Параметрический эхолокатор Советский патент 1993 года по МПК G01S15/02 

оо

ел о

CN

Изобретение относится к акустическим приборам активной локации и предназначено для лоцирования объектов и газонасыщенных областей, а также определения распределения газовых пузырьков по размерам в лоцируемых газонасыщенных областях и определения частотной зависимости коэффициентов отражения лоцируемых объектов.

Целью изобретения является повышение точности определения распределения газовых пузырьков по размерам и частотной зависимости коэффициентов отражения.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Параметрический эхолокатор содержит:

1 - генератор гармонических колебаний,

2 - амплитудный модулятор,

3 - импульсный модулятор,

4 - усилитель мощности,

5 - акустический преобразователь накачки,

6 - приемный преобразователь,

7 - приемник эхо-сигналов разностной частоты,

8 - регистрирующий прибор,

9 - синхронизатор,

10 - формирователь прямоугольных импульсов,

11 - генератор гармонических колебаний,

12 - формирователь пилообразных колебаний,

13 - многоканальный селективный усилитель,

14-сумматор,

15 - усилитель постоянного тока,

16 - делитель напряжения,

17 - схема задержки,

18 - формирователь прямоугольных импульсов,

19 - импульсный модулятор,

20 - схема задержки,

21 - формирователь прямоугольных импульсов,

22 - импульсный модулятор,

23 - многоканальный селективный усилитель,

24 - многоканальный селективный усилитель,

25 - многоканальное оперативное запоминающее устройство,

26 - многоканальное нормирующее устройство,

27 - многоканальный регистрирующий прибор.

Параметрический эхолокатор работает следующим образом.

Непрерывные колебания с выхода генератора 1 гармонических колебаний модулируются по амплитуде широкополосными модулирующими колебаниями в амплитудном модуляторе 2, с выхода которого ампли- тудно-модулированные колебания поступают на сигнальный вход импульсного модулятора 3, на выходе которого формируются зондирующие радиоимпульсы с требуемой длительностью и скважностью, которые усиливаются усилителем 4 мощности и излучаются в водную среду акустическим преобразователем 5 накачки. В результате нелинейного взаимодействия

5 излучаемых волн накачки с 2п + 1 эквидистантными частотными компонентами амп- литудно-модулированного сигнала в среде формируется высоконаправленное низкочастотное широкополосное параметрическое

0 акустическое излучение из 2п эквидистант- .ных гармонических составляющих, которым облучается лоцируемая область, содержащая газовые пузырьки. При облучении газовых пузырьков, распределение по размерам

5 которых необходимо определить, широкополосным сигналом, состоящим из 2п частотных компонент, в результате резонансного рассеяния на газовых пузырьках формируется широкополосный рассеянный

0 эхо-сигнал, состоящий из 2п частотных компонент, при этом уровни рассеянного широкополосного сигнала на каждой из 2п частотных компонент зависят от концентрации газовых пузырьков, размеры которых

5 резонансны частотам этих компонент. Рассеянные газовыми пузырьками сигналы принимаются широкополосным приемным преобразователем 6, расположенным на акустической оси акустического преобразо-0 вателя накачки 5 в его дальней зоне, усиливаются и обрабатываются в приемнике эхо-сигналов разностной частоты 7, с выхода которого информация о расстоянии до лоцируемой области с газовыми пузырька5 ми, ее протяженности и т.п. регистрируется регистрирующим прибором 8, синхроимпульсы с посылочных контактов которого синхронизируют работу всего ПЭ через синхронизатор 9. Широкополосный модулиру0 ющий сигнал с эквидистантным спектром из п.частотных составляющих формируется из непрерывных колебаний с частотой F, образующихся на выходе генератора 11 гармонических колебаний, с помощью

5 формирователя 12 пилообразных колебаний. На выходе последнего формируются непрерывные пилообразные колебания с частотой F, спектр которых обладает бесконечным рядом гармонических состэвляю- , щих. необходимое число которых п

