Устройство для измерения расстояния

 

Изобретение относится к радиолокации и гидроакустике и может быть использовано 11 холотах и высотомерах. Целью изобретения является расширение.функциональных возможностей и повышение эффективности контроля малых расстояний. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов , генератор 2 треугольного напряжения, автогенератор 3, усилитель 4 мощности, четыре группы контактов 5,17,21,27 переключателя 6, две передающие антенны 7,19, две приемные антенны 8, 20, усилитель-ограничитель 14, гетеродин 15, инвертор 16, смесители 9, 22, усилители 10, 23, ограничители 11. 24, частотные дискриминаторы 12, 25, индикаторы 13, 26, перераспределитель мощности 18. Расширение функциональных возможностей достигается за счет перераспределения излучаемой мощности в двух направлениях. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 $15/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР ((ОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

1 (2 1) 4952853/22 . (2 ) 10.06.91 (4 ) 15.03.93. Sion. М 10

P ) Северо-Западное аэрогеодезическое о ъединение (7 ) А.Н.Духовнер, В.А.Попов и Л.А.Решетов (5 ) Судовые эхолоты, под.ред. А.А.Хребтое, Судостроение, 1982, с, 90-100, Сколник М. Введение в технику радиола кационных систем. M: Мир, 1965, с.113, р с.3.11. (5)) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ (57) Изобретение относится к радиолокации гидроакустике и может быть использовано эхолотах и высотомерах, Целью изобрете. ЯХ 1802351 А1

Р ния является расширение функциональных возможностей и повышение эффективности контроля малых расстояний. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, генератор 2 треугольного напряжения, автогенератор 3, усилитель 4 мощности, четыре группы контактов 5, 17, 21, 27 переключателя 6, две передающие антенны 7, 19, две приемные антенны 8, 20, усилитель-ограничитель 14, гетеродин 15, инвертор 16, смесители 9,22, усилители 10,23, ограничители

11, 24, частотные дискриминаторы 12, 25, индикаторы 13, 26, перераспределитель мощности 18, Расширение функциональных возможностей достигается за счет перераспределения излучаемой мощности в двух направлениях. 5 ил.

1802351

Изобретение относится к области ради. отехники и гид!. оакустики и может быть использовано в высотомерах и эхолотах, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение эффективности контроля малых расстояний.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства изобретения; на фиг, 2.— схема автогенератора ч гетеродина ЧМ с варикапом; на фиг. 3 — диаграмма направленности излучения г вертикальной плоскости, а) при больших глубинах (высотах), б) при малых глубинах (высотах); на фиг. 4 — изменение частоты во времени в изобретении:

f

far — изменение частоты излучаемых колебаний (автогенератора), f» — изменение частоты отраженных колебаний. 30

Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов 1, генератор треугольного напряжения 2, управляемый автогенератор 3, .усилитель мощности 4, первая группа контактов 5, ручной переклю- 35 чатель 6, передающую антенну 7, приемную антенну 8, смеситель 9, усилитель 10, ограничитель 11, счетчик (частотный дискриминатор) 12, индикатор 13, усилитель-ограничитель 14, управляемый 40 гетеродин 15, инвертор 16, вторую группу контактов 17, перераспределитель мощности 18, передающую антенну 19, приемную антенну 20, третью группу контактов 21, второй смеситель 22, второй усилитель 23, вто- 45 рой ограничитель 24, второй счетчик частоты (частотный дискриминатор) 25, второй индикатор 26, четвертую группу контактов 27;

Устройство (фиг. 1) состоит из последо- 5î вательно соединенных генератора прямоугольных импульсов 1, генератора треугольного напряжения 2, управляемого автогенератора 3, усилителя мощности 4, через первую группу замкнутых контактов 5, ручного переключателя 6, передающей антенны 7, ось которой перпендикулярна кур су движения носителя, при этом блоки 1 и 2 представляют собой модулятор, а блоки 3 и

4 ЧМ передатчик. последовательно соединенных приемной антенны 8, соосной передающей, смесителя 9, усилителя 10, ограничителя 11, частотного дискриминатора 12, индикатора 13, выход генератора прямоугольных импульсов 1 соединен с последовательно соединенными усилителем ограничителем 14, управляемый гетеродином 15, выход которого соединен со вторым входом смесителя 9, второй вход управляемого гетеродина соединен с выходом генератора треугольного напряжения 2, выход усилителя-ограничителя 14 соединен со входом инвертора 16, выход которого соединен со вторым входом автогенератора 3 при переключении первой группы контактов 5 и замыкании второй группы контактов 17, выход усилителя мощности 4 соединен с последовательно соединенными перераспределителем мощности 18, второй передающей антеной

