Способ определения коэффициента рассеяния морского дна

 

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано при исследовании акустических характеристик и рельефа морского дна, поиске и разведке полезных ископаемых. С целью повышения производительности работ путем увеличения исследуемой полосы морского дна плоскость излучения направляется под двумя различными углами, при этом двумя элементами приемной антенны регистрируются значения амплитуды и фазы рассеяных сигналов (РС) от одного элемента поверхности дна и другие необходимые данные, а значения коэффициента рассеяния от угла обратного рассеяния определяются приведенной в описании формулой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 V 1/38

ГОСУДАPСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с) 4

О (7с (21) 4635597/25 (22) 10,01,89 (46) 15.08.91, Бюл, М 30 (71) Вычислительный центр СО АН СССР (72) Е.А.Селин, В.И.Добринский и А.М.Лисин (53) 550.834 (088.8) (56) Игнатов Е.И.,Фукс Б.К.Изучение рельефа морского дна с применением фазового гидролокатора бокового обзора, Вестник

МГУ, сер. географ. М 4, 1978, с,101-106.

Авторское свидетельство СССР

М 1239668, кл, G 01 V 1/38, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАССЕЯНИЯ МОРСКОГО ДНА

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано при исследовании акустических характеристик и рельефа морского дна, поиске и разведке полезных ископаемых.

Целью изобретения является повышение производительности работ путем увеличения обследуемой полосы морского дна.

Способ осуществляется следующим образом.

С движущегося в заданном направлении судна осуществляют излучение сигналов звуковых импульсов в направлении дна моря. Излучающая антенна имеет узкую в горизонтальной и широкую в вертикальной плоскости диаграмму направленности.

Гидролокационные устройства с антеннами такого типа относятся к классу фаэовоамплитудных гидролокаторов бокового

„„SU „„1670647 А1 (57) Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано при исследовании акустических характеристик и рельефа морского дна, поиске и разведке полезных ископаемых. С целью повышения производительности работ путем увеличения исследуемой полосы морского дна плоскость излучения направляется под двумя различными углами, при этом двумя элементами приемной антенны регистрируются значения амплитуды и фазы рассеянных сигналов (РС) от одного элемента поверхности дна и другие необходимые данные, а значения коэффициента рассеяния от угла обратного рассеяния определяются приведенной в описании формулой. обзора или гидролокационных интерферометров, При излучении акустических сигналов плоскости излучения направляют под двумя разными углами к диаметральной плоскости по одну сторону судна, например, путем ввода временных задержек при излучении акустических сигналов элементарными излучателями, иэ которых составлена линейная антенна, или применяя механический поворот излучающей антенны на заданный угол. Излучение под двумя углами можно осуществлять одновременно либо чередуя одно эа другим.

После взаимодействия с дном звуковые сигналы рассеиваются по всем направлениям, в том числе и в обратном. Для каждой посылки сигналов в точке приема регистрируют одновременно: значения интенсивности рассеянных в обратном направлении

1670647

ms(0) - cos" 0, где сигналов, времена их прохода и сдвиги фаэ по отношению к элементам приемной антенны. Элементы приемной антенны являются разнесенными по глубине на заданное расстояние, принятое у фазовых гидролокаторов бокового обзора. Выбирают иэ зарегистрированных значений интенсивности сигналов, времен их прихода и сдвигов фаз попарно значения величин, относящихся к съемке одного и того же рассеивающего элемента морскогодна поддвумя направлениями плоскости излучения. Множество этих элементов расположено в точках пересечения озвученных профилей рельефа дна.

Определяют времена прихода t> и t2, сдвиги фаэ Л+ и Ь+,относящиеся к съемке одного и того же элемента дна под двумя разными направлениями плоскости излучения.

Угол выхода луча р на рассеивающий элемент в момент времени tf, отсчитываемый от начала излучения звуковой посылки, определяется по разности фаэ Ьр1 сигналов, регистрируемых двумя элементами приемной антенны. Далее находят расстояние Ri от антенны до рассеивающего элемента дна при угле р1 по формуле R1 = с 1/2, где с— скорость звука в воде, Таким образом, вычисляя расстояние вдоль каждого профиля рельефа, озвученного из точки с координатой х> по линии курса судна, определяют координаты рельефа, которые в параметризованном виде могут быть записаны как Rq = R1(x1, р ), Аналогично вычисляют координаты

R2- R2(x2, p2) при съемке под другим углом.

