УСТРОЙСТВО для ИНТЕГРИРОВАНИЯ ЭХОСИГНАЛОВот Советский патент 1970 года по МПК G06G7/18 

Данное устройство относится к области приборостроения и может служить индикатором информации, поступающей с эхопанелями, и давать количественную оценку рыбных скоплений.

Известно зстройство для интегрирования эхосигналов от рыбных скоплений, содержащее усилитель, детектор, интегрирующий блок, суммирующий блок и преобразователь «код-напряжение, соединенные последовательно, а также генератор меток, блок задержки, блок стробирования, блок выдержки и нреобразователь «напряжение-длительность имнульса.

Предложенное устройство отлнчается от известного тем, что оно дополнительно содержит генератор линейного напряжения и диодный функциональный преобразователь, соединенные носледовательно, нричем, вход генератора линейного напряжения соединен со входом преобразователя «напряжение-длительность имнульса и со входом блока задержки и служит входом «запуск устройства, соединенным с выходом внещнего эхолота, выход диодного функционального преобразователя соединен со входом усилителя; блок задержки, блок стробирования и блок выдержки соединены последовательно, выход блока выдержки соединен со входом унравлення интегрирующего блока, второй и третий выходы блока стробировапия соединены соответственно со вторым входом управления усилителя и первым входом генератора меток, второй выход блока задержки соединен

со вторым входом генератора меток, выходы преобразователя «напряжение - длительность имиульса соединены соответственно со вторым входом нреобразователя «код-напряжение, выход которого служит выходом

устройства, и с третьим входом генератора меток, выход которого служит выходом «метки устройства и подсоединен к соответствующехму входу внещнего эхолота. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство состоит из усилителя /, детектора 2, интегрирующего блока 3 с реле PI, суммирующего блока 4 с преобразованием в

число-импульсный код, блока 5 иреобразовання число-импульсного кода в аналоговую величину, блока 6 задержки, блока 7 стробирования, блока 8 выдержки, блока 9 нреобразования аналоговой величины в интервал времени, генератора 10 меток, генератора // линейного нанряженпя, днодного функционального иреобразователя 12.

гулировку усиления (ВАРУ), компеисирующую изменение амплитуды эхосигналов в зависимости от глубины.

С выхода усилителя эхосигналы детектируются детектором 2 и подаются на электронный интегрирующий блок 3. Для того чтобы интегрировать только эхосигыалы от скопления рыбы (с заданного диапазона глубин) и исключить импульс посылки, эхосигналы от дна и другие помехи, усилитель 1 заперт и отпирается только на промежуток времени, соответствующий выбранному диапазону интегрирования. Для этой цели в устройстве имеется блок 6 задержки, который запускается импульсом запуска эхолота и обеспечивает выбранную задержку начала интегрирования (см. фиг. 2,6), а также блок 7 етробироваиия, запускаемый импульсом заднего фронта с блока задержки и обеспечивающий выбранную щирину диапазона интегрирования (см. фнг. 2,в). Имнульс с блока 7 стробирования поступает на усилитель 1, отпирая его на время. В качестве блоков 6 и 7 могут быть использованы обычные ждущие мультивибраторы с изменяемой длительностью импульса.

Для удобства установки выбранного диапазона интегрирования на ленте самописца начало и конец диапазона интегрирования отмечаются специальными метками генератором 10, запускаемым импульсами задних фронтов и 7 задежки и стробирования. Генератор 10 меток генерирует короткие ультразвуковые имнульсы, несущая частота которых равна рабочей частоте эхолота. Эти имиульсы иодаются на вход усилителя эхолота 13 (см. фиг. 2,0).

Интегрирование эхосигналов осуществляется интегрирующим блоком 3, который иредставляет собой обычный усилительный каскад с емкостной обратной связью.

На фиг. 2, г 1 д соответстенно показано напряжение интегрирующего каскада на входе и выходе.

Интегрирование начинается в момент t и заканчивается в момент /о, результат его- напряжение (см. фиг. 2, с)-необходимо суммировать с результатами интегрирования за предыдущие пось)лки.

Для этого служит суммирующий блок 4 с преобразованием в число-импульсный код. В этот блок входят интегрирующий электродвигатель постоянного тока, осуществляющий процесс суммирования, и триггер Шмитта с реле и фоторезистором, освещаемым световым потоком от осветительной лампочки; этот поток прерывается флажком, закрепленным на выходной оси двигателя.

Для устранения ошибок при суммировании необходимо на вход блока суммирования (иитегрирующего электродвигателя) подавать напряжение с интегрирующего каскада иосле окончания интегрирования, что осуществляется с помощью контактов реле Р. Длительность включения реле Pj определяется импульсом с блока 8 выдержки, уиравляющего этим реле. Этот блок, например ждущий мультивибратор с постояиной длительностью импульса, запускается импульсом заднего фронта с блока 7 стробирования и вырабатывает импульс, значительно иревышающий постоянную времени электродвигателя.

На фиг. 2, е показано напряжение на входе интегрирующего электродвигателя. Фактически нанряжение /уакс за время (см. рис. 2, () не остается постоянным, но так как его измеиение за это время от посылки к посылке не меняется, потому что постоянная времени разряда одна и та же, то оио постоянно и легко учитывается при градуировке.