19, ось которой ориентирована по курсу движения носителя, второй выход перераспределителя мощности 18 соединен со входом первой передающей антенны 7, последовательно соединенных второй приемной антенны 20, ось которой ориентирована по курсу движения, третьей группой контактов 2 1 переключателя 6, второго смесителя 22; второго усилителя 23, второго. ограничителя 24, второго счетчика частоты (частотный дискриминатор) 25, второго индикатора 26, при замыкании четвертой группы контактов 27 переключателя 6, выход гетеродина 15 соединен со вторым входом второго смесителя

22, Устройство работает следующим образом.

Оно измеряет средние и малые расстояния (высоты, глубины). На средних расстояниях, ориентировочно от 500 до 10 м измеряют только высоту (глубину). Вторая передающая и вторая приемная антенны отключены, Первая передающая антенна 7 имеет диаграмму направленности излучения, а первая приемная антенна 8 имеет диаграмму направленности приема, ориентированную только в сторону дна или поверхности земли (на фиг. 3 пунктир).

Генератором 1 создают прямоугольные импульсы z периода повторения Т -2 z, которые подают в блок 2, Генератор 1 представляет собой симметричный мультивибратор. Генератором 2 создают треугольное напряжение периода Тм = 2 т, которое подают на один из входов ЧМ автогенератор 3 с варикапом. Схема автогенератора с частотной модуляцией при помощи варикапа приведена на фиг. 2.

B устройстве изменение частоты осуществляется под воздействиями двух напряже1802351 н й; треугольного и скачкообразного (пряоугольного). Изменение прямоугольного напряжения осуществляют в каждый полупер од треугольного (Тм/2). Поэтому напряжен е с выхода. генератора прямоугольного н пряжения подают на усилитель-ограничит ль 14; при помощи которого устанавливают н обходимый уровень скачкообразного измен ния напряжения ичерез инвертор 16 пода т на второй вход автогенератора 3. При и мощи автогенератора создают колебания, ч стоты которых меняют(штрих-пунктир фиг.

4 по треугольному закону с пределами девиации 2 h f и скачкообразно, например, на 300

Г . В начале одного полупериода частоту ген ратора увеличивают на 300 Гц, а в его конце . у еньшаюунаЗООГц. Савтогенератораколеб ния подают на усилитель мощности 4, зат м в передающую антенну 7, которой их и лучают.

Излученный сигнал после отражения от поверхности приходит к приемной антенне

8 с задержкой на время t1 =, где r—

2r

1 С р сстояние, с — скорость распространения в лн (пунктир фиг. 4). Чем больше расстоян е до отражающей поверхности, тем больш разность частот. Однако при весьма м лых расстояниях при изменениях только и треугольному закону разности частот в сьма малые, т.е, периоды биений (Т ) о нь большие, что приводит к необходимос увеличения 2 Л f. Поэтому в устройстве и формационным признаком является разн сть частот гетеродина 15 и отраженных, Т еугольные изменения частоты гетеродин 15 такие же как у автогенератора 3, Изм нения частоты гетеродина на 300 Гц о ичают по знаку от автогенератора 3 при и мощи инвертора 16. Когда расстояние и иближается к нулю, разность частот равн не нулю, а 300 Гц. Это увеличивает ск рость измерений и позволяет умень-. ш ть 2 Af.

Колебания гетеродина 15 подают на второй вход смесителя 9, который после смешивания отраженных колебаний (4т) с ко ебаниями гетеродина (жгет) выделяют ра ность — частоту биений Гб = жгет, от, а Во. вт рой полупериод треугольного изменени Рб = 1от, жгет.

