УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОДВОДНОГО ШУМОИЗЛУЧЕНИЯ НАДВОДНЫХ И ПОДВОДНЫХ КОРАБЛЕЙ Советский патент 2006 года по МПК G01H3/00 

Изобретение относится к гидроакустической технике, а более конкретно - к устройству для измерения подводного шума кораблей в океанических условиях.

Известное устройство-измеритель уровня шумов источника (патент США №3844175 С 01 3/12, 1973 г.) представляет собой устройство для измерения уровня шумов движущегося транспорта, например подводного корабля, содержит измеритель звукового давления в точке приема шумов, доплеровскую радиолокационную станцию, устройство вычисления дистанции до шумящего объекта, устройство для приведения измеренного давления шумов к единичному расстоянию, корректирующее устройство для введения поправок, учитывающих дистанцию до корабля, логарифмические преобразователи, самописец.

Это устройство не пригодно для измерения шумоизлучения подводных лодок, так как не обеспечивает определение дистанции до них и учет ошибок измерения. Кроме того, ему присущи недостатки аналогичных устройств, заключающиеся в необходимости включения в него дополнительных сложных систем (доплеровскую навигационную станцию, устройство вычисления дистанции до шумящего объекта и др.), наличия погрешностей измерений, вносимых распространением в сложной морской среде, и погрешностей приведения к единичному расстоянию.

Целью настоящего изобретения является исключение погрешностей измерений, вносимым гидроакустическим каналом распространения сигнала, повышение точности, достоверности и упрощение процесса измерения.

Указанная цель достигается путем введения в известное устройство, содержащее гидроакустическую систему, спектроанализатор и регистратор, передающий тракт с калиброванным гидроакустическим излучателем, а также приемного тракта шумоизлучения, в котором введены блок памяти спектра тестового сигнала, блок памяти принятого сигнала, делитель, перемножитель и переключатель, позволяющие сопоставлять тестовый сигнал с калиброванного излучателя с шумоизлучением испытуемого корабля. Причем выходы блоков памяти соединены с входами делителя, выход спектроанализатора через переключатель соединен с входом блока памяти принятого сигнала и вторым входом перемножителя, выход которого соединен с регистратором.

Повышению точности измерений может также способствовать гидрофон, устанавливаемый на фиксированном от калиброванного излучателя расстоянии, за счет обратной связи на генератор, обеспечивающий постоянную фиксацию характеристик тестового сигнала. Для этого в передающий тракт, содержащий генератор, мощный усилитель и калиброванный излучатель, введены измерительный гидрофон, расположенный на фиксированном расстоянии от излучателя, спектроанализатор, блок памяти тестового сигнала, устройство сравнения между тестовым, приведенным к единичному расстоянию, сигналом и реально излучаемым, причем выход гидрофона соединен с входом спектроанализатора, выход спектроанализатора соединен с блоком сравнения, который в свою очередь соединен с блоком памяти тестового сигнала и усилителем мощности, имеющим регулируемую частотную характеристику.

На приведенном чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор тестового сигнала 1, усилитель мощности с регулируемой частотной характеристикой 2, излучатель тестового сигнала 3, приемную гидроакустическую антенну4, спектроанализатор 5, переключатель 6, блок памяти спектра принятого тестового сигнала 7, перемножитель 3, делитель 9, блок памяти спектра тестового сигнала 10, регистратор 11, гидрофон 12, спектроанализатор 13, блок сравнения 14, блок памяти тестового сигнала 15.

Ненаправленный (по крайней мере в горизонтальной плоскости) излучатель 3 тестового случайного сигнала с уровнем, существенно превышающим уровень спектра шумоизлучения испытуемого корабля, расположен на испытуемом корабле. Возбуждение излучателя осуществляется генератором 1 и мощным усилителем 2 в заданные отрезки времени. Для поддержания постоянства излучаемого тестового сигнала введена схема обратной связи, содержащая гидрофон 12, спектроанализатор 13, блок сравнения 14 и блок памяти 15, причем гидрофон располагается на фиксированном расстоянии от излучателя.