выделяется с помощью многоканального селективного усилителя 13 с плавно перестраиваемыми частотами селекции F, 2F, 3F, ..., nF и коэффициентами усиления соответственно равными 1, 2, 3, ..., п, с выхода которого п гармонических составляющих с эквидистантным спектром поступают на входы линейного сумматора 14. Широкополосный сигнал с п частотными эквидистантными компонентами с выхода сумматора модулирует по амплитуде гармонический сигнал с частотой f в амплитудном модуляторе 2. Плавная синхронная перестройка частот селекции многоканального селективного усилителя 13 в соответствии с изменением частоты колебаний F осуществляется с помощью усилителя 15 постоянного тока и делителя 16 напряжения. Задними фронтами синхроимпульсов запускаются формирователь 10 прямоугольных импульсов, на выходе которого формируются видеоимпульсы длительностью ти, которые управляют работой импульсного модулятора 3, схемы 17 и 20 задержки, участвующие в стробировании зондирующего и рассеянного широкополосных сигналов, формирую- . щие на своих выходах видеоимпульсы с длительностями г3адст д и Тзадсте- задними фронтами которых запускаются формирователи 18 и 21 прямоугольных импульсов, формирующие на своих выходах видеоимпульсы с длительностями rcrpi и гстр2 , которые поступают на управляемые входы импульсных модуляторов 19 и 22, которые непосредственно осуществляют стробиро- вание из всего сигнала, снимаемого с выхода приемника 7 эхо-сигналов разностной частоты, зондирующего и рассеянного широкополосных сигналов. Отселектирован- ные во времени широкополосные сигналы поступают для частотной селекции на входы многоканальных селективных усилителей 23 и 24, с выходов которых отселектиро- ванные по частоте, выпрямленные и ос- редненные в пределах длительности зондирующего импульса ги сигналы поступают для приведения уровней рассеянных пузырьками сигналов к уровням зондирующих сигналов на соответствующие входы многоканального нормирующего устройства 26. Поскольку зондирующие и рассеянные сигналы разнесены во времени, то для осуществления операции нормирования зондирующие сигналы предварительно запоминаются в многоканальном оперативном запоминающем устройстве 25. Перед излучением очередного зондирующего сигнала сикхронизирукж1ий импульс с выхода синхронизатора 9 сбрасывает запоминаемую на один цикл излучения-приема информацию об уровнях зондирующих сигналов на 2п эквидистантных частотных компонентах широкополосного акустиче- 5 ского излучения, и тем самым подготавливает многоканальное запоминающее устройство к очередному циклу работы. Приведенные уровни рассеянных сигналов, представляющие собой коэффициенты рас0 сеяния или коэффициенты отражения лоци- руемых газонасыщенных областей или объектов, с выходов нормирующего устройства, поступают для дальнейшей документальной регистрации на соответствующие

5 сигнальные входы многоканального регистрирующего прибора 27, синхронизируемого синхроимпульсами с выхода синхронизатора 9. Синхронная перестройка частот селек- ции многоканальных селективных

0 усилителей 23 и 24 в соответствии с изменением частоты колебаний, генерируемых генератором 11 гармонических колебаний, осуществляется подачей управляющих напряжений с выходов делителя 16 напряже5 иия на соответствующие управляемые входы селективных усилителей.

По сравнению с прототипом в предложенном устройстве за счет временной и частотной селекции, а также приведения

0 уровней эхо-сигналов к уровням зондирующих сигналов, позволяющих снизить уровни шумов и устранить нестабильность формируемых широкополосных сигналов, обусловленную нестабильностью параметров

5 электронного и акустического излучающих . трактов ПЭ, повышается точность определения распределения газовых пузырьков по размерам и частотной зависимости коэффициентов отражения в лоцируемых газонасы0 щенных областях и объектах.