Значения сигналов I> и h должны быть взяты соответственно для моментов получения Ть TI при значениях времен прихода ц и t2. По значениям t>, t2, Лу1, Л щ находят значения величин. pl, р2-углы в плоскостях излучения между вертикалью и направлениями на общий рассеивающий элемент дна, R1 и Я2 — расстояния от.точек посылок сигналов до рассеивающего элемента, Oi и 6 — углы обратного рассеяния.

Для определения зависимости рассеяния звука морским дном используется общий вид коэффициента рассеяния ms = cos" 0 в котором показатель п. заранее не является известным, а подлежит определению по данным гидролокационной съемки, Для определения и не используется зависимость коэффициента рассеяния от частоты. Коэффициент и определяют по амплитудам принятых сигналов с поправками, осуществляющими учет ряда факторов, а именно: учет затухания звуковой энергии при распространении в водной толще за счет расширения фронта (Величина я1 я1 /я2—

2 2

55 поправка на затухание, вызванное поглощением и рассеянием звуковой энергии, множитель R2 - ехр (2 p (R> — R2 ))), учет диаграммы направленности N излучающей антенны, выражающийся величиной

Яз - Й (pi ) /N (p> ),поправка за рельеф (величина R4- R1р1 cos 01/R2р2 cos 6 ).

Затем вычисляют коэффициент рассеяния в точках пересечения профилей по формуле

n = In (А) /In i

cos

A = 11 1 Ь R1 R2 ЯЗ R4 =

М(д2)Д1 Rg и q q ехР (2P(Rt — R2)) сов 01 у 2 R2 R 2 pz N (p1 ) cos

II, Q — интенсивности рассеянных сигналов в точках 1 и 2 приема под разными углами;

N — диаграмма направленности излучения;

R1, Я2 — расстояния от точек 1 и 2 приема до рассеивающего элемента дна;

p>, pz — углы в плоскостях излучения между направлениями на рассеивающий элемент дна;

R1pt, R2 производные R1 и Я2 по р1 и р2 соответственно;

0, 01, 62 — углы обратного рассеяния;

Р- коэффициент затухания звука в воде.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента рассеяния морского дна, включающий излучение с движущегося судна сигналов звуковых импульсов в направлении дна моря, прием рассеянных дном в обратном направлении сигналов антенной с диаграммой направленности в горизонтальной плоскости хуже, чем в вертикальной, регистрацию сигналов в заданные моменты времени и определение угловых характеристик рассеяния морскогодна, от ли ча ю щи и с я тем, что, с целью повышения производительности работ путем увеличения обследуемой полосы морского дна, вертикальную плоскость излучения диаграммы направленности антенны ориентируют под двумя разными углами к диаметральной плоскости судна по одну его сторону, дополнительно регистрируют сдвиги фаз принятых сигналов по отношению к двум пространственно разнесенным элементам приемной антенны, определяют координаты рассеивающих элементов дна, измеряют амплитуды сигналов, рассеянных одним и тем же элементом поверхности морского днв, вводят в величи1670647 где

n = In (А)/In

cos

A =I1/I2 R1 п2 пз R4 =

N(PZ I1RfR1 ехР 2Р R1 — R2 сов01

1Щ R) R 2 Щ Й (Pl ) cos 6

Составитель И.Маслов

Редактор О.Спесивых Техред М,Моргентал Корректор М.Пожо

Заказ 2750 Тираж 332 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ho изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ны измеренных Чигналов амплитудные поправки R1 R1 /R2 за расхождение, R2 - ехр 2 р (R1 — й2) за затухание, Из- N (rpz ) /N (p1 ) за диаграмму направленности, R4 - R1р1 cos 01/R2 cos Or )за рельеф дна и вычисляют коэффициент рассеяния морского дна по формуле

m> (0) - cos" О д S д S и/2, где I1, 5 — интенсивности рассеянных сигналов в точках 1 и 2 приема под разными углами;

N — диаграмма направленности излуче5 ния;

R1, R2 — расстояния от точек приама до рассеивающего элемента дна;

R1 р, R2 р2 — производные Я1 и Й2 по ф1 и ф2 соответственно; р1, щ — углы в плоскостях излучения между направлениями на, рассеивающий элемент дна и вертикально;

О, 01, — углы обратного рассеяния;

j3 — коэффициент затухания звука в во15 де