. Элементы приемной антенны являются разнесенными по глубине на заданное расстояние, принятое у фазовых гидролокаторов бокового обзора. Выбирают из зарегистрированных значений интенсивности сигналов, времен их прихода и сдвигов фаз попарно значения величин, относящихся к съемке одного и того же рассеивающего элемента морского дна под двумя направлениями плоскости излучения. Множество этих элементов расположено в точках пересечения озвученных профилей рельефа дна. Определяют времена прихода ц и t2, сдвиги фаз Дум и Д относящиеся к съемке одного и того же элемента дна под двумя разными направлениями плоскости излучения. Угол выхода луча р на рассеивающий элемент в момент времени ti, отсчитываемый от начала излучения звуковой посылки, определяется по разности фаз сигналов, регистрируемых двумя элементами приемной антенны. Далее находят расстояние RI от антенны до рассеивающего элемента дна при угле по формуле RI с11/2, где с - скорость звука в воде.

Таким образом, вычисляя расстояние вдоль каждого профиля рельефа, озвученного из точки с координатой xi no линии курса судна, определяют координаты рельефа, которые в параметризованном виде могут быть записаны как RI Ri(xi, (pi).

Аналогично вычисляют координаты Ra Ra(x2, yu) при съемке под другим углом.

Значения сигналов Ii и 7.2 должны быть взяты соответственно для моментов получения TI, Tj при значениях времен прихода ti и t2. По значениям ti, t2, , находят значения величин, уя, р2 -углы в плоскостях излучения между вертикалью и направлениями на общий рассеивающий элемент дна, RI и R2 - расстояния от точек посылок сигналов до ра&сеивающего элемента, 9 и &i - углы обратного рассеяния. Для определения зависимости рассеяния звука морским дном используется общий гдид коэффициента рассеяния ms cos 6 в котором показатель п заранее не является известным, а подлежит определению по данным гидролокационной съемки, Для определения п не используется зависимость коэффициента рассеяния от частоты. Коэффициент п определяют по амплитудам принятых сигналов с поправками, осуществляющими учет ряда факторов, а именно: учет затухания звуковой энергии при распространении в водной толще за счет расширения фронта (величина Ri Ri2/R220

5

0

5

0

5

0

5

0

5

поправка на затухание, вызванное поглощением и рассеянием звуковой энергии, множитель Ra ехр ( 2 / ( RI - RZ ))), учет диаграммы направленности N излучающей антенны, выражающийся величиной Ra - N (pz )/N ( ),поправка за рельеф (величина R4 - R i p- cos $1 /R 2 (pi cos Oi ) . Затем вычисляют коэффициент рассеяния в точках пересечения профилей по формуле

ms(0) cosn0. где

n in(A)/lni- A,

cos ft A Ii/l2 Ri R2 R3 R4

N(2) exp(2/9(Ri -R2))cosfll (pi R2: R 2 (pi N ( ) cos BI

Ii, Ь - интенсивности рассеянных сигналов в точках 1 и 2 приема под разными углами;

N - диаграмма направленности излучения;

Rt. Ra - расстояния от точек 1 и 2 приема до рассеивающего элемента дна;

pi , рг углы в плоскостях излучения между направлениями на рассеивающий элемент дна;

. R производные RI и Rz no ((рг соответственно;

О, 0, QI - углы обратного рассеяния;

коэффициент затухания звука в воде.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента рассеяния морского дна, включающий излучение с движущегося судна сигналов звуковых импульсов в направлении дна моря, прием рассеянных дном в обратном направлении сигналов антенной с диаграммой направленности в горизонтальной плоскости хуже, чем в вертикальной, регистрацию сигналов в заданные моменты времени и определение угловых характеристик рассеяния морского дна, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности работ путем увеличения обследуемой полосы морского дна, вертикальную плоскость излучения диаграммы направленности антенны ориентируют под двумя разными углами к диаметральной плоскости судна по одну его сторону, дополнительно регистрируют сдвиги фаз принятых сигналов по от- ношению к двум пространственно разнесенным элементам приемной антенны, определяют координаты рассеивающих элементов дна, измеряют амплитуды сигналов, рассеянных одним и тем же элементом поверхности морского дна, вводят в величины измеренных сигналов амплитудные поправки RI - Ri /R2 за расхождение, R2 - ехр 2/3 (Ri-R2) за затухание, Ra- N ((pi ) /N ( ) за диаграмму направленности, R4 - cos 01 /R 2 р2 cos QI за рельеф дна и вычисляют коэффициент рассеяния морского дна по формуле

m9(0)-cosn0, , где

(A). 4 cos ft

R R3 R4

A li/I2-Ri

N(ftz )I1 R R 1 exp . 2/7 ( R1 - R2 ); cos ft JP2f$R2p2 N(i)cosft

0

5

гдеIi.b- интенсивности рассеянных сигналов в точках 1 и 2 приема под разными углами;

N - диаграмма направленности излучения;

Ri, R2 - расстояния от точек приема до рассеивающего элемента дна;

RI р. R2 р2 производные Ri и Ra по (р1 соответственно;

р, pi - углы в плоскостях излучения между направлениями на рассеивающий элемент дна и вертикально;

в, 01, &i - углы обратного рассеяния;

/9 - коэффициент затухания звука в воде.

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано при исследовании акустических характеристик и рельефа морского дна, поиске и разведке полезных ископаемых. С целью повышения производительности работ путем увеличения исследуемой полосы морского дна плоскость излучения направляется под двумя различными углами, при этом двумя элементами приемной антенны регистрируются значения амплитуды и фазы рассеяных сигналов (РС) от одного элемента поверхности дна и другие необходимые данные, а значения коэффициента рассеяния от угла обратного рассеяния определяются приведенной в описании формулой.