Тестовый сигнал от калиброванного излучателя 3 проходит через гидроакустический канал с приемной гидроакустической системой 4, сигнал с которой поступает на спектроанализатор 5. При излучении тестового сигнала переключатель 6 направляет его в блок памяти 7, соединенный с одним из входов делителя 9, к другому входу делителя подключен блок памяти тестового сигнала 10.

При отсутствии тестового сигнала переключатель 6 направляет поступающий сигнал шумоизлучения корабля на перемножитель 8, который умножает его спектр на спектр, поступающий с делителя 9. С выхода перемножителя 8 обработанный спектр поступает на регистратор 11, который регистрирует спектр шумоизлучения корабля, приведенный к единичному расстоянию и "очищенный" от искажений спектра, вносимых гидроакустическим каналом распространения.

Использование устройства осуществляется следующим образом. Испытуемый корабль двигается на определенной скорости. Излучатель 3 обеспечивает излучение случайного сигнала со спектром G⁰(ω). На выходе спектроанализатора 5 наблюдается спектр тестового сигнала , принятого приемной системой 4.

Измеряемый спектр шумоизлучения корабля G_х(ω) имеет вид

где - принятый через гидроакустический канал спектр шумоизлучения корабля,

G_x(ω) - приведенный к единичному расстоянию и "очищенный" от искажений за счет канала распространения спектр шумоизлучения испытуемого корабля.

Как видно из приведенной формулы, при работе устройства не требуется определять дистанцию до корабля, не требуется также расчетно учитывать характеристики гидроакустического канала распространения, влияние поверхности и дна моря, направленность приемной гидроакустической антенны.

Погрешности работы устройства обусловлены только точностью измерения спектров и погрешностью регистрации.

Изобретение относится к гидроакустической технике, а более конкретно - к устройствам для измерения подводного шума кораблей в океанических условиях. Сущность: устройство содержит канал излучения, приемный канал и дополнительный канал подстройки излучающего сигнала. При этом канал излучения выполнен в виде последовательно соединенных генератора электрических сигналов, усилителя мощности и излучателя. Приемный канал выполнен в виде приемной гидроакустической антенны, соединенной с входом первого спектроанализатора и регистратора. Дополнительный канал подстройки излучающего сигнала выполнен в виде гидрофона, соединенного с входом спектроанализатора. Кроме того, приемный канал содержит последовательно соединенные переключатель, блок перемножения, блок деления и первое и второе долговременные запоминающие устройства. При этом выход второго долговременного запоминающего устройства соединен с вторым входом блока деления, а вход - через переключатель с выходом первого спектроанализатора. Выход перемножителя соединен с входом регистратора. В канал подстройки излучающего сигнала дополнительно введены последовательно соединенные третье долговременное запоминающее устройство и блок сравнения, выход которого соединен с вторым входом усилителя мощности, а второй вход - с выходом второго спектроанализатора. Технический результат: повышение точности измерения подводного шумоизлучения. 1 ил.

Устройство для измерения подводного шумоизлучения надводных и подводных кораблей, содержащее канал излучения, выполненный в виде последовательно соединенных генератора электрических сигналов, усилителя мощности и излучателя, приемный канал, выполненный в виде приемной гидроакустической антенны, соединенной выходом с входом первого спектроанализатора и регистратора и дополнительный канал подстройки излучающего сигнала, выполненный в виде гидрофона, соединенного с входом второго спектроанализатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения подводного шумоизлучения, в приемный канал дополнительно введены последовательно соединенные переключатель, блок перемножения, блок деления и первое долговременное запоминающее устройство, а также второе долговременное запоминающее устройство, выход которого соединен с вторым входом блока деления, а вход - через переключатель с выходом первого спектроанализатора, выход перемножителя соединен с входом регистратора, а в канал подстройки излучающего сигнала дополнительно введены последовательно соединенные третье долговременное запоминающее устройство и блок сравнения, выход которого соединен с вторым входом усилителя мощности, а второй вход - с выходом второго спектроанализатора.