Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности измерений в движущихся жидких средах. Акустический сигнал излучается приемоизлучателем 1, отраженные от границ неоднородных слоев жидкой среды акустические сигналы принимаются приемоизлучателем 1 и акустическими приемниками 2 и 3. Принятый приемоизлучателем 1 сигнал имеет допплеровский сдвиг частоты из-за движения жидкой среды, величина этого сдвига с частотомера 13 поступает через блок 18 памяти в вычислительный блок 19, где производится коррекция результатов измерений вертикального распределения скорости звука в жидкой среде, полученных путем обработки сигналов, принятых акустическими приемниками 2 и 3, установленными на фиксированном расстоянии от приемоизлучателя 1. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ)5 С 01 Н 5/00

Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° °!

l

I»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4443350/25-28 (22) 22.04.88 (46) 15.08.90. Бюл. Р 30 (75) В.А.Нагсвицын, А.Г.Сысоев, А.Н.Денисов и Е.С.Фороща (53) 620.179.16- (088.8) (56) Океанология, 1985, т. 25, Р 4, с. 697-702 °

Авторское свидетельство СССР

В 761845, кл; G 01 Н 5/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА

В ЖИДКИХ СРЕДАХ (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является расширение .области примене, ния за счет обеспечения возможности измерений в движущихся жидких средах.

Акустический сигнал излучается приемоизлучателем 1, отраженные от границ неоднородных слоев жидкой среды акустические сигналы принимаются приемоизлучателем 1 и акустическими приемниками 2 и 3. Принятый приемоизлучателем 1 сигнал имеет допплеровский сдвиг частоты из-за движения жидкой среды, величина этого сдвига с частотомера 13 поступает через блок 18 памяти в вычислительный блок 19, где производится коррекция результатов измерений вертикального распределения скорости звука в жидкой среде, полученных путем обработки сигналов, принятых акустическими приемниками д

2 и 3, установленными на фиксированЮ ном расстоянии от приемоизлучателя 1.

1 ил (:

1585691 4

Ф ренных данных, содержащий блок 19 памяти,. подключенный первыми входами к выходам электронных ключей 18, вторым входом — к выходу частотомера 13, а третьим входом = к выходу частотного датчика 19 скорости звука, подключенного ко второму входу линии 16 задержки через последовательно включенный умножитель 20 частоты и формирователь .21 тактовых импульсов и вычислительный блок 22, подключенный первыми входами к выходам блока 19 памяти, а выходами - к блоку 23 коррекции, в котором содержится информация о текущем значении, и второму входу блока 24 управления скорости жидкой среды, первый вход которого подключен к выходу синхронизаторадетектора 6, а выход — к его второму входу. В исходном положении все электронные ключи 18 закрыты.

Устройство для изяерения вертикального распределения - скорости звука в жидких средах работает следующим образом.

Синхронизатор-детектор 6 вырабатывает сигнал несущей частоты для усилитепя 5 мощности, запускает его u через коммутатор 4, излучатель 1 посылает акустический сигнал. Одновременно с излучением электрический импульс синхронизатора-детектора 6, соответствующий переднему фронту излучаемого импульса, открывает схему

И 17, включает блок ?4 управления, вырабатывающий прямоугольные импульсы с длительностью (Еэ sin 4/2

Э с

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано для измерения вертикального распределения скорости звука в дви5 жущихся жидких средах, например, при дистанционной регистрации акустических неоднородностей в океане.

Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения 1р воэможности измерений в движущихся жидких средах.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах.

Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах содержит объединенные на схеме линиями связи отдельные бло- ур ки: антенный блок, содержащий приемоизлучатель 1 и акустические приемники 2 и 3, расстояние d >< и d z> между центрами приемников фиксированы, ось диаграммы направленности приемоизлуча"25 теля 1 ориентирована в вертикальной плоскости, параллельной направлению движения жидкой среды, блок передатчика, содержащий последовательно соединенные приемоизлучатель 1, коммутатор 4, усилитель 5 мощности, синхронизатор-детектор 6, генератор 7 . опорных (счетных) импульсов, импульсный модулятор 8, выходом подключенный ко второму Входу усилителя 5 мощности, приемный блок допплеровского сдвига частот, содержащий последовательно включенные приемоизлучатель 1, коммутатор 4, усилитель 9 принятых сигналов, смеситель 10, второй вход 4р которого подключен к выходу синхронизатора-детектора 6, фильтр .11, усилитель-ограничитель 12, частотомер

13, приемный блок корреляционной акустической системы, содержащий 45 акустические приемники 2 и З,усилители †ограничите 14 и .15, линию 16 задержки с отводами, подключенную через усилитель-ограничитель 14 к акустическому приемнику 2, логические схемы И 17, входы которых подключены через усилитель-ограничитель 15 к акустическому приемнику 3, а выходы — к первым входам электронных ключей 18, вторые входы которых подключены к выходу синхронизатора-детектора 6, а третьи входы — к второму выходу генератора 7 опорных импульсов, блок обработки исходных и измегде Z — глубина зондирования по данным приемоизлучателя 1

Р— угол раскрытия диаграммы направленности приемоизлуча-теля; /

v — скорость движения жидкой среды, которыми задается временной ритм запуска очередного зондирующего сигнала и запускает генератор 7 опорных (счетных) импульсов. С этого момента с выхода генератора 7 через ключи 18 в блок 19 памяти начинают поступать опорные (счетные) импульсы.

t

Отраженные от границ неоднородных слоев. жидкой среды импульсы улавливаFa ° с о, cos ; = -- — — — —, 2f, ° ч

5 158 ются приемоизлучателем 1 и акустическими приемниками 2 и 3.

