Способ обнаружения волны цунами Советский патент 1993 года по МПК G01F1/66 

Изобретение относится к гидрографии и может быть использовано для обнаружения волны цунами.

Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения волны цунами.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе, заключающемся в излучении и регистрации акустического сигнала, осуществляют спектральный анализ принятого сигнала и по соотношению амплитуд выделенных спектральных компонент принимают решение об обнаружении волны цунами.

При возникновении волны цунами в районе, где отсутствуют постоянные (или более длиннопериодные)течения, в спектре излученного и затем принятого сигнала с частотой F, уровень основной составляющей уменьшается и появляются дополнительные составляющие на частотах ратных частоте цунами Рц, при этом если индекс модуляции лежит в диапазоне М0 1,5-2,5, максимальной является первая составляющая.

При наличии в районе постоянных либо более длиннопериодных по сравнению с волной цунами течений (например, прилив- но-отливных) с проекцией VT скорости на направление источник приемник до возникновения волны цунами в спектре принятого сигнала присутствует одна компонента

на частоте F f0 (1 + - ) (обусловленная

эффектом Доплера) с амплитудой Рп и отно .S(F +FU) шениеВ -V / F , ч имеет малое значеч I ; ние(В « ).

В этом случае при возникновении волны цунами в спектре принятого гидроакустического сигнала помимо основной составляющей на частоте F с амплитудой Pnlo(Mo) возникают боковые составляющие на частотах F ± Fu, F ±2FU... с амплитудами Pnh(Mo), Pnl2(M0)... и отношение амплитуд принимает значение

R S(F +FQ И(М0) вS(F ) lo(M0)

которое может достигать значений В 1 и более.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ обнаружения волны цунами. Устройство содержит

1 - генератор;

2 - излучатель;

3 - приемник;

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

4 - генератор опорного сигнала; 5, 6 - аналого-цифровой преобразователь;

7, 8 - блок фильтрации;

9 - комплексный перемножитель;

10-инвертор;

11 - блок преобразования Фурье;

12 - блок выделения максимальных гармоник;

13 - блок арифметический;

14 - блок синхронизации;

15 - блок отображения;

16 - блок сигнализации.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Генератор 1 выдает электрический сигнал высокостабильной частоты f на излучатель 2, который преобразует электрический сигнал в акустический. Приемник 3 принимает акустический сигнал и преобразует его в электрический, который с выхода приемника поступает на информационный вход первого аналого-цифрового преобразователя 5. Опорный генератор 4 осуществляет генерацию электрического сигнала частоты f, который с выхода генератора 4 поступает на информационный вход второго аналого- цифрового преобразователя 6. На управляющие входы аналого-цифровых преобразователей 5 и 6, а также на первые управляющие входы блоков 7 и 8 фильтрации с первого выхода блока синхронизации 14 поступают прямоугольные импульсы частотой fi 2f (в соответствии с теоремой Котельникова). С выходов аналого-цифровых преобразователей 5 и 6 принятый и опорный сигналы в цифровом виде поступают на информационные входы соответственно первого 7 и второго 8 блоков фильтрации, в память коэффициентов которых занесены комплексные отсчеты импульсной характеристики узкополосного фильтра, настроенного на частоту F. При f 100 Гц частота дискретизации входных сигналов должна быть fi 200 Гц. Частота дискретизации сигналов на выходе блоков фильтрации определяется полосой пропускания блоков фильтрации F f2 2F (при F 0,1 Гц f 2 0,2 Гц). При этом импульсная характеристика фильтров блоков фильтрации должна быть аппроксимирована не менее, чем N fi (F 200 Гц) 0,1 Гц 2000 отсчетами.

Таким образом с второго выхода блока синхронизации сигнал синхронизации частотой f2 поступает на вторые входы синхронизации блоков 7 и 8 фильтрации и на вход синхронизации блока 11 преобразования Фурье. По этому сигналу с выходных регистров первого и второго выходов первого блока 7 фильтрации реальная и мнимая части отсчетов отфильтрованного принятого сигнала поступают на первый и второй входы комплексного перемножителя 9, на третий и четвертый входы которого поступают со- ответственно реальная часть и через инвертор 10 мнимая часть отсчетов отфильтрованного опорного сигнала.

Посредством рассмотренной части схемы осуществляется перенос спектра приня- того сигнала в низкочастотную область, прореживание отсчетов сигнала, позволяющее упростить остальную часть устройства и сделать инвариантной к частоте излучаемого сигнала.

С выходов комплексного умножителя реальная и мнимая части гетеродинирован- ного сигнала поступают на информационные входы блока 11 преобразования Фурье. В блоке преобразования Фурье N комплек- сных отсчетов гетеродинированого сигнала переводятся в N комплексных спектральных отсчетов. В память адресов блока преобразования Фурье занесены адреса памяти отсчетов, где содержатся спект- ральные отсчеты заданного диапазона частот ()Гц, реальная и мнимая части которых по синхроимпульсам третьего выхода блока синхронизации поступают на информационные входы блока выделения максимальных гармоник. В блоке выделения максимальных гармоник выделяются два локальных максимума

спектра с наибольшей амплитудой. Квадраты амплитуд этих максимумов выдаются на вход блока арифметического, где вычисляется их отношение, которое сравнивается с порогом и подается на блок 15 отображения (например, самописец). Частичное обновление реализации гетеродинированного сигнала происходит при поступлении очередного отсчета с комплексного перемножителя 9, т.е. с частотой fa. При этом происходит обновление спектра на выходе блока 11 преобразования Фурье, возобновляется работа блока выделения максимальных гармоник и обновляется информация на входах блоков отображения и сигнализации. Выход порогового устройства блока арифметического соединен с устройством 16 сигнализации (звуковой или световой).

Формула изобретения Способ обнаружения волны цунами, заключающийся в излучении и приеме акустического сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения волны цунами, определяют спектр принятого сигнала с диапазоне частот от до Гц, где f-частота излучаемого сигнала, выделяют две спектральные компоненты максимальной амплитуды и при отношении амплитуд выделенных спектральных компонент от 0,5 до 2,0 принимают решение об обнаружении волны цунами.

Изобретение относится к гидрографии и может быть использовано для обнаружения волн цунами. Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения волны цунами, Способ реализуется с помощью устройства, которое содержит генератор 1, излучатель 2, приемник 3, генератор 4 опорного сигнала, аналого-циф- ровые преобразователи 5 и 6, блоки 7 и 8 фильтрации, перемножитель 9, инвертор 10, блок 11 преобразования Фурье, блок 12 выделения максимальных гармоник, арифметический блок 13, блок 14 синхронизации, блок 15 отображения и блок 16 сигнализации. 1 ил. fe