Гидрофизический зонд

 

Изобретение относится к приборам технической физики, основанным на зондовой телеметрии сигналов от гидрофизических датчиков с различным физическим принципом действия. Цель изобретения - расширение области применения за счет устранения влияния изменения погонных электрических параметров кабель-троса на передаваемую информацию и надежность работы зонда. Цель достигается путем увеличения глубины амплитудной модуляции непосредственно при передаче частотно-манипулированного сигнала по кабелю-тросу в сочетании с последующей демодуляцией по амплитуде и по частоте. Для этого в зонд дополнительно введены конденсатор последовательный RLC - контур, в первый и второй согласующие трансформаторы введены дополнительные обмотки, а демодулятор выполнен в виде соединеных последовательно амплитудного детектора и фильтра фазовой автоподстройки частоты. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (}1) 33 А1 (51) 5 С 01 V 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4375608/31-25 (22) 11. 01.88 (46) 15.01.90. Бюл. М 2 (7l,} Рязанский радиотехнический институт (72) В.В.Меер, Г.Е.Майоров, Л.И.Головина и В.И.Артеменко (53) 550.83(088.8) (56) Brawn N „L. Aprec is ion mic roprof ilier. In Proc. IEEE intern.

Conf on Eng. in the ocean Environment Oceans, 1974. In Halifax Nova

Scotia vol. 2, р. 270-278. (54) ГИДРОФИЗИЧЕСКИЙ ЗОНД (57) Изобретение относится к приборам технической физики, основанным на зондовой телеметрии сигналов от гидрофиэических датчиков с различным физическим принципом действия. Цель

Изобретение относится к приборам технической физики, основанным на зон довой телеметрии сигналов от гидрофизических датчиков с различным физическим принципом действия.устройство может найти применение в зондирующей аппаратуре для каротажа скважин в земной толще.

Целью изобретения является расширение области применения за счет устранения влияния изменений погонных электрических параметров кабель-троса на передаваемую информацию и надежность работы устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема гидрофиэического зонда; на фиг. 2 — выбор частотных режимов работы зонда.

2 изобретения — расширение области применения за счет устранения влияния изменения погонных электрических параметров кабель-троса на передаваемую информацию и надежность работы зонда. Цель достигается путем увеличения глубины амплитудной модуляции непосредственно при передаче частот" но-манипулированного сигнала по кабелю-тросу в сочетании с последующей демодуляцией по амплитуде и по частоте. Для этого в зонд дополнительно введены конденсатор, последовательный RLC-контур, в первый и второй согласующие трансформаторы введены дополнительные обмотки, а демодулятор выполнен в виде соединенных последовательно амплитудного детектора и фильтра фазовой автоподстроики частоты. 2 ил.

Гидрофиэическии зонд состоит из погружаемого модуля 1 и бортового приемного устройства 2, соединенных через бронированный протяженный кабель-трос 3 с одной внутренней жилой 4 и оплеткой 5 брони. Погружаемый модуль 1 содержит последовательно со- фф единнные кодирующее устройство 6 сбо- фф ра гидрофизической информации и частотный модулятор 7, вторичный источник 8 электропитания и первый согласующий трансформатор 9 с тремя обмот" ками: первой 10, второй 11 и третьей 12. Кодирующее устройство 6 выполнено по схеме последовательного соединения аналого-цифрового преобразователя с электронным коммутатором каналов, сигнальные входы которого под1536333 включены к выходам гидрофизических датчиков.электропроводности воды, ее тем ературы и глубины погружения. Анаs)oro-цифровой преобразователь выполняется по схеме с поразрядным уравно ешением и выдает выходные сигналы в

@иде сигналов последовательного двоичного кода.

Обмотки 11 и 12 nepaoro согласую10 его трансформатора 9 равны по числу мпервитков и соединены между собой стречно, точка соединения обмоток одключеиа через конденсатор 13 я опетке 5 брони на одном конце кабельтроса 3. Нулевая шина 14 погружаемого модуля подключена к точке соединения конденсатора 13 и оплетки 5 бро-! ни кабель-троса 3.

