Способ определения сверхнизкочастотных флюктуаций акустического сигнала в океане

 

Изобретение относится к акустическим измерения и может быть использовано в частности при изучении особенностей распространения тонального звукового сигнала в океане на большом расстоянии для определения его сверхнизкочастотных флюктуации. Цель изобретения - повышение достоверности определения сверхнизкочастотных флюктуации акустического сигнала. Сущность изобретения заключается в том, что регистрируют временную зависимость коэффициенты взаимной корреляции принятых сигналов со свободно дрейфующих гидрофонов, наличие осцилляции огибающей которого отождествляют со сверхнизкочастотными флюктуациями акустического сигнала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 S 7/52

ГОСУДАPСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4911829/22 (22) 15,02.91 .(46) 23,11.92, Бюл. М 43 (71) МГУ им. М.В,Ломойосова (72) Б.И.Гончаренко, В.А.Гордиенко, А.А.Коропченко, Л.А.Луцик, А,В.Полещук, А,А.Рудницкий и А,Б.Сорокин (56) Акустические волны в океане. — M,: Наука, 1987, с.84-91.

Акустика океана/Под ред. Дж, Санто—

M.: Мир. 1982, с,280-284. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВЕРХНИЗКОЧАСТОТНЫХ ФЛЮКТУАЦИЙ АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА В ОКЕАНЕ

Изобретение относится к области акустических измерений, в частности может быть испольэсвано при изучении особенностей распространения тонального звукового сигнала в океане на большие расстояния для определения его сверхнизкочастотных флюктуаций (СНЧ), Известен способ определения изменчивости звукового сигнала при его распространении на большие расстояния. Способ основан на излучении тонального звукового сигнала, его приеме и обработке, на основании которой определяют спектры флюктуаций амплитуды распространяемого сигнала.

При этом точки, в которых осуществляют прием и излучение звукового сигнала, жестко фиксированы в пространстве.

Недостатком этого способа является зависимость полученных результатов от изменения расстояния между точками приема и излучения. Хо-я в данном случае и осуществлялась, по мнению авторов. жесткая фикЯ2,, 1777106 А1 (57) Изобретение относится к акустическим измерения и может быть использовано в частности при изучении особенностей распространения тонального звукового сигнала в океане на большом расстоянии для определения его сверхнизкочастотных флюктуаций. Цель изобретения — повышение достоверности определения сверхнизкочастотных флюктуаций акустического сигнала. Сущность изобретения заключается в том, что регистрируют временную зависимость коэффициенты взаимной корреляции принятых сигналов со свободно дрейфующих гидрофонов, наличие осцилляций огибающей которого отождествляют со сверхнизкочастотными флюктуациями акустического сигнала. 1 ил. сация систем излучения и приема, однако в реальном глубоком океане практически всегда имеет место. медленное относительное перемещение приемной и излучающей систем друг относительно друга.

Известен другой способ определения сверхнизкочастотных флюктуаций акустического сигнала в океане при его распространении на большие расстояния. Способ основан на излучении звукового сигнала, его приеме в удаленной точке, умножении зарегистрированного сигнала на опорный сигнал той же частоты и выделении сверхнизкочастотных флюктуаций. При этом излучатель и приемная система находятся. в заякоренном состоянии.

Недостатком известного способа явл;,ется невозможность излучения сверхвысокочастотных флюктуаций акустического сигнала при его распространении на большие расстояния в глубоком океане при наличии относительного изменения

1777106 расстояния между приемной и излучающей системами, Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения сверхнизкочастотных флюктуаций акустического сигнала при его распространении в океане на большие расстояния, основанный на излучении тонального звукового сигнала в одной точке среды, приеме сигнала, прошедшего через среду, в 1 разнесенных точках пространства свободно дрейфующими. гидрофонами, расположенными на глубине залегания термоклина и

его анализе, на основании которого определяют СНЧ-флюктуации акустического сигна- 1 ла.

Недостатком наиболее близкого технического решения к изобретению является невысокая точность определения спектра

СНЧ-флюктуаций, в особенности в низкоча- 2 стотной области спектра, которая искажается из-за движения приемного радиобуя относительно излучающей системы.

