Способ обнаружения объектов вблизи дна и на дне Советский патент 1993 года по МПК G01S15/87 

Изобретение относится к акустической активной локации, использующей излучающие параметрические антенны (ПА), которые предназначены для поиска объектов вблизи поверхности плоской границы раздела, и может быть использовано при поиске придонной рыбы, объектов, расположённых на дне, над дном, на небольшом заглублении в грунте, в частности, железно-марганцевые конкреции, трубопроводы, археология, геология, при поиске дефектов плоских протяженных объектов.

: Целью изобретения является увеличение дальности обнаружения объектов и повышение надежности их обнаружения на поверхности дна и в приповерхностном слое грунта. .

Способ обнаружения объектов вблизи дна и на дне включает в себя озвучивание морского дна волной разностной частоты параметрической антенны, ориентацию акустической оси параметрической антенны по нормали к поверхности дна,определение расстояния до дна по задержке эхо-сигнала накачки, установку частоты модуляции в соответствии с соотношением, определяющим формирование на поверхности дна двух зон Френеля

F KC0/htg2 в.

где К 0,74...1,5 - экспериментально определяемая константа; С0 - скорость звука в воде: h - расстояние до дна;

00

о ю -N о ел

2 0- угол раскрыва характеристики направленности излучающей антенны, и измеренной величиной расстояния до дна, прием отразившихся эхо-сигналов волны разностной частоты и их индикацию на регистраторе локационной обстановки.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, реализующего вариант осуществления способа; на фиг. 2 - спектральные диаграммы, поясняющие работу устройства..

Вариант устройства, реализующего способ, (фиг. 1) содержит генератор несущей частоты 1, усилитель постоянного тока 2, соединенный с низкочастотным генератором 4, управляемым напряжением, балансный модулятор 3, .включенный между выходами обоих генераторов и входом импульсного модулятора 5, управляемого от импульсного генератора 6, усилитель мощности 7, коммутатор 8 и обратимый преобразователь 9, включенные последовательно, подключенный к коммутатору 8 усилитель высоких частот. 10, нагруженный на амплитудный детектор 11, триггерный измеритель времени задержки эхо-сигналов накачки от дна 12, входы которого соединены с импульсным генератором и детектором, а выход - с преобразователем время/напряжение 13, соединенным с усилителем постоянного тока, низкочастотный широкополосный преобразователь 14, нагруженный на приемник низкочастотных эхо-сигналов

15. соединенный с регистратором сигналов

16. который подключен к импульсному генератору, стабилизирующая платформа 17, на которой размещены оба преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

На балансный модулятор 3 подаются гармонические сигналы с неперестраиваемого генератора 1 несущей частоты, совпадающей с резонансной частотой обратимого преобразователя f0, и с управляемого внешним напряжением низкочастотного генератора 4, генерирующего частоту F/2. На выходе модулятора формируется двухча- стотный сигнал накачки параметрической антенны, спектр которого представлен частотами fi fo-F/2 nf2 fo + F/2. В импульсном модуляторе 5 непрерывный сигнал с выхода балансного модулятора преобразуется в радиоимпульсы, длительность которых задается импульсным генератором 6, Далее радиоимпульсы усиливаются в усилителе мощности 7, проходят коммутатор прием- излучение 8 и излучаются обратимым преобразователем 9. Отразившийся от дна эхо-сигнал накачки принимается преобразователем 9, проходит коммутатор 8, усиливается в усилителе 1.0, преобразуется в видеоимпульс в амплитудном детекторе 11 и поступает на триггерную схему 12 измере- ния времени задержки эхо-импульса относительно момента излучения, который определяется появлением импульса с импульсного генератора 6. Импульс с длительностью, равной времени задержки эхо-сигнала, с выхода измерителя времени

12 поступает на преобразователь Время/напряжение, где преобразуется в постоянное напряжение, которое усиливается в усилителе постоянного тока 2 и подается на управляющий вход низкочастотного генератора 4, управляемого напряжением. Низкочастотный генератор вырабатывает частоту F/2, приводящую к генерации в среде распространения волны с разностной частотой

F F2-fi н

соответствующей условию формирования на поверхности дна первых двух зон Френеля. Низкочастотные эхо-сигналы от объектов на дне и в грунте принимаются низкочастотным приемным преобразователем 14, усиливаются и обрабатываются в приемнике низкочастотных эхо-сигналов 15

и подаются на регистратор сигналов 16. Ре- гистратор осуществляет синхронизацию работы устройства и задает частоту следования импульсов излучения. Стабилизирующая платформа 17 удерживает обратимый и приемный преобразователи ориентированными их акустическими осями по нормали к поверхности дна в ходе поиска объектов, устраняет влияние качки.

На фиг. 2,а показаны спектрограммы

сигналов накачки и волны разной частоты

для случаев различных расстояний до дна.

В сравнении с известным решением

способ обнаружения объектов вблизи дна и

на дне устраняет маскирующее влияние эхосигнала от дна, что обеспечивает возможность обнаружения объектов вблизи дна и на дне, снимаются ограничения на дальность обнаружения объектов. Это позволяет многократно повысить производительность

поисковых работ благодаря увеличению озвучиваемой площади дна за один цикл излучения-приема, уменьшить трудоемкость работ, отказавшись от буксируемых устройств и их обслуживания, повысить достоверность результатов поиска за счет исключения эхо-сигналов, маскирующих по- лезную информацию.

Формул а изобретения Способ обнаружения объектов вблизи дна и на .дне, включающий в себя озвучивание морского дна волной разностной часто-нормали к поверхности дна. по задержке

ты параметрической антенны, прием отра-эхо-сигнала накачки определяют расстоязившейся акустической энергии и индикацию20 ние до дна и в соответствии с величиной

изображения объектов, о т л и ч а ю щ и и с ярасстояния устанавливают частоту модулятем, что акустическую ось ориентируют поции накачки.

Изобретение относится к гидроакустике, использующей излучающие параметрические системы, и может быть-йспользовано при поиске объектов, расположенных на дне и на небольшом заглублении в грунте. Цель изобретения - увеличение дальности обнаружения объектов и повышение надежности их обнаружения на поверхности дна и в приповерхностном слое грунта. Для этого дополнительно к озвучиванию морского дна ванной различной частоты параметрической антенны, приёму отраженной акустической энергии и индикации изображения объектов, ориентируют акустическую ось параметрической антенны по нормали к поверхности дна, определяют расстояние до дна и по величине задержки эхо-сигнала накачки устанавливают частоту наблюдения накачки в соответствии с вели: чиной расстояния. 2 ил. w fe

объект