Предметом изобретения является устройство для обострения характеристики направленности интерференционных систем, содержащих базу из нескольких приемников.
В таких системах уже известно применение экспандера в цепи подачи на индикатор колебаний с выходов приемников после суммирования. Экспандер увеличивает показания индикатора под действием сигналов, попадающих на входы приемников синфазно, по сравнению с показаниями индикатора под действием сигналов, попадающих на входы приемников со сдвигом по фазе. Благодаря этому характеристика направленности интерференционной системы резко обостряется, как легко видеть из фиг. 1. Здесь в декартовых координатах изображены диаграммы направленности одной и той же системы при отсутствии экспандера (сплошная линия) и при наличии его (пунктирная линия). По оси ординат отложены в относительных единицах показания индикатора, по оси абсцисс угол а
между направлением базовой линии приемников и направлением прихода колебаний.
Степень обострения диаграммы направленности таким способом определяется, очевидно, степенью экспандирования. Однако, применение значительного экспандирования вызывает громадные затруднения.
Это затруднение заключается в том, что всякий пеленгуемый сложный звук и шум (шум самолета, корабля,, сейсмические колебания от взрыва и пр.) всегда резко меняются во времени по своей интенсивности. Интенсивность шумов и звуков, в течение весьма коротких промежутков времени, меняется в сотни, тысячи и десятки тысяч раз. Другими словами, диапазон амплитуд на входе экспандера весьма широк.
Поэтому, если степень экспандирования достаточно велика, то на выходе экспандера получается столь громадный диапазон амплитуд, что никакие приемные устройства (усилители, телефоны, осцилографы и проч.
543
для приема без искажений такого диапазона не годятся, не говоря уже том, что на фоне таких гроМадйых изменений интенсивности становятся неощутимыми те сравнительно небольшие изменения интенсивности, которые обусловлены изменением направления звука и которые стараются уловить при пеленге.
Пусть, например, мы имеем базу для приема отраженных волн, состоящую из четырех приемников, соединенных на сумму э. д. с., совместно действующих на один индикатор (осциллограф). Отраженные волны-это полезные сигналы, приходящие по направлению оси симметрии базы, синфазно ко всем приемникам. Они приходят вперемежку с другими, не отраженными волнами и частично даже перекрываются ими. Эти последние представляют собой помехи и приходят к приемникам с самой различной разностью фаз, быстро меняющейся во времени. Предположим, для примера, что амплитуды полезных сигналов АС и помех Л„ находятся в соотношении:
--055 . - и,уз.
п
Можно показать, что в среднем (статистическое среднее) амплитуда колебаний на выходе системы из п приемников для несинфазных колебаний будет в К« раз .меньше, чем для синфазных, где л- число суммируемых каналов. Тогда на выходе системы из четырех приемников установится соотношение:
,.
п
Применяя экспандер, мы можем это отношение увеличить. Для того чтобы отражения на осциллограмме резко выделялись на фоне помех, необходимо взять экспандер с большим коэфициентом (у) экспандирования, например, равным 4. Тогда на выходе экспандера устанавливается соотношение:
11
1,46,
А„
что может быть достаточным для хорошего прочтения отражений на осциллографе.
Однако нужно принять во внима11ие, что как сигналы, так и помехи,
АС
независимо от соотношения -,
нятся-по своей абсолютной величине и могут дметь различнее амплитуды; так, например, амплитуда отражения от одного отражающего горизонта может быть больше амплитуды отражения от другого в 10 раза.
Такой диапазон амплитуд (1 : Ю-) увеличится экспандером с у 4 до совершенно неприемлемой на практике величины I : Ю.
Никакой усилитель, телефон, осциллограф и всякий другой прибор и индикатор, в силу ограниченности их .щтудных характеристик и появления токов насыщения, не смогут передать такого диапазона без очень больших искажений.
Если в таких случаях для предотвращения работы на сгибе амплитудной характеристики или насыщения уменьшать чувствительность приемного тракта и «грубить аппаратуру, то не будут приняты слабые сигнал)Ь1, .что совершенно недопустимо для практической работы.
Единственным выходом ярляется нивелировка колебаний, прступающих с выхода приемников, т. е. применение тщательной и усиленной компрессии амплитуд перед их суммированием и последующим экспандированием, причем постоянная времени компрессора, во избежание искажений, должна быть взята настолько большой, чтобы компрессор не действовал на отдельные колебания и не искажал их форму, а регулировал по закону кривой, огибающей колебания.