Принятые приемоиэлучателем 1 сигI налы fo + Fq после усиления в усилителе 9 поступают в смеситель 10, где смешиваются в колебаниями генератора

7, поступающими через сннхроннзатордетектор 6.

Смешанные сигналы проходят фильтр

11, усиливаются усилителем-ограничителем 12 и поступают .на частотомер

13, выдающий значение допплеровской частоты Г в блок 19 памяти и от него †.в вычислительный блок 22, В вычислительном блоке 22 уточняется значение угла М ;. отклонения излучаемого сигнала относительно направления базы Ы из выражения

5691 6 акустических приемников 2 и 3 в моменты приема сигналов и С по формуле

«2< н — «а.з + v (< a + р )

По значениям параметров расчетного треугольника 1,, 0 о1 и ф ; вычислительный блок определяет высоты соответствующих треугольников численно равных глубинам зондируемых участков жидкой среды или поверхности рельефа дна по формуле

OJ

h + Pq! ) Скорость распространения звука

20 между горизонтами определяется по формуле где v — постоянная скорость жидкой среды по данным системы, входящей в блок коррекции

23; с; — скорость распространения звука по данным датчика 19.

Сигнал от приемника 2 поступает через усилитель-ограничитель 14 на вход линии 16 задержки, а сигнал от приемника 3 через усилитель-ограничитель 15 поступает на вход электронных логических схем И 17. Сигнал на каждом из выходов линии 16 задержки задерживается относительно входного сигнала на время ьi, = (N -1)/f, где N — число разрядов линии 16 задержки от входа до соответствующего выхода; f — частота тактовых импульсов, поступающих на ее второй вход, f = mF = mkc», m, k — целые „ числа. Временные задержки сигнала на выходах линии 16 задержки равны — (N;; — 1)/пйсо; . Этим задержкам соответствуют углы наклона характеристики системы акустических приемни.— ков 2 и 3, выражаемые зависимостью

C ьъ со N1 1

cos

1 11оз где 1юэ <12ъ + vc ("3 ) °

Расчетная база 1; между прилегающими углами Ы о; и о; автоматичес-, ки рассчитывается вычислительным блоком.по фиксированным расстояниям между излучателем и центром приема

25 л .где c;... — время распространения звука излучаемого и принимаемого приемоизлучателем до соответствующего горизонта.

Таким образом, устройство учитывает изменение расчетного базового расстояния из-за движения жидкой среды от момента излучения до момента приема отраженного сигнала.

Изобретение позволяет повысить

35 .эффективность дистанционной регистрации акустических неоднородностей в океане за счет выполнения измерений на ходу судна.

4 1Формула из обретения

Устройство для измерения верти.кального распределения скорости звука в жидких средах, содержащее первый и второй акустические приемники, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга, первый и второй усилители-ограничители, линию задержки с отводами, подключенную .одним из своих входов через первый усилитель-ограничитель к первому акустическому приемнику, логические схемы И, подключенные первыми входами к выходам линии задержки, вторыми вхо55. дами через второй усилитель-ограничитель — к второму акустическому приемнику, электронные ключи, подключенные . первыми информационными входами к выходам логических схем И, генератор

1585б91

Составитель В.Сорокин

Техред Л,Олийнык Корректор Т.Палий

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 2322 Тираж. 419 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 опорных импульсов, подключенный к управляющим входам электронных ключей, блок памяти и вычислительный блок, подключенный через блок памяти к выходам электр онных ключей, посл едовательно соединенные частотный датчик скорости звука, установленный на фиксированном расстоянии от одного из акустических приемников, умножитель частоты и формирователь тактовых импульсов, подключенный к второму входу линии задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности измерений в движущихся жидких средах, оно снабжено последовательно включенными коммутаторами, усилителем принятых сигналов, смесителем, фильтром, третьим усилителемограничителем, частотомером, подключенным к входу блока памяти, приемоизлучателем, подключенным к первому входу коммутатора, последовательно включенными импульсным модулятором и усилителем мощности, подключенным .к второму входу коммутатора, синхро5 низатором-детектором, вход которого подключен к выходу генератора опорных импульсов, а первый выход подключен к усилителю мощности, второй выход — к смесителю, третий выход— к вторым информационным входам электронных ключей, четвертый выход — к генератору опорных импульсов, блоком

- управления, первый вход которого подключен к синхронизатору-детектору, второй вход — к вычислительному блоку, а выход — к входу синхронизатора-детектора, и блоком коррекции, выход которого подключен к входу блока памяти, вход - к второму выходу вычислительного блока, а выход датчика скорости звука подключен к входу блока памяти.