Способ формирования диаграммы направленности приемной антенны для низкочастотного диапазона

 

Применение: сейсморазведка, океанография. Существо изббретения: из сигнала приемника, имеющего кардиоидную характеристику направленности, вычитают сигнал с приемника градиента давления при условии заданного отношения указанных сигналов, определяемого по величине перекрываемого угла в провале характеристики направленности, отсекаемого этим отношением, являясь в то же время раствором характеристики направленности, предполагаемого угла. 2 ил.у^Изобретение относится к электроакустике и может быть использовано в сейсморазведке, океанографии и др.Известны способы формирования характеристик направленности, основанные на обработке сигналов приемников давления, состоящих D антенной решетке (Смарышев М.Д. и Добровольский Ю.Ф. Гидроакустические антенны. Справочник. Л.; Судостроение. 1984).Приведенные способы обладают возможностью синтезировать диаграммы направленности с узким раствором главного максимума при достаточном уровне боковых лепестков.Однако необходимое увеличение размеров антенной решетки при увеличении длины принимаемой акустической волны делает способы обработки сигналов с таких конструкций незффективными в низкочастотной области измерений.Наиболее близким к заявленному способу является способ обработки сигналов комбинированных антенных решеток [1].Сущность данного способа заключается в подборке весовых коэффициентов, перемножении и сложении сигналов приемников градиента давления и приемников давления, рассредоточенных в пространстве и находящихся в приемной антенне.При использовании изложенных способов существенно уменьшаются размеры антенной решетки при уменьшении количества элементов в низкочастотном диапазоне.Несмотря на указанные преимущества указанный способ обработки все же основывается на усложненной пространственной реализации с использованием протяженных антенных решеток. При этом существенно усложнены энергетические аспекты пространственной реализации, выражен-VJ00о оOs 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5! ) 5 G 01 $7/52

ГОСУДАРСТВЕ1+ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -- ;:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801943/10 (22) 14.03.90 (46) 07.12.92. Бюл. hh 45 (71) Научно-исследовательский институт

"Берег" (72) П.А. Прилепко (56) Субботин Е.П. Приемник колебательной скорости с диаграммой направленности специальной формы. Тезисы докладов

Третьей дальневосточной акустической кон. ференции. Ч.2., Владивосток, 1982, с. 96; (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ПРИЕМНОЙ АНИзобретение относится к электроакустике и может быть использовано в сейсморазведке, океанографии и др.

Известны способы формирования характеристик направленности, основанные на обработке сигналов приемников давления, состоящих в антенной решетке(Смарышев М,Д. и Добровольский Ю.Ф.

Гидроакустические антенны. Справочник, Л.; Судостроение, 1984);

Приведенные способы обладают возможностью синтезировать диаграммы направленности с узким раствором главного максимума при достаточном уровне боковых лепестков.

Однако необходимое увеличение размеров антенной решетки при увеличении длины принимаемой акустической волны делает способы обработки сигналов с таких конструкций неэффективными в низкочастотной области измерений, 5U» 1780068 А1

ТЕННЫ ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА (57) Применение: сейсморазведка, океанография. Существо изобретения: из сигнала приемника, имеющего кардиоидную характеристику направленности, вычитают сигнал с приемника градиента давления при условии заданного отношения указанных сигналов, определяемого по величине перекрываемого угла в провале характеристики направленности, отсекаемого этим отношением, являясь в то же время раствором характеристики направленности, предполагаемого угла. 2 ил.

Наиболее близким к заявленному способу является способ обработки сигналов комбинированных антенных решеток (1).

Сущность данного способа заключается в подборке весовых коэффициентов, перемножении и сложении сигналов приемников градиента давления и приемников давления, рассредоточенных в пространстве и находящихся в приемной антенне.

При использовании изложенных способов существенно уменьшаются размеры антенной решетки при уменьшении количества элементов в низкочастотном диапазоне.

Несмотря на указанные преимущества указанный способ обработки все же основывается на усложненной пространственной реализации с использованием протяженных антенных решеток. При этом существенно усложнены энергетические аспекты пространственной реализации, выражен1780068

Г((О) = ные В громоздком способе формирования луча с малым углом раскрыва при наличии минимума боковых лепестков.

Цель изобретения — упрощение пространственной реализации.