Такая же необходимость в предварительной нивелировке возникает и при акустической пеленгации любого встречающегося на практике источника шума, вследствие всегда имеющего место резкого изменения интенсивности его акустического излучения.
Уровень интенсивности колебаний на выходе каждого приемника базы
должен быть нивелирован, после чего он не (олжен зависеть от амплитуд .колебаний, подаваемых на вход приемника.
Только при соблюдении этого условия экспандер будет подчеркивать из.менения, обусловленные измененияЛ5И направлени ; прихода колебаний, а не гораздо большие по интенсивности изменения, обусловленные нестабильностью излучения источников звуков и шумов, или, что имеет место при сейсмических работах, наличием многих различных отражающих поверхностей.
Иными словами, необходимо, чтобы экспандер подчеркивал только те изменения амплитуд колебаний на выходе системы приемников (после суммирования), которые обусловлены изменением фаз суммирующихся колебаний, а не их амплитуд.
Применение компрессии в каждом приемнике базы приводит к громоздкости системы, так как при этом каждый приемник должен быть снабжен отдельным усилителем с автоматической регулировкой.
Согласно настоящему изобретению, Ц.ЛЯ усиления суммы сигналов, принимаемых всеми приемниками базы, применен усилитель, автоматическая регулировка усиления которого осуществляется одним из приемников базы, не обладающим направленной характеристикой.
Схема предлагаемого устройства для направленного приема изображена на фиг. 2. Здесь цифрами /-6 обозначены приемники базы, цифрой 7 - усилитель, цифрой 8 - экспандер, а цифрами 9 и Ю - регулятор усиления усилителя 7.
Как видно из схемы, регулировка осуществляется после суммирования э. д. с. отдельных приемников, но управляется только одним из приемников базы (приемником 3). Один приемник, взятый в отдельности, направленностью не обладает. Поэтому при изменении направлепия прихода сигналов он не будет изменять регулирующее напряжение. Последнее будет изменяться только при изменении интенсивности сигналов, обусловленном нестабильностью источников их.
35 Свод в. 5.
Поясним это следующим примером: допустим, что сигналы приходят по направлению оси симметрии базы синфазно ко всем приемникам. Сумма 3. д. с. всех приемников подается на усилитель 7. Регулирующий приемник J, вместе с другими, также принимает эти сигналы; с выхода этого приемника напряжение подается на усилитель 9, усиливается и выпрямляется детектором /О, после чего выпрямленное напряжение подается минусом на сетку входной лампы усидгителя 7; это и будет регулирующее напряжение. Величина регулирующего напряжения не изменяется при изменении направления прихода сигналов потому, что отдельный приемник направленностью не обладает и э. д. с. на его выходе не зависит от направления прихода сигналов.
При внезапном же увеличении интенсивности сигналов регулирующее напряжение изменяется, так как э. д. с. на выходе регулирующего приемника тотчас же увеличится, регулятор сработает, коэфициент усилителя 7 соответственно понизится, и если регулировка подобрана правильно, то интенсивность суммарного колебания не изменится.
Таким образом, действие устройства, показанного на фиг. 2, такое же, как действие устройства, в котором каждый отдельный приемник снабжен усилителем с автоматической регулировкой, т. е. и в том и другом устройства: экспандер одинаково будет подчеркивать только те изменения амплитуд колебаний на выходе системы приемников, которые обусловлены изменением фаз, а не амплитуд приходящих колебаний.
Предмет изобретения
Устройство для обострения характеристики направленности интерференционных систем приемников, с применением базы из нескольких приемников, колебания которых суммируются, усиливаются и подаются на вход экспандера, увеличивающего отнощение показаний индикатора для сигналов, синфазно и несинфазно попадающих на вход приемников, о т545ji и ч а ю щ е е с я тем, что для усиления сулшы сигналов, принимаемых всеми приемниками базы, применен усилитель, автоматическая регулию 2030 50 и 70 SO эоюоноиа ао м ismso iroiso
Фиг. 1
Фиг. 2
f ,
L
H iilровна усиления которого осуществляется одним из приемников- базы, не обладающим направленной характеристикой.
