УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН Советский патент 1994 года по МПК H04B11/00 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для обнаружения упругих волн, в частности, акустических и сейсмических волн.

Известно устройство для обнаружения упругих волн, содержащее на передающей стороне источник когерентных колебаний, передатчик, источник упругих волн и модулирующий элемент, а на приемной стороне супергетеродинный приемник и последовательно соединенные выходной усилитель и полосовой фильтр.

Однако, известное устройство имеет низкую достоверность приема упругих волн, в связи с тем, что оно не обеспечивает пространственной фильтрации упругих волн с длиной волны, превышающей длину волны когерентных колебаний в луче. Кроме того, невозможен прием волн в оптически непрозрачной среде. В нем с помощью создаваемых ультразвуком локальных неоднородностей в среде моделируется дифракционная решетка, что принципиально требует соизмеримости длин волн колебаний в луче и модулирующих колебаний накопления полезного эффекта модуляции по длине луча. Низкая оптическая прозрачность среды приводит к быстрому затуханию колебаний в луче и не позволяет осуществлять с его помощью качественный прием волн.

Целью настоящего изобретения является повышение достоверности приема.

Для этого в устройство для обнаружения упругих волн, введены на передающей стороне дополнительный передатчик и умножитель частоты, а модулирующий элемент выполнен в виде отрезка пути распространения упругой волны, при этом выход источника когерентных колебаний подключен соответственно к входам дополнительного передатчика и умножителя частоты, выход которого подключен к входу передатчика, на приемной стороне введены канал, состоящий из последовательно соединенных дополнительного приемника, фазовращателя, фазового дискриминатора, фильтра нижних частот и блока управления, выход которого подключен к другому входу фазового дискриминатора, выход которого подключен к входу выходного усилителя.

Другое отличие состоит в том, что антенны основного супергетеродинного приемника выполнена с узкой диаграммой направленности, обеспечивающей формирование луча, несущего информацию.

Прием и пространственная фильтрация упругих волн с помощью луча, несущего информацию, в качестве которого используется радиолуч, формируемый путем умножения частоты из колебаний, генерируемых источником когерентных колебаний, обеспечивается за счет накопления по длине луча индекса фазовой модуляции колебаний в нем, возникающей в результате модуляции плотности среды и соответственно скорости распространения колебаний в луче упругими волнами существенно большей длины. При этом, поскольку упругие волны вследствие относительно малой скорости их распространения колебаний в луче, максимум накопленного индекса модуляции имеет место ориентации луча в направлении, перпендикулярном направлению распространения волнового возмущения.

Формирование необходимой ширины луча может осуществляться, как передающей антенной, так и путем выполнения приемной антенны с узкой диаграммой направленности.

Фазовая модуляция принятых супергетеродинным радиоприемником колебаний в радиолуче осуществляется с использованием переданного по дополнительному каналу опорного генерируемого источником когерентных колебаний и подстраиваемого по фазе под среднюю фазу принятых колебаний в луче. Формирование гетеродинного напряжения основного супергетеродинного радиоприемника из опорного сигнала, принятого дополнительным радиоприемником, обеспечивает когерентность всего устройства. Использование в качестве несущего информацию радиолуча позволяет осуществлять прием упругих волн, распространяющихся в оптически малопрозрачной среде.

На чертеже представлена структурная схема устройства для обнаружения упругих волн.

Устройство для обнаружения упругих волн содержит источник когерентных колебаний 1, источник упругих волн 2, умножитель частоты 3, передатчик 4, дополнительный передатчик 5, супергетеродинный приемник 6, дополнительный приемник 7, фазовращатель 8, канал связи 9, фазовый дискриминатор 10, фильтр нижних частот 11, блок управления 12, выходной усилитель 13, полосовой фильтр 14. Выход полосового фильтра является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом. Подвергнутые фазовой модуляции со стороны волнового поля, формируемого источником упругих волн 2, радиоволны в луче, несущем информацию, сформированные из колебаний, генерируемых источником когерентных колебаний 1, путем умножения в умножителе частоты 3, усиления и излучения в передатчике 4, принимаются супергетеродинным приемником с антенной 6, в котором они преобразуются к частоте, равной частоте опорного сигнала, полученного из колебаний, генерируемых источником когерентных колебаний 1, путем их усиления и излучения в дополнительном передатчике 5 и приема дополнительным приемником 7. Причем, опорный сигнал используется также для формирования гетеродинного напряжения основного супергетеродинного радиоприемника.

Путем автоматической подстройки фазы опорного сигнала под среднюю фазу сигнала с выхода супергетеродинного приемника 6 осуществляемой с помощью фазовращателя 8, фазового дискриминатора 10, фильтра нижних частот 11, определяющего инерционность автоподстройки, и блока управления 12, устраняется влияние медленного дрейфа фазы принятых радиосигналов за счет различных дестабилизирующих факторов. Электрический сигнал с выхода фазового дискриминатора 10, изменяющийся по закону, определяемому принимаемыми упругими волнами, далее усиливается в выходном усилителе 13 и фильтруется в полосовом фильтре 14, полоса пропускания которого согласуется с полосой частот, занимаемой принимаемыми упругими волнами.

В результате использования в качестве чувствительного элемента радиолуча и осуществления накопления полевого эффекта модуляции по его длине за счет применения когерентной обработки сигнала, реализуемой с использованием дополнительного канала связи между пучками излучения и приема луча для передачи опорного сигнала, обеспечены прием и пространственная фильтрация упругих волн, включающая волны длинноволнового диапазона и волны, распространяющиеся в оптически малопрозрачной среде. Это позволяет существенно снизить вес и габариты антенн для приема упругих волн и исключить их обратную реакцию на исследуемое волновое поле, а также повысить за счет исследования протяженного радиолуча направленность и чувствительность устройства для приема упругих волн.

Использование предлагаемого устройства для приема волн даст значительную экономию в народном хозяйстве, в частности, при контроле с его помощью остаточной турбулентности в зоне взлетно-посадочной полосы аэродрома и повышении на основе данных контроля частоты заходов на посадку летательных аппаратов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН, содержащее на передающей стороне источник когерентных колебаний, передатчик, источник упругих волн и модулирующий элемент, а на приемной стороне супергеродинный приемник и последовательно соединенные выходной усилитель и полосовой фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности приема, введены на передающей стороне дополнительный передатчик и умножитель частота, а модулирующий элемент выполнен в виде отрезка пути распространения упругой волны, при этом выход источника когерентных колебаний подключен соответственно к входам дополнительного передатчика и умножителя частоты, выход которого подключен к входу передатчика, на приемной стороне введены канал, состоящий из последовательно соединенных дополнительного приемника, фазовращателя, фазового дискриминатора, фильтра нижних частот и блока управления, выход которого подключен к входу супергетеродинного приемника, выход которого подключен к другому входу фазового дискриминатора, выход которого подключен к входу выходного усилителя.