Эхолот Советский патент 1981 года по МПК G01S9/66 

1

Изобретение относится к технике гидролокации и может использоваться в ультразвуковых одновибраторных эхо лотах.

Известен эхолот, содержащий измерительный блок, последовательно соединенные синхронизатор, генератор и пьезовибратор, выход которого соединен с входом приемника, первый блок выделения временного интервгша,включающий RS-триггер, первый выход которого соединен через управляемой переключатель с входом фильтра нижних частот, между инверсным выходом RSтриггера и управляющим входом управляемого переключателя включен блок регистрации пропущенных импульсов, первый вход RS-триггера соединен с выходом преобразователя напряжения во временной интервал, выход синхрониэатсфа соединен с первым входом преобразователя напряжения во временной интервал .

Однако известный эхолот имеет низкую точность измерения на малых глубинах.

Цель изобретения - повышение точности измерения на малых глубинах.

Для этого в эхолот, содержащий измерительный блок, последовательно

соединенные синхронизатор, генератор и пьезовибратор, выход которого соединен с входом приемника, первый блок выделения временного интервгша, включающий RS-триггер, первый выход которого соединен через управляемый переключатель с входом фильтра нижних частот, между инверсным выходом RS-триггера и управляющим входом уп10равляемого переключателя включен блок регистргщии пропущенных импульсов, первый вход RS-триггера соединен с выходом преобразователя напряжения во временной интервал, выход

15 синхронизатора соединен с первым входом прео«5разователя напряжения во временной интервал, введены элемент ИЛИ компаратор малых глубин, четыре элемента запрета, второй и третий

20 блоки вьщеления временного, интерва.ла, ангшогичные первому блоку выделения временного интервала, два генератора коротких стробирукиих импульсов, два делителя напряжения, при этом

25 выход элемента ИЛИ соединен с входом измерительного блока, входом компаратора малых глубин, первыми входами второго и третьего и вторым входом первого преобразователя напряжения

30 во временной интервал, выход компаратора малых глубин через первый эле мент запрета соединен с вторыми входами второго и третьего преобразователей напряжения во .временной интервал, выходы второго третьего и четвертого элементов запрета соеошнены с вторыми входами соответствующих RS-триггеров, а первые входы второго третьего и четвертого элементов запрета соединены с выходом приемника, вторые входы тре тьего и четвертого элементов запрета соединены с выходок компаратора малых глубин, а второй и третий входы второго элемента запрета соединены соответственно с третьими входами третьего и четвертоto элементов запрета и через генератор коротких стробируидих импульсов с выходами второго и третьего преоО.разователей напряжения во временной интервал, выход первого фильтра нижних частот непосредственно, а выходы остальных фильтров нижних частот через делители напряжений соединены с соответствукяцими входами элемента ИЛИ, выход синхронизатора соединен с вторым входом первого элемента запрета.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного эхолота.

Эхолот содержит первый, второй и третий блоки 1-3 выделения временного интервала, каждый из которых состоит из RS-триггера 4, управляемого переключателя 5, фильтра б нижних частот, блока 7 регистрации пропущенных импульсов и преобразователя 8 напряжения во временной интервал, приемник 9, синхронизатор 10, генератор 11,пьезовибратор 12,элемент ИЛИ 13 измерительный блок 14, компаратор 15 малых глубин, четыре элемента 16 19 запрета, два генератора 20 и 21 коротких стробирующих импульсов, два делителя напряжения 22 к 23.

Эхолот работает следугацим образом.

Импульсги«и синхронизации, поступгиощими от синхронизатора 10, одновременно периодически запускается генератор 11 и преобразователь 8 блока 1. На преобразователи 8 блоков 2 к 3 синхронизирующие импульсы запуска поступают с выхода элемента 16 запрета в cлvчae, когда на запрещающем входе этого элемента есть сигнал Разрешение (логическая единица) поступающий от компаратора 15 малых глубин. Генератор 11 возбуждае1± пьезовибратор 12, который излучает ультразвуковой (зондирующий) импульс в направлении дна (лодируемогО объекЧа). Преобразователь 8 блока 1 генерирует прямоугольный импульс (строб) напряжения, по длительности пропорциональный удвоенному времени распространения ультразвуково1 о импульса в направлении дна. Этим импульсом осуществляется стробирование блока 1:

:RS-триггер 4 опрокидывается в одно, из устойчивых состояний равновесия и поддерживается в этом состоянии до поступления 1-го отраженного импульса.

