Устройство для сейсмоакустической разведки конкреций на дне океана

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ КОНКРЕЦИЙ НА ДНЕ ОКЕАНА, содержащее последовательно, соединенные задающий генератор, усилитель мощности и излучатель, приемную антенну, состоящую Из N(N 3) ненаправленных идентичных приемников акустических колебаний, соединенных последовательно с N усилителями, М (М 1) блоков формирования диаграммы направленности акустического луча, при этом выходы всех N усилителей соединены с входами каж ,дого из М блоков формирования диаграммы направленности акустического луча , и последовательно соединенные фильтр, детектор и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения его производительности и помехоустойчивости при разведке конкреций , оно дополнительно содержит М блоков управляемых линий задержек, сумматор, блок управления и управляемый генератор тактовых импульсов, причем выходы блоков формирования диаграммы направленности акустического луча соединены с входами блоков управляемых линий задержек, а выходы последних соединены с входами сумма§ тора, выход которого соединен с входом фильтра, входы блока управления СО являются входами устройства, выход блока управления соединен с зтравляющим входом запуска задающего генератора , входом синхронизации регистрато-а ра и через управляемый генератор тактовых импульсов - с управляющими входами М блоков управляемых линий 00 00 задержек, излучатель при этом выполнен из последовательно соединенных -Nj пьезокерамических колец, закрепленных г на отрайсающем акустические колебания СП экране, который установлен под углои 30 к вертикали, причем длина излучателя в М раз меньше длины приемной антенны.

09! (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(5! G О! V l 39

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРИТИЙ (2l) 3692!03/24-25 (22) 23.0l.84 (46) 07.02.85. Бюл. № 5 (72) Ю. Ю. Житковский, В. В. Краснобородько, Ю. И. Ломоносов, Ю. П. Лысанов и В. В. Савельев (7l) Институт океанологии им. П. П. Ширшова и Акустический институт им. акад. Н. Н. Андреева (53) 550.83(088.8) (56) !. Авторское свидетельство СССР

¹ 20532l, кл. G О! Ч !/00, !966.

2. Авторское свидетельство СССР № 898361, кл. G Ol Ч 1/00, !977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 3582674/!8-25 (048660), кл. С О! V !/ОО, 3!.03.83 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ КОНКРЕЦИЙ НА ДНЕ

ОКЕАНА, содержащее последовательно. соединенные задающий генератор, усилитель мощности и излучатель, приемную антенну, состоящую из

N(N Ъ 3) ненаправленных идентичных приемников акустических колебаний, соединенных последовательно с N усилителями, М (М > l) блоков формирования диаграммы направленности акустического луча, при этом выходы всех

К усилителей соединены с входами каж,дого as М блоков формирования диаграммы направленности акустического луча, и последовательно соединенные фильтр, детектор и регистратор, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его производительности и помехоустойчивости при разведке конкреций, оно дополнительно содержит

М блоков управляемых линий задержек, сумматор, блок управления и управляемый генератор тактовых импульсов, причем выходы блоков формирования диаграммы направленности акустического луча соединены с входами блоков управляемых линий задержек, а выходы последних соединены с входами сумма" тора, выход которого соединен с вхоИ дом фильтра, входы блока управления являются входами устройства, выход блока управления соединен с управляющим входом запуска задающего генератора, входом синхронизации регистрато-д ра и через управляемый генератор тактовых импульсов — с управлякщими входами М блоков управляемых линий задержек, излучатель при этом выполнен из последовательно соединенных

t пьезокерамических колец, закрепленных Я

I на отражающем акустические колебания экране, который установлен под углом

300 к вертикали, причем длина излу чателя в М pas меньше длины приемной антенны.

1 1!3877

Изобретение относится к морской сейсмоакустической разведке и может быть использовано для обнаружения железомарганцевых конкреций на дне океана на ходу судна практически при любой глубине места.

Известны устройства для сейсмоакустической разведки, содержащие генератор с усилителями мощности, излучатель и приемную антенну акусти- 10 ческих колебаний с N(N ? 3) параллель,но соединенными приемниками, фильтр, усилитель и регистратор Р! 3 и (2).