Бортовое приемное устройство 2

4одержит последовательно соединенные демодулятор 15 и регистратор 16, бор овой источник 17 электропитания и торой согласующий трансформатор 18 с

1ремя обмотками: первой 19, второй 20 25 и третьей 21. Первая обмотка 19 подключена к нулевой шине 22 бортового приемного устройства 2 и к входу демодулятора 15, в качестве которого слу ит точка соединения сигнальных вхоЗО

Дов амплитудного детектора 23 и фильтра 24 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), Вторая и третья обмотки 20,21 торого согласующего трансформатора 18 имеют равное число ампервитков, включены встречно, а точка их соединения попключена через последовательйый RLC-контур, составленный резистором 25, индуктивностью 26 и конденса 1ором 27, к нулевой шине 22 и оплетice 5 брони кабель-троса 3 на его друдО

1ом конце, где внутренняя жила подключена к выводу третьей обмотки 21, а

Вывод второй обмотки 20 подкпючен к выходу бортового источника 17 электропитания. В качестве регистратора 16

45 может быть использовано поканальное устройство памяти на полупроводниковых приборах или на магнитном носителе. В качестве фильтра 24 ФАПЧ может быть использована известная структура следящей петли, составленной из фазового компаратора, фильтра нижних частот и управляемого генератора.

Сигнальный вход регистратора подкпючен к аналоговому выходу 28 фильтра 55

24 ФАПЧ, вход 29 сдвига частоты которого подключен к выходу амплитудного детектора 23, а сигнальный вход 30 фильтра 24 ФАПЧ соединен с сигнальным входом амплитудного детектора 23.

Бортовой источник электропитания является источником напряжения постоянного тока, которое подается на выводы питания регистратора 16, фильтра 24

ФАПЧ, амплитудного детектора 23, а нулевая шина 22 подключена к точке соединения Р1.С-контура и оплетке 5 брони кабель-троса 3.

Гидрофизический зонд работает следующим образом.

Судно буксирует погружаемый модуль 1 на конце кабель-троса 3 в обследуемой придонной области. В зависимости от требуемой глубины соответствующая часть кабель-троса находится в воде и испытывает переменное по глубине гидростатическое давление.

Остальная часть кабель-троса остаетcR смотанной на бортовую лебедку судна-буксира. Напряжение питания от бортового источника 1! электропитания передается через обмотки 20 и 21 второго согласующего трансформатора

18, внутреннюю жилу 4 всего кабельтроса 3, затем через обмотки 11 и 12 первого согласующего трансформатора 9 на вход вторичного источника 8 электропитания, который вырабатывает стабилизированное напряжение питания кодирующего устройства и частотного модулятора 7 погружаемого модуля

Нулевая шина 14 погружаемого модуля 1 и нулевая вина 22 бортового приемного устройства 2 соединяются через оплет- . ку 5 брони кабель-троса ". При наличии напряжения питания B погружаемом модуле кодирующее устройство 6 сбора гидрофизической инфсрмации формирует кодовый мультиплексный кадр данных гидрофизических датчиков в виде последовательности двоичных посылок (0,I), которая преобразуется частотным модулятором 7 в частотно-манипулированные посылки с соответствующими частотами Гд, f 1 (фиг. 2). Сформированный сигнал через обмотки 10 и 11 первого согласующего трансформатора 9, внутреннюю жилу 4 кабель-троса 3, обмотки 21 и 19 второго согласующего трансформатора 18 передается на вход демодулятора 15, а с него - на вход регистратора 16 бортэвого приемного устройства 2.

Встречное включение обмоток 11,12 и 20,21 с равными парами ампервитков размагничивает соответствующие согла1536333 сующие трансформаторы 9 и 18 на любом уровне постоянного тока питания, протекающего через внутреннюю жилу 4 кабель-троса 3. Это предотвращает нежелательные искажения Формы информационных сигналов, проходящих через трансформаторы, что могло бы внести нежелательные гармоники в спектр пе" редаваемых сигналов и провести к ложным срабатываниям демодулятора 15.

Взаимно компенсирующее действие обмоток 11,12 для тока цепи питания не распространяется на передачу через первый согласующий трансформатор 9 частотно-манипулированных сигналов благодаря шунтирующему влиянию конденсатора на переменном токе. Последовательный RLC-контур, резонансная частота которого выбрана равной частоте f<, оказывает на сигналах с частотами f и f<(Г )Й)) различное шунтирующее действие. Вследствие этого наряду с взаимно компенсирующим действием обмоток 20,21 второго согласующего трансформатора 18 в бортовом приемном устройстве 2 возникает дополнительная амплитудная модуляция частотно-манипулированных сигналов с частотами fo f< фильтр 24 на своем аналоговом выходе 28 восстанавливает импульсную форму выходных посылок ко" дирующего устройства 6, но с экспоненциальными искажениями вследствие переходного процесса при перестройке частоты в процессе ее захвата в следящей петле с Фазовым компаратором.