Поставленная цель достигаетсл тем, что н способе, закп1оча ощемся н поиеме акустического сигнала приемниками градиента давления и приемником давления, преобразовании принятых сигналов в электрические сигналы и формировании из них диаграммы направленности, приемники градиента давления, имеющие взаимно перпендикулярные аси максимальной чувствительности, и приемник давления устанавливают так, что они име ат единый фазовый центр. формиру1ат первый сигнал

А1, равный сумме сигнала приемника градиента давления с ось!а максимальной чувствительности, определяю цей направление максимума диаграммы направленности, и приемника давления, формируют второй сигнал Аг, равный сумме сигналов остальных приемников градиента давления, а диаграмму направленности формируют в соответствии с выражением

А1-Аг при А1!Аг 2 з|пбо

0 при A1/Àã < 2 sIn Oa где Π— угол между направлением прихода акустического сигнала и направлением максимума диаграммы направленности;

Оо — угол раствора диаграммы направленности.

На фиг..1 изображен ра" ðåç изометрического представления диаграммы направленности отдельных элементов приемной антенны. кэрдиоиднэя диаграмма направленности, полученная н результате сум-. мирования сигналов приемника давления и приемника градиента давления с H(0) =-CQSO (1), ортоганальные ей и взаимно ортаганальные диаграммы направленности (ДН) приемников градиента давления с R(0) =Shl0 (2) и (3); один в продольном разрезе. другой в поперечном.

На фиг.2 представлен алгоритм oGpàбатки сигналан приемной антенны, Алгоритм обработки полученных сигналов длл кардиоидного приемника 1 и одного из градиентных приемников 2 определяет наличие усилителей 3 и 4, функционального делителя 5, определяющего отношение сигналон с усилителей 3 и 4. и при превышении заданного уровня подающий сигнал разрешения нэ работу функционального блока 6, 5

10 15

55 определя ощего взаимное нычнтание сигналов "усилителей 3 и 4.

Предлагаемый способ определяет следу ощий алгоритм рабаты.

Из сигнала с приемника 1, состоящего из приемника давления и приемника градиента давления, име ощего кардиаидну1о диаграмму направленности, увеличенного усилителем 3 и получившего абсолютное значение, вычитается сигнал с приемника градиента 2 давления, увеличенный усилителем 4, имеющий абсолютное значение.

Вычитание в блоке 6 происходит при условии заданного отношения сигналан, Разность А1 — Аг используется дпл того, чтобы получить сигнал, не улавливэемый

"пронэпам" ортагонапьна ориентираваннаго приемника градиента 2(3) давления (как показано на фиг.1 для плоскости, проходящей (разреза1ащей) через взаимно артогональные оси максимальной чувствительности кардиаидного приемника и одного из приемников градиента давления). Это же полажение сохраняется, если указанная плоскость "панорачивается" к аси максимальной чувствительности другого г риемника градиейтэ давления, поскольку сигнал суммарный. Причем н областях от ч=90 до "=180 разнастный сигнал минимален, т,к, у кардиаидного приемника и приемника градиента давления сигналы по спаду

ДН пропорциональны.

Заданное отношение может реально быть только в области 0=0, т.е. тэм, где у приемника градиента давления набп адается контролируемый "провал" характеристики направленности. Б та же время симметричный ему "провал" характеристики направленности в области 0-180 не обеспечивает должного отношения (а значит, и не вычитаетсл) в силу нахождения подобного ему "провала" в диаграмме направленности кардиоидного приемника, вследствие указанной ориентации приемников, Заданное отношение может перекрывать настолько малый угол "провала" характеристики направленности градиентного приемника, насколько позволяет реэльнал величина "провала" (в зависимости от конструкции) и требования по чувствительности, определяемой в нижней границе глубиной "провала", а н верхней — заданным отношением.

Таким образом можно получить характеристику направленности независимо ат принимаемой частоты акустического сигнала с устройства, имеющего единый конструктивный блок.

1 "780068

Составитель Н. Новикова

Редактор С. Кулакова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н. Король

Заказ 4436 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

Формула изобретения

Способ формирования диаграммы направленности приемной антенны для низкочастотного диапазона, заключающийся в приеме акустического сигнала приемниками градиента давления и приемником давления, преобразовании принятых сигналов в электрические сигналы и формировании из них диаграммы направленности, отличающийся тем, что, с целью упрощения пространственной реализации, приемники градиента давления устанавливают с обеспечением взаимной перпендикулярности осей максимальной чувствительности и совпадением их фазовых центров с фазовым центром приемника давления, формируют первый сигнал А1, равный сумме сигнала приемника градиента давления с осью максимальной чувствительности, определяющей направление максимума диаграммы направленности, и приемника давления, формируют второй

5 сигнал A2, равный сумме сигналов остальных приемников градиента давления, а диаграмму направленности формируют в соответствии с выражением

A1 — A2 при А1/А2 2 sln8

10 R (О)

0 при А1/А < 2 sin @ где Π— угол между направлением прихода акустического сигнала и направлением максимума диаграммы направленности;

Оо -угол раствора диаграммы направленности.