Возникающие при вращении выходной оси электродвигателя е флажком прерывания светового иотока с помощью фоторезистора, включенпого в триггер Шмитта с реле, преобразуются в число срабатываний этого реле.

Таким образом, угол новорота выходной оси

электродвигателя, пропорциональиый сумме

интегралов от эхосигналов, иреобразуется в

число-импульсный код, а последний преобразуется в аналоговую величииу, которая записывается либо непосредственно специальным самописцем, либо с преобразованием в ироме-, жуток времени-самописцем эхолота. Блок 9 преобразования число-импульсиого

кода в аналоговую величину может быть выполнен с использованием схемы на шаговых искателях и делителя иа резисторах. Нри срабатываииях шагового искателя, вызываемых срабатываниями реле в схеме триггера

Шмитта, переключаются резисторы в делителе. Для увеличения диаиазона суммирования молсио иснользовать последовательное включение шаговых искателей. Если иа делитель подать иостояииое иаиряжеиие, то со щеток шаговых искателей можно снимать напряжение, пропорциональное числу подсчитываемых импульсов. Это напряжение может быть измереио обычным или цифровым вольтметром и занисано самопишущим

вольтметром. В этом случае ироисходит преобразование числа имиульсов в постояииое напряжение.

Если тот же делитель включить во времязадающую цепочку RC ждущего мультивнбрато,ра, используемого в предлагаемом устройстве в качестве блока преобразоваиия аиалоговой величины в иитервал времени, то длительность импульса этого ждущего мультивибратора, пропорциональная величине сонротивления R времязадающей цепочки, будет пропорциоиальна числу импульсов т. е. будет осуществлено преобразование числа подсчитываемых импульсов в интервал времени. Это преобразование необходимо для того,

чтобы осуществить запись результатов интегрирования неиосредственно на самописце эхолота (при использовании иредлагаемого устройства в качестве приставки к эхолоту). С этой целью запуск ждущего мультивибратоки сигнала эхолотом, а импульсом заднего фронта запускается генератор 10 меток. Длительность TI (показано пунктиром) импульса блока 9 проиорцнональна сумме интегралов от эхосигналов за предыдущие л посылок, а приращение длительности Дт Т2-TI пропорционально величине t/макс (фиг. 2, (3), равной интегралу от эхосигналов за n-f-1 посылку (для которой построены временные диаграммы фиг. 2). Соответствующие этим посылкам метки показаны на фиг. 2, л. Таким образом, на самописце эхолота, кродме обычных записей эхосигналов, записаны линии начала и конца диапазона интегрирования (метки фиг. 2,ж), а также нарастающей суммы интегралов от этн.х эхосигиалов (перемещающаяся метка фиг. 2, л). Сброс показаний интегрирующего устройства на нуль осуществляется в схеме щаговых искателей вручную (путем нажатия кнопки) либо автоматически от контактов счетчика лага при прохождении судном определенного расстояния, например 1 мили. Для получения достоверной информации от эхосигналов о количественной характеристике скопления рыбы, необходимо учитывать изменение амплитуды эхосигналов с глубиной. С этой целью применяются схемы временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ). В предлагаемом устройстве иснользована схема ВАРУ, позволяющая обеспечить любой необходимый закон изменения напряжения смещения на сетках ламп усилителя. Схема содержит генератор // линейного напряжения и диодный функциональный преобразователь 2. Диодный функциональный преобразователь обеспечивает заданный закон изменения напряжения на выходе в зависимости от напряжения на входе. С его выхода напряжение подается на сетки ламп усилителя (вместе с постоянны.м отрицательным смещением), а так как коэффициент усиления усилителя должен изменяться во времени, то на вход функционального преобразователя подается напряжение с генератора линейного напряжения, который запускается в момент посылки. Таким образом, с помощью генератора линейного напряжения время, соответствующее глубипе, линейно преобразуется в напряжение, а функциональный преобразователь обеспечивает необходимый закон изменения напряжения смещения ламп усилителя, а значит, и коэффициента усиления от времени. Предмет изобретения Устройство для интегрирования эхосигналов от рыбных скоплений, содержащее усилитель, детектор, интегрирующий блок, суммирующий блок и преобразователь «код-напряжеиие, соединенные последовательно, а также генератор меток, блок задержки, блок стробирования, блок выдержки и преобразователь «напряжение-длительность импульса, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей устройства и повыщения точности его работы, оно дополнительно содержит генератор линейного напряжения и диодный функциональный преобразователь, соединенные последовательно, нричем вход генератора линейного напряжения соединен со входом преобразователя «напряжение-длительность импульса и со входом блока задержки и входом «запуск устройства, соединенным с выходом внещпего эхолота, выход диодного функционального преобразователя соединен со входом усилителя, блок задержки; блок стробировнаия и блок выдержки соединены последовательно, выход блока выдержки соединен со входом управления интегрирующего блока, второй и третий выходы блока стробирования соединены соответственно со вторым входом управления усилителя и первым входом генератора меток, второй выход блока задержки соединен со вторым входом генератора меток, выходы преобразователя «напряжение-длительность импульса соединены соответственно со вторым входом преобразователя «код- напряжение, выход которого служит выходом устройства, и с третьи.м входом генератора меток, выход которого служит выходом «метки устройства и иодсоединен к соответствующему входу внещнего эхолота.