Целью изобретения является повышение достоверности определения СНЧ- 2 флюктуаций акустического сигнала в океане.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном способе определения

СКЧ-флюктуаций акустического сигнала, 3 основанного на излучении тонального звукового сигнала в одной точке среды, приеме сигнала, пришедшего через среду, в разнесенныхх точках пространства свободно дрейфующими гидрофонами, расположенными на глубине залегания термоклина и его анализе, регистрируют временную зависимость коэффициента взаимной корреляции принятых сигналов со свободно дрейфующих гидрофонов, наличие осцилляций, огибающей которого отождествляют с

СНЧ-флюктуациями акустического сигнала.

Существенной особенностью предложенного способа является получение информации об СНЧ-флюктуации акустического сигнала при его распространении в океане на основе обработки сигнала, принятого свободно дрейфующими приемными системами, Во многих известных случаях относительное горизонтальное перемещение излучателя и приемников существенно осложняет измерение статистических флюктуаций сигнала, вызванных гнеоднородностями среды и неровностями ее границ.

Пусть имеется два сигнала:

P1Z—

1 7 — f P1(t)Pz(t)dt = P1Pz*, о

Р1 = Р1о/t/, Рг = Рго/1/, е@ t " 1 Р . (1) где в — круговая частота излучаемого сигнала;

Р1о. Рго, р1 и p2 — медленно меняющиеся амплитуда и фаза соответствующих сиг5 налов;

v — скорость раздрейфовки приемных систем относительно излучателя, Максимальная частота в спектре флюктуаций этих сигналов

Ялзкс + < го ° (2)

Если учесть, что частота тонального зондирующего сигнала выбирается в основном — — = 100...500 Гц, а интересующие Л

5 нас СНЧ-флюктуации акустического сигнала

Йэкс/2л 0,1 Гц, то условие (2) всегда выполняется.

Нетрудно показать, что сигнал на выходе квадратичного детектора отдельного ка0 нала

<Р1 >=P1 P1* =P10 (i) содержит полный спектр флюктуаций амплитуды сигнала (1).

Аналогично и для второго сигнала Рг =Рг Р2 = Р20 (t) где знак < > означает усреднение по времени, Рассмотрим нормированную функцию взаимной корреляции двух сигналов Р1 и Pz:

0 1i — f Р1(1) Рг (т) 01 где г — время, кратное или существенно

2к больше периода Т =, но существенно

40 меньше го — -у -, т,е. 4чакс

vT= г«т„.

Из известных преобразований для ма45 лых г имеем:

50 p p * 1 p p l(&t kr-Nest + kr + kvf+<)

= Р1оРго е " + где Ьp = p1 — pz, что можно представить в

55 следующем виде:

p12 = Р1Р2* = (COS(kvt) +tstfl(kvt)x

x(cos hp+jsinhp)), т,е. представляет собой сигнал с несущей частотой Q> kv, который промодулирован

1777106

Формула изобретения

Составитель А. Зарубин

Редактор М, Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор М. Петрова

Заказ 4121 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 по амплитуде cvlrHHnoM, B спектре которою представлены составляющие СНЧ-спектра

Dip, т.е. iг= cos(Qt+

На чертеже представлено устройство для реализации предложенного способа определения СНЧ-флюктуаций акустического сигнала в океане.

Излучатель тонального сигнала 1, опущенный с борта дрейфующего судна, возбуждается посредствам генератора звуковых сигналов 2 и усилителя мощности 3, Приемные системы 4 и 5 представляют собой свободно плавающие радиогидроакустические буи, оборудованные радиопередатчиками для ретрансляции данных на дрейфующее судно. На судне принятые радиоприемником сигналы выделяются и под5 аются на узкополосные фильтры 6 и 7, настроенные на частоту излучения. Затем поступают на коррелятор 8 и далее на вход фильтра низких частот 9 и через интегратор 10 регистрируются на спектроанализа10 торе11, Способ определения сверхнизкочастот15 ных флюктуаций акустического сигнала в океане, основанный на излучении тонального звукового сигнала в одной точке среды, приеме сигнала, прошедшего через среду, в разнесенных точках пространства свободно

20 дрейфующими гидрофонами, расположенными на глубине залегания термоклина, и

его анализе, на основании которого определяют СНЧ-флюктуации акустического сигнала, отличающийся тем, что. с целью

25 повышения достоверности определения

СНЧ-флюктуаций акустического сигнала, регистрируют временную зависимость коэффициента взаимной корреляции принятых сигналов со свободно дрейфующих

30 гидрофонов, наличие осцилляций огибающей которого отождествляют с СНЧ-флюктуациями акустического сигнала.