Колебания частоты биений усиливают ус лителем 10 и ограничивают амплитудные флуктуации ограничителем 11 при помс щи счетчика частоты 12 измеряют периоды биений, а при помощи индикатора регистрируют расстояния (глубины, высоты)

0t<

При нахождении на малых глубинах (высотах), например 10 м, ручным переключателем 6 усилитель мощности подключают к перераспределителю мощности 18. к его вы5 ходах подключают первую и вторую передающие антенны, вторую приемную антенну подключают ко второму смесителю, ко второму входу которого подключают гетеродин. Перераспределитель мощности

10 представляет собой, например, трансформатор с одной первичной обмоткой, которую подключают к усилителю мощности 4, и две вторичные, одну из которых подключают к первой передающей антенне 7, а вто15 рую ко второй передающей антенне 19. При этом блоком 18 осуществляется перераспределение мощности, при котором в сторону дна (поверхности аэродрома) направляют 10, à по курсу 90% мощности

20 блока 4. Диаграмма направленности излучения антенн 7 и 19 и диаграмма направленности приема антенн 8 и 20 приобретает вид фиг. Зб (сплошные линии). Генератором 1 создают прямоугольные импульсы длитель25 ности т, периода повторения Т = 2 т, а генератором 2 — треугольное напряжение.

Автогенератором 3 создают колебания, частоту которых меняют по треугольному закону, усиливают их по мощности блоком 4, 30 основную часть которой направляют в передающую антенну 19 и только 0,1 общей мощности в передающую антенну 7. Антенной 8 принимают сигнал, отраженный от дна (поверхности земли), смесителей 9. смешивают

35 их с колебаниями гетеродина. усиливают огибающую биений блоком 10, ограничивают амплитудные флуктуации блоком 11, счетчиком частоты 12 измеряют период биений, индикатором 13 регистрируют глуби40 ну (высоту). Антенной 20 принимают сигналы, отраженные от объектов, расположенных впереди по курсу и направляют их в смеситель 22, смешивают их с колебаниями гетеродина 15, усиливают колебания ча45 стоты биений усилителем 23, ограничивают флуктуации амплитуд ограничителем 24, измеряют периоды биений счетчиком частоты

25, а индикатором 26 регистрируют расстояние до появившегося объекта и создают

50 звуковой и световой сигналы опасности.

Устройство (эхолот, высотомер) позволяет осуществить одновременное измерение на двух разных шкалах дальностей (большой по курсу движения и малой по

55 глубине или высоте) без синхронизации моментов начала излучения, Это повышает безопасность плавания (безопасность полетов) и расширяет их функциональные возможности при эффективном использовании мощности, В импульсных системах невоз1802351 можно одновременное измерение на двух . разных шкалах дальностях. Измерения весьма малых расстояний повышают скорость регистрации, что позволяет уменьшить девиацию (полосу частот) по сравнению с прототипом, в котором частоту меняют только по треугольному закону, Это повышает эффективность контроля малых расстояний, Формула изобретения

Устройство для измерения расстояния, состоящее, из передающего тракта, включающего в себя последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, генератор треугольного напряжения, управляемый автогенератор, усилитель мощности, нормально замкнутые контакты переключателя и передающую антенну, ось которой ориентирована перпендикулярно курсу движения носителя, и приемного тракта, включающего в себя последовательно соединенные приемную антенну, соосную передающей, смеситель, усилитель, ограничитель, частотный дискриминатор и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения эффективности контроля малых расстояний, в него дополнительно .введены перераспределитель мощности, вторая передающая антенна, вторая, третья и четвертая группы нормально разомкнутых контактов переключателя, управляемый гетеродин, последовательно соединенные усилитель-ограничитель, вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, и инвертор, вы5 ход которого соединен с вторым входом управляемого автогенератора, а также второй приемный тракт, состоящий из последовательно соединенных смесителя, усилителя; ограничителя, частотного дискриминатора и

10 индикатора, при этом вход перераспределителя мощности через нормально разомкнутый контакт первой группы переключателя подключен к выходу усилителя мощности, первый выход перераспределителя мощно15 сти через вторую группу контактов переключателя соединен с первой передающей антенной, второй выход перераспределите» ля мощности подключен к второй передающей антенне, первый вход управляемого

20 гетеродина соединен с выходом усилителяограничителя, второй вход — с выходом генератора треугольного напряжения, а выход- с вторым входом смесителя первого приемного тракта, первый вход смесителя

25 второго приемного тракта подключен через третью группу контактов переключателя к

° второй приемной антенне, а второй вход этого смесителя через четвертую группу контактов переключателя соединен с вто30 рым входом смесителя первого приемного тракта.

1802351 ФГц

Редактор

Заказ 848 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

4

Составитель Ю.Боковой

Техред М.Моргентал Корректор М.Керецман

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101