Однако эти устройства обладают небольшой чувствительностью к мелкой структуре верхнего слоя дна, покрытого конкрециями; появляются рассеянные сигналы от слоев дна и стай придонных биологических скоплений, что вызвано плохой помехозащищенностью 20 таких устройств и ведет к ложному срабатыванию системы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для сейсмоакустической разведки конкреций на дне океана, реализующее способ обнаружения конкреций на дне океана и содержащее . последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности и излучатель, 0 приемную антенну, состоящую из

"N(N > 3) ненаправленных идентичных приемников акустических колебаний, соединенных последовательно с N усилителями, и М (M > 1) блоков форми-З рования диаграммы направленности акустического. луча, и последовательно соединенные фильтр, детектор и регистратор (3 3.

Недостатками известного устройства 40 являются небольшие производительность и помехоустойчивость при обнаружении конкреций, поскольку для обнаружения конкреций необходимо специальным механическим или электронным устройством изменять направление антенны на разные участки дна, в то же время, появление в какой-то момент биологических скоплений на дне ведет к ложному срабатыванию устройства. 50

Цель изобретения — повышение производительности и помехоустойчивости при разведке конкреций.

Иоставленная цель достигается тем, что устройство для сеймоакустической 55 разведки конкреций на дне океана, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности и излучатель, приемную антенну, состоящую из N(N> 3) ненаправ1 ленных идентичных приемников акусти- ческих колебаний, соединенных последовательно с N усилителями, M (M ? 1) блоков формирования диаграммы направ;ленности акустического луча, при этом выходы всех N усилителей соединены с входами каждого из M блоков формирования диаграммы направленно.сти акустического луча, и последовательно соединенные фильтр, детектор и регистратор, введены дополни тельно M блоков управляемых линий задержек, сумматор, блок управления и управляемый генератор тактовых импульсов, причем выходы блоков формирования диаграммы направленности акустического луча соединены с входами блоков управляемых линий задержек, а выходы последних соединены с входами .сумматора, выход которого соединен с входом фильтра, входы блока управления являются входами устройства, выход блока управления соединен с управляющим входом запуска задающего генератора, входом синхронизации регистратора и через управляемый генератор тактовых импульсов — с управляющими входами М . блоков управляемых линий задержек, при этом излучатель выполнен из последовательно соединенных пьезокерамических конец, закрепленных на отражающем акустические колебания экране, который установлен под углом

30 к вертикали, причем длина излучателя в M pas меньше длины приемной антенны.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 — схема общего вида устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор тонально-импульсных сигналов, усилитель 2 мощности и излучатель 3, набранный из одинаковых последовательно соединенных пьезокерамических колец, закрепленных вдоль направления сужения судна на акустически отражающем экране, который расположен под углом к вертикали 30 .

Приемная антенна состоит из ненаправленных идентичных приемников 4 акустических колебаний (4.1-4.N) ° выставленных в горизонтальную линию и соединенных последовательно с усилителями 5 (5.1 — 5.N), выходы кото3 1138 рых соединены с каждым из входов М блоков 6 (6, 1-6М ) формирования диаграммы направленности луча, выходы последних через М блоков 7 (7.1-7.M) управляемых линий задержек соединены с входами сумматора 8, который последовательно соединен с фильтром 9, детектором 10 и регистратором II. Управляющий вход блоков 7 управляемых линий задержек соединен через управляемый генератор 12 тактовых импульсов с блоком 13,управления, первый вход которого- соединен с выходом судового лага, а второй вход - с выходом судового эхолота, выход блока

13 управления соединен с управляющим входом запуска задающего генератора 1 и входом синхронизации регистратора

11.

