Автономная акустическая система

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (I I) (5!)5 G 01 $3/80 (ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР ()ОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2:1) 4947863/22 . (2 ) 25.06,91 (46) 15.03.93. Een. N 10 (71) МГУ ИМ.М.B.Ëoìoíoñîâà (72) Б.И.Гончаренко, В.А.Гордиенко, А. В. Григорьев, А.А, Коропченко, Л.А.Луцик и .Я.Гудницкии (5Р) Патент США N. 3870989, xrJ. G 01 $3/80, 1976, Патент США N. 4017822, . кл . G 01 S 3/80, 1981. (5 ) АВТОНОМНАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТ МА (5 ) Изобретение относится к области акуст ки. Цель изобретения — расширение функ иональных возможностей и д намического диапазона. Автономная акуст ческая система содержит приемник давл ния 1 ° трехкомпонентный приемник гр диента давления 2, максимальная ось чу ствительности двух каналов 3, 4 располож на в двух взаимно ортогональных направt лениях в горизонтальной плоскости, а третьего канала 5 перпендикулярно горизонтальной плоскости, предварительные усилители

6, 7, адаптивный усилитель 8, широкопозиционный фильтр 9, схему выборки и хранения 10, блок управления 11, задающий генератор 12, электронный ключ 13, компас 14, аналого-цифровой преобразователь 15, мультиплексор 16, блок сопряжения 17, согласун)щий усилитель

18, модулятор 19, передатчик 20. Новыми блоками, позволяющими .достичь цели изобретения, являются третий канал 5 приемника градиентов давления, максимальная ось. чувствительности которого перпендикулярно горизонтальной плоскости. четвертый широкополосный фильтр 9, четыре адаптивных усилителя 8, четыре схемы выборки и хранения 10, четыре электронных ключа 13, аналого-цифровой преобразователь 15, блок сопряжения 17 и блок управления 11. 4 ил.

1802349

Изобретение касается акустических измерений, в частности может быть использовано для измерения пространственно-временной анизотропии акустических полей, Целью изобретения является расшире ние функциональных возможностей и динамического диапазона автономной акустической системы.

На фиг. 1 приведена функциональная схема автономной акустической системы; на фиг. 2 и 3 — функциональные схемы адаптивного усилителя и блока управления соответственно; на фиг, 4 — эпюры напряжения, поясняющие работу автономной акустической системы.

Автономная система содержит приемник давления 1, трехкомпонентный приемник градиента давления 2, .максимальная ось чувствительности двух каналов которого

3, 4 расположена в двух взаимноортогональных направлениях в горизонтальной плоскости, а третьего канала 5 — перпендикулярно горизонтальной плоскости. Каждый выход звукоприемников через последовательно соединенные предварительный усилитель 6, 7, адаптивный усилитель 8 и широкополосный фильтр 9 соединен с первым входом соответствующей схемы выборки хранения 10, вторые входы которых соединены с первым выходом блока управления 11, первый вход которого соединен с задающим генератором 12, Выходы схем выборки хранения 10 соединены с соответствующими входами электронного ключа

13, Дополнительно пятый и шестой входы электронного ключа соединены с выходом компаса 14. а седьмой, восьмой и девятый его входы соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым выходами блока управления. Выход электронного ключа соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 15, выходы которого соединены с соответствующими входами мультиплексора 16 и блока управления 11.

Дополнительные входы мультиплексора соединены с вторым и третьим выходами каждого адаптивного усилителя и шестым выходом блока управления, Выход мультиплексора через блок сопряжения 17, согласующий усилитель 18 и модулятор 19 соединен с передатчиком 20.

Адаптивный усилитель, представлен-. ный на фиг. 2, содержит линейный детектор

21, выход которого соединен с входами усилителей 22 и 23, имеющие соответственно коэффициент усиления 16 и 256, Выходы усилителей соединены соответствующими входами триггера Шмидта 34 и 25, выходы которых соединены с первым и вторым входами усилителя с управляющим коэффициентом усиления 26, третий вход которого соединен с входом линейного детектора.

На фиг. 3 представлена функциональная схема блока управления, посредством которой осуществляется управление работой автономной акустической системой.

Сигнал с задающего генератора 12 поступает на делители частоты 27, 28 и 29, где осу"0 ществляется деление частоты в соответствующее число раз. С делителя частоты 29 сигнал поступает на блок формирования сигналов выборки 30. Одновременно .сигнал с этого делителя частоты использует15 ся для управления блоком АЦП и электронным ключом 13. Используя сигналы с делителей частоты 27 и 29 соответствующей схемой; составленной.из триггеров 31 и 32, а также счетчиком 33, логической схемой

20 "ИЛИ" 34 и схемой совпадения 35, вырабатываются последовательности импульсов для управления и синхронной работы схем выборки-хранения, мультиплексора и блока сопряжения. Пояснения работы блока уп25 равления содержатся в описании принципа работы автономной акустической системы., Работа автономной системы состоит в следующем.