Формирование переходного процесса и повышение надежности захвата за продолжительность каждой двоичной посылки осуществляется выходным сигналом амплитудного детектора 23 по входу 29 сдвига частоты в фильтре 24.

Это реализуется автоматически, поскольку различным частотам fo f соответствуют различные амплитуды принимаемых демодулятором 15 сигналов переменного тока.

Полезный эффект в предлагаемом гидрофизическом зонде достигается следующим образом. Для повышения глубины амплитудной модуляции частоты Ео и Е выбираются больше частоты fc среза амплитудно-частотной характеристики кабель-троса., не испытывающего внешнего гидрос.татического давления воды. Это отображается кривой а затухания на фиг. 2. При опускании и буксировке погружаемого модуля 1 в глубинные водные слои кабель-трос испытывает гидростатическое давление, изменяется погонная емкость кабельтроса, частота среза становится меньше f, а кривая затухания б приобретает крутизну большую, чем а, в итоге возрастает глубина амплитудной модуляции, улучшается переходный процесс восстановления исходной посылки в фильтре 24, улучшается надежность работы бортового приемного устройства. Глубина амплитудной модуляции только за счет перевода частот f,f, в область среза амплитудной частотной характеристики кабель-троса (т.е. более f ) недостаточна для уверенного

Форсирования работы фильтра фазовой подстройки частоты. Это возможно бла"

;@ годаря введению последовательного

RLC-контура для согласования уровней амплитудной модуляции с областью захвата Фильтра ФАПЧ. Таким образом, область применения предлагаемого гидрофизического зонда расширяется в область больших глубин при большой длине кабель-троса, что допускает использование и в высокопроизводительных региональных поисковых исследованиях.

ЗО

Формула изобретения

Гидрофизический зонд состоящий из погружаемого модуля и бортового приемного устройства, соединенных через бронированный протяженный кабельЗ5 трос с одной внутренней жилой, где погружаемый модуль содержит кодирующее устройство сбора гидрофизической информации, соединенное с частотным модулятором, вторичный источник элект" ропитания и первый согласующий трансформатор, а бортовое приемное устройство содержит демодулятор, соединен-- ный с регистратором, бортовой источ45 ник электропитания и второй согласующий трансформатор, причем первая обмотка первого согласующего трансформатора подключена к выходу частотного модулятора и нулевой-шине погружаемо50 го модуля, первая обмотка второго согласующего трансформатора подключе" на к входу демодулятора и нулевой шине бортового приемного устройства, первый вывод второй обмотки первого согласующего трансформатора и нуле" вая шина погружаемого модуля подключены к внутренней жиле и к оплетке брони на одном конце кабель-троса, соответственно первый вывод второй

Составитель Л.Талонина

Техред И,Дидык Корректор B.Гирняк

Редактор И.Циткина

Заказ 107 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

7 15363 обмотки второго согласующего трансФорматора и нулевая шина бортового пРиемного устройства подключены к внутренней жиле и к оплетке брони кабель-троса соответственно на втором

5 крнце кабель-троса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области применения за счет устр нения влияния изменений погонных э ектрических параметров кабель-троса н передаваемую информацию и надежн сть работы устройства, введены канд нсатор, последовательный RLC-контур, первый и второй согласующие трансфор5 м аторы содержат третьи обмотки, демодулятор выполнен в виде амплитудного детектора и фильтра фазовой автоподс ройки частоты, сигнальные входы кот рых объединены и служат входом демо-20 д лятора, причем второй вывод etîðîé о мотки первого согласующего транс1

Форматора через встречно соединенную третью обмотку подключен к входу вторичного источника электропитания, второй вывод второй обмотки второго согласующего трансформатора через встречно соединенную третью обмотку подключен к выходу бор1ового источника электропитания, конденсатор подключен между нулевой шиной погружаемого модуля и точкой соединения второй и третьей обмотск первого согласующего трансформатсра, последовательный RLC-контур подключен между нулевой шиной бортового приемного устройства и точкой соединения второй и третьей обмоток второго согласующего трансформатора и вход регистратора подключен к аналоговому выходу Фильтра автоподстройки частоты, вход сдвига частоты которого подключен к выходу амплитудного детектора.