Устройство работает следующим. образом;

Электрический сигнал заданной частоты, длительности и периода повторения задакццего генератора 1 через усилитель 2 мощности, где он усиливается, поступает на излучатель 3, набранный из последовательно соединенных пьезокерамических колец, закрепленных в направлении движения судна на акустически отражающем

30 экране, который установлен под углом 30 к вертикали. Ширина диаграммы направленности излучателя в вертикальной плоскости (поперек движения) меньше 60 . Излучатель 3 пре- 35 образует электрический сигнал в акустический. Акустическая посылка, достигнув дна, рассеивается на нем и возвращается в обратном направлении, поступая на приемники 4. 1-4. N, где она 40 преобразуется в электрический сигнал.

Принятые сигналы усиливаются в усилителях 5. 1-5. N и поступают в М блоков 6. 16М формирования диаграммы направленности луча. Так как в формировании 45 участвует вся длина антенны, которая в M раз длиннее излучающей, то и ширина в-этом направлении каждого луча приемной антенны будет в М раэ уже. Соседние оси диаграмм направленности лучей располагаются так, чтобы.расстояния между ними равнялись этой ширине. Общая ширина всех М лучей не должна превышать 1О-2ОО. Принятый сигнал от каждого направления посту- 55 пает на блоки 7.1-7.М управляемых линий задержек и далее на входы сумматора 8. Блоки 7.1-7М управляемых

775 4 линий задержек (выполненные, например, на сдвиговых регистрах ) задерживают принятый сигнал на время, за которое последний (по ходу судна) луч на дне займет положение этого луча; т.е. когда рассеянные области их совпадают. Таким образом, сигнал на выходе сумматора 8 представляет собой сумму М сигналов, рассеянных от одного и того же участка дна, снятого в разное время под разными углами, что приводит к уменьшению случайного выброса в l% раз.

На управляющие входы блоков 7 управляемых линий задержек поступают тактовые импульсы от управляемого генератора 12 тактовых импульсов, частота которых и, следовательно, время задержки в блоках 7 определя,ются блоком 13 управления, вход которого соединен с управляющим входом генератора 12 тактовых импульсов. На входы блока 13 управления подаются данные о скорости движения (V) и глубине места (Н), а с выхода блока

13 управления поступает сигнал в управляемый генератор 12 тактовых импульсов, пропорциональный скорости движения судна и обратно пропорциональный глубине. места.

Полученный таким образом сигнал с выхода сумматора 9 последовательно фильтруется в фильтре 9, выделяется амплитуда сигнала в детекторе 10 и регистрируется в регистраторе 11, где амплитуда рассеянного сигнала записывается в виде, например, затемнения, пропорционального амплитуде, а время прихода пропорционально расстоянию от приемной антенны до озвученного участка (фиг. 2). С целью синхронизации с выхода блока 13 .управления подаются сигналы на начало излучения посылки в задающий генератор 1 и регистратор 11. Следовательно, в регистраторе 11 в виде, например, яркостной картины в реальном масштабе времени получается картина дна океана с расположенными иа ней конкреционными участками в виде затемнений. Величина затемнений зависит от плотности залегания конкреций на дне.

Возможность практического осуществления предлагаемого устройства была проверена в условиях открытого океана в Институте океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР в 6-м рей5 ll се t акустическом, специализированном по поиску конкреций) на НИС

"Академик Мстислав Келдыш" в ивнев сентябре l983 года. Рабочая частота составляла 6,5 кГц при длительности посылок 2- 200 мс. Диаграммы направленности излучателя составляли в вертикальной плоскости поперек движения 57, вдоль — l2, а приемной антенны поперек - круговая, а вдоль движения О,У . Исследования производились при глубине места 4.км.

Эксперименты подтвердили полную работоспособность устройства и суще38775 ственное увеличение производительности и помехоустойчивости по сравнению с базовым устройством. Исходя .из большей значимости задачи по

5 обнаружению железомарганцевых конкреций на дие океана и их добычи, можно предполагать, что устройство . при использовании его на специалнзированных научно-исследовательских и геологических судах обеспечит существенную экономию народнохозяйственных средств при разведке новых районов железомарганцевых конкреций.

1)38775

Фиг.2

Составитель Н. Журавлева

Редактор P. Циника ТехредЛ.Иартяиова Корректор Г. Orap

Заказ )0683/36 Тиран 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ао делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4