Преобразователи 8 блоков 2 и 3 осуществляют те же функции, что и преобразователь 8 блока 1: генерируют прямоугольные импульсы, по длительности пропорциональные удвоенной и утроенной глубине под вибратором. Задним фронтом этого импульса запускаются генераторы 20 и 21 коротких стробируюадих импульсов. Этими импульсами осуществляется стробирование блоков 2 и 3 и осуществляется операция Запрет 5 на прохождение в блок 1 вторичных отражений ультразвукового импульса.При промерах малых глубин на выходе приемного тракта наблюдаются вследствие реверберации несколько отраженных импульсов , которые следуют с интервалом во времени через время

t--|«, (1) где & - расстояние от вибратора до

дяа;

5 V - скорость распространения ультразвука в жидкости (в воде) ..

В результате действия стробируюQ щих импульсов основной отраженный импульс проходит в блок 1, а вторичные отражения - в блоки 2 и 3. Этимн импульсами последовательно возвращаются в исходное нулевое состояние RSе триггеры-4 всех трех блоков 1-3. Поскольку эти процессы повторяются периодически, то на выходе каждого RS-триггера существует периодическая последовательность прямоугольных импульсов с длительностями t, 2t и 3t

0 соответственно, где t определяется по формуле (1). Из этой- периодической последовательности в каждом блоке 1-3 при помощи фильтров 6 нижних частот выделяется постоянная составляющая напряжения, величина которой в первом блоке 1 прямо пропорциональна глубине под вибратором, а во втором и третьем блоках 2 и 3 прямо пропорциональна удвоенной и утроенной

д глубине. Во втором блоке 2 напряжение постоянной составлякяцей (ПС) уменьшается в 2 раза при помощи делителя 22 напряжения, а в третьем блоке 3 в 3 раза при псжоци .делителя 23 напряжения. Нормированные постоянные составляющие поступают на вход элемента ИЛИ, на входе которого напряжение равно одному из максимальных входных. Это напряжение измеряется измерительным блоком 1.4, шкала которого програ0 дуирована в единицах измеряемого рас,стояния, и сравнивается с опорным напряжением Ц в компараторе 15 малых тлубин. Блоки 2 и 3 включаются в ра-. боту тогда, когда с компаратора 15 малых глубин на элемент 16 запрета начинает поступать логическая едини ца, разрешающая прохождение нмпупъсов синхронизации в блоки 2 и З.Если глубина t становится меньше минималь ной глубины , то в первом блоке наблюдается исчезновение основного отраженного .импульса, при этом нарушается периодичность выходных импуль сов RS-триггера 4 в первом блоке 1 и срабатывает блок 7 регистрации пропущенных импульсов (КРПИ). Сигнал с выхода блока 7 размыкает управляе:мый переключатель 5, соединяющий выход RS-триггера 4 с фильтром 6 ниж них частот. Напряжение на выходе, фильтра б нижних частрт уменьшается и блок 1 отключается от элемента ИЛИ 13. В этой ситуации напряжение на вы ходе элемента ИЛИ 13 является резуль татом работы двух других блоков 2 и 3, которйе работают по BTOpcwy и третьему отражениям. Таким образом, предложенный эхоло позволяет значительно, в 2 - 3 раза (в зависимости от числа каналов), уменьшить протяженность мертвой зоны под вибратором, т.е., уменьшить мини мальное расстояние до отражающего объекта, которое может быть измерено Формула изобретения Эхолот, содержащий измерительный блок, последовательно соединенные синхронизатор, генератор и пьезовибратор, выход которого соединен с вхо дом приемника, первый блок выделения временного интервала, включающий RS-триггер, первый выход которого соединен через управляемый переключа тель с входом фильтра нижних частот, между инверсным выходом RS-триггера и управляющим входом управляемого переключателя включен блок регистрации пропущенных импульсов, первый вход RS-триггера соединен с выходом преобразователя напряжения во временной интервал, выход синхронизатора .соединен с первым входом преобразователя напряжения во временной интервал, отличающийс я тем, , что, с целью повыиения точности измерения на малых глубинах, введены элемент ИЛИ, компаратор малых глубин,четыре элемента запрета, второй и третий блоки выделения временного интервала, аналогичные первомублоку выделения временного интервала, два генератора коротких стробирующих импульсов,- два делителя напряжения, при этом выход элемента ИЛИ соединен с входсял измерительиого блока, входом компаратора малых глубин, первььли входами второго и третьего и вторым входом первого преобразователя напряжения во времен.нов. интервал, выход кс 1паратора малых глубин через первый элемент запрета соединен с вторыми входами второго и третьего преобразователей напряжения во временной интервал, выходы второго, третьего и четвертого элементов запрета соединены с вторыми входами соответствующих RS-триггеров, а первые входы второго, третьего и четвертого элементов запрета соединены с выходом приемника, вторые входы третьего и четвертого элементов запрета соединены с выходом компаратора малых глубин, а второй и третий входы второго элемен-, та запрета соединены соответственно с третьими входами третьего и четвертого элементов запрета и через генератор коротких стробирующих импульсов с выходами второго и третьего преобразователей напряжения во временной интервал, ш:1ход первого фильтра нижних частот непосредственно, а выходы остальных фильтров нижних частот через делители напряжений соединены с соответствукщими входг№ и элемента ИЛИ, выход синхронизатора соедииен с вторам входом первого элемента запрета . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 1 441537, кл. G OJ. S 9/66, 1975 (прототип).