Знание распределения пузырьков по размерам в лоцируемых газонасыщенных областях позволяет судить, например, о типе судна, его скорости, времени, прошед5 шем с момента прохождения судна в обследуемом районе акватории до момента обнаружения его кильватерного следа, и т.п. Априорное знание частотной зависимости коэффициентов отражения от различных

0 объектов позволяет сравнением получаемой зависимости с известной классифици- - ровать лоцируемые объекты по их частотной зависимости коэффициентов отражения, что повышает достоверность и надежность

5 получаемой информации о локационной обстановке под водой.

Формулаизобретения Параметрический эхолокатор, содержащий последовательно соединенные первый

генератор гармонических колебаний, амплитудный модулятор, первый импульсный модулятор, усилитель мощности и акустический преобразователь накачки, последовательно соединенные приемный преобразователь, установленный в дальней зоне акустического преобразователя на его оси, приемник эхо-сигналов разностной частоты и регистрирующий прибор, первый формирователь прямоугольных импульсов, выход которого соединен с управляемым входом первого импульсного модуля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения распределения газовых пузырьков по размерам и частотной за- висимости коэффициентов отражения, в него введены синхронизатор, вход которого соединен с.выходом первого регистрирующего прибора, последовательно соединенные первая схема задержки, вход которой соединен с выходом синхронизатора, второй формирователь прямоугольных импульсов и второй импульсный модулятор, последовательно соединенные вторая схема задержки, вход которой соединен с выходом синхронизатора, третий формирователь прямоугольных импульсов и третий импульсный модулятор, второй и третий многоканальные селективные усилители, сигнальные входы которых соответственно соединены с выходами второго и третьего импульсных модуляторов, сигнальные входы которых соединены с выходом приемника эхо-сигналов разностной частоты, последовательно .соединенные многоканальное оперативное запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом второго многоканального селективного усилителя, многоканальное нормирующее устройство, второй вход которого соединен с выходом многоканального селективного третьего усилителя, и многоканальный регистрирующий прибор, синхронизируемый вход которого, как и сбрасывающий вход многоканального оперативного запоминающего устройства, соединены с выходом синхронизатора, последовательно соединенные второй генератор гармонических колебаний, формирователь пилообразных колебаний, многоканальный селективный усилитель и многоканальный сумматор, выход которого соединен с вторым входом амплитудного модулятора, последовательно соединенные усилитель постоянного тока, вход которого соединен с управляющим выходом второго генератора гармонических колебаний, делитель напряжения, первый выход которого соединен с управляемыми входами многоканального селективного усилителя, а второй выход - с управляемыми входами второго и третьего селективных многоканальных усилителей, причем первый, второй и третий многоканальные селективные усилители выполнены перестраиваемыми.

Изобретение относится к акустическим приборам активной локации и предназначено для лоцирования объекта и газонасыщенных областей. Целью изобретения является повышение точности определения распределения газовых пузырьков по размерам и частотной зависимости коэффициентов отражения. Для дистанционного определения распределения газовых пузырьков по их размерам, определения частотной зависимости коэффициентов отражения лоцируе- мых объектов в ПЭ, содержащий генератор гармонических колебаний 1, амплитудный модулятор 2, импульсный модулятор 3, усилитель мощности 4, акустический преобразователь накачки 5, приемный преобразователь 6, приемник эхо- сигналов разностной частоты 7, регистрирующий прибор 8, синхронизатор 9, формирователь прямоугольных импульсов 10, генератор гармонических колебаний 11, введены формирователь пилообразных колебаний 12, п- канальные селективные усилители 13, 23, 24, сумматор 14, усилитель постоянного тока 15, делитель напряжения 16, схемы задержки 17, 20, формирователи прямоугольных импульсов 18, 21, импульсные модуляторы 19, 22, оперативное запоминающее устройство 25, n-канальное нормирующее устройство 26, n-канальный регистрирующий прибор 27. 2 ил. со с