Пусть сигнал, например. синусоидэяь30 ного характера, поступает на эвукоприеМ. ники 1 и 2. Преобразованный В электрический сигнал через предваритеяьные усилители 6, 7 он поступает на адаптйЭные усилители 8. Принцип работФ

35 адаптивного усилителя состоит в том, чю при уменьшении амплитуды входного cuA"нала коэффициент усиления автоматическИ увеличивается в 16 и 256 раз и соответственно при увеличении входного сигнала—

40 уменьшается также в 16 и 256 раэ. Информация об изменении значений коэффициента усиления с каждого адаптивного усилителя поступает на вход мультиплексора 16. Такое введение саморегуляции коэф45 фициента усиления блоков 8 позволит значительно расширить до 100 — 120 дб динамический диапазон автономной акустической системы в целом при фиксированной частотной полосе передатчика. Далее сиг50 нал через полосовые фильтры поступает одновременно определенными порциями на вход схем выборки хранения. Полоса частот широкополосными фильтрами снизу ограничена помехами различного типа проис55 хождения (резонанс подвески звукоприемников, шумами различного происхождения и т.д.). Полоса частот сверху— ограничена резонансом самого звукоприемника. Управление работой всей схемы автономной системы осуществляется

1802349 импульсными сигналами с задающего квар- рения с использованием потока акусти ецованного генератора 12, преобразованны- ской мощности, Кроме того, позволит значими в блоке управления 11. Задающий тельно расширить (до 100-120 дб)

j генератор формирует последовательность динамический диапазон автономной акуг рямоугольных импульсов с частотой 12,8 5 стической системы при фиксированной часмГц. С помощью делителей частоты 27, 28, тотной полосе передатчика.

49 и блока формирования сигналов 30 обра- Формула из об ретения эуется последовательность импульсов, по- Автономная акустическая система, сосредством которой схема держащая ненаправленный приемник звувыборки-хранения одновременно считыва- 10 кового давления, два канала приемника ет и запоминает значения сигналов каналов градиента давления, максимальная ось чувХ, jt, Z u P. Длительность выборки опреде- ствительности которых расположена в двух лижется длительностью импульсов и равна в взаимно ортогональных направлениях в го. н ашем случае 5 мк/сек (фиг. 4а), С частотой, ризонтальной плоскости, каждый выход кон апример, fo записанные сигналы (эпюра б) 15 торых соединен с входом соответствующего с помощью электронного ключа 14, который предварительного усилителя, три широкоу1травляетсясигналамисблокауправления, полосных фильтр, мультиплексор, задаюпЬследовательно считываются и подаются щий генератор, модулятор, соединенный с нр аналого-цифровой преобразователь 15 входом передатчика, и компас, о т. л и ч а ю (АЦП).Длясчитыванияинформациисосхем 20 щ а я с я тем. что, с целью расширения в борки-хранения в блоке управления фор- функциональных возможностей и динамимируется посредством делителя частоты 29 ческого диапазона автономной акустичепоследовательность импульсов с частотой ской системы, в неедополнительно введены

f

17 .по длинной двухпроводной линии посту- третьим и четвертым входами электронного па т в верхнюю часть автономной акустиче- ключа, пятый и шестой входы которого соесК и системы на модулятор и далее на диненыс соответствующими выходами компе едатчик. При этом работа блока сопря- паса, а седьмой, восьмой и девятый входы же ия синхронизируется с мультиплексо- 50 электронного ключа соединены соответстро посредством тактовых сигналов (зпюра венно с вторым, третьим и четвертым выхож). дами блока управления, выход Таким образом, предложенное техниче- электронного ключа соединен с первым вхоскс е решение автономной акустической си- дом аналого-цифрового преобразователя, cT Mû позволит передавать информацию с 55 второй вход которого соединен с пятым выда1чикадавления,трех взаимноортогональ- ходом блока управления, десять выходов ны каналов приемника градиента давле- аналого-цифровогопреобразователясоединия беэ фазового и временного сдвига нены с соответствующими входами мультимефду компонентами звукового поля, что плексора, одиннадцатый вход которого позволит осуществлять акустические изме- соединен с одиннадцатым выходом анало1802349 го-цифрового преобразователя, двенадца. тый выход которого соединен с вторым входом блока управления, шестой выход которого соединен с двенадцатым входом мультиплексора, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый. входы мультиплексора соединены соответственно с вторым выходом каждого адаптивного усилителя, выход мультиплексора соединен с первым входом блока сопряжения, второй

5 вход которого соединен с седьмым выходом блока управления.

1802349

Составител ь А.За зубин

Техред М.Моргентал Корректор М.Керецман

Реактор

Зак з 848 Тираж Подписное

НИИПИ 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