Буксируемая сейсмоакустическая антенна

 

Использование: сейсмоакустической разведке на акваториях. Сущность изобретения: сейсмоакустическая антенна содержит гидрофон и акселерометр. В своем поперечном сечении тело антенны имеет прямоугольную форму. Ось максимальной чувствительности акселерометра направлена вдоль короткой стороны прямоугольника. В электрическую цепь антенны между акселерометром 8 и интегратором 10 включен гравитационно-управляемый переключатель полярности 6. Последний выполнен в виде двух полых диэлектрических цилиндров 12. Каждый цилиндр содержит торцевой 14 и сегментные электроды 13. Внутри цилиндра находится токопроводящая жидкость 15. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 V 1/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916317/25 (22) 01.02.91 (46) 15.07.93. Бюл, N 26 (71) Научно-исследовательский физико-технический институт при Дальневосточном государственном университете и Всесоюзный научно-исследовательский институт "Океангеология" (72) В.И.Коренбаум, А.А.Тагильцев и Э,С.Эйдельман (56) Патент США № 4300218, кл. С, 01 V 1/38, 1981.

Патент США ¹ 4437175, кл. С 01 V 1/36, 1984, (54) БУКСИРУЕМАЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКАЯ АНТЕННА

Изобретение относится к сейсмоакустической разведке на акваториях, Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет подавления переотраженного поверхностью воды сигнала.

Для пояснения сущности предлагаемого изобретения его устройство показано на фиг.1, 2, где 1 — тело антенны, 2 — акустический датчик, 3 — монтажные провода, 4— кабель-трос, 5 — контейнер, 6 — гравитационно-управляемый переключатель полярности, 7 — биморфный датчик акустического давления (гидрофон), 8 — акселерометр, 9— корпус акустического датчика 2, 10 — интегратор, 11 — сумматор, — ориентация максимума чувствительности акселерометра ("+" дипольной характеристики направлен„„. Ж Ä 1827658 А1 (57) Использование: сейсмоакустической разведке на акваториях. Сущность изобретения: сейсмоакустическая антенна содержит гидрофон и акселерометр. В своем поперечном сечении тело антенны имеет прямоугольную форму. Ось максимальной чувствительности акселерометра направлена вдоль короткой стороны прямоугольника, В электрическую цепь антенны между акселерометром 8 и интегратором 10 включен гравитационно-управляемый переключатель полярности 6, Последний выполнен в виде двух полых диэлектрических цилиндров 12. Каждый цилиндр содержит торцевой

14 и сегментные электроды 13. Внутри цилиндра находится токопроводящая жидкость 15. 4 ил. ности), "+" — направление поляризации пьезапластины.

На фиг.3 показан пример выполнения гравитационно-управляемого переключателя полярности 6, где 12 — диэлектрический полый цилиндр с торцевыми крышками, 13 — сегментный электрод, 14 — торцевой электрод, 15 — токопроводящая жидкость, На фиг, 4 иллюстрируется фукнционирование устройства, где 16 — поверхность воды, 17 — толща воды, 18 — дно, 19— кардиоидная характеристика (диаграмма направленности), Π— угол от вертикального направления на дно, Предлагаемое устройство буксируемой сейсмоакустической антенны (фиг.1) содержит тело антенны 1 прямоугольного сечения

50х30 мм. изготовляемое литьем из звуко1827658 прозрачного компаунда. В материале компаунда зафиксированы акустические датчики 2. Акустические датчики 2 соединены друг с другом и с контейнером 5 при помощи монтажных проводов 3 (провода армированы стальной проволокой), К контейнеру 5 прикреплен кабель-трос 4, В контейнере 5, жестко скрепленном с телом антенны 1, установлен гравитационно-управляемый переключатель полярности 6, жестко прикрепленный к стенкам контейнера 5. Акустические датчики 2 установлены в теле антенны

1 в положении (показанном на фиг.2) соответствующем ориентации оси максимальной чувствительности акселерометра 8 вдоль, 15 короткой стороны прямоугольника поперечного сечения тела антенны 1.

Акустический датчик 2 содержит корпус

9, в котором жестко установлен однокомпонентный акселерометр 3. К торцам корпуса

9 прикреплены два биморфных датчика акустического давления 7 (гидрофоны), электрически соединенные между собой синфазно, Акустические датчики 2 электрически соединен ы между собой синфазно (отдельно акселерометры 8, отдельно биморфные датчики акустического давления 7). К электрической цепи акселерометров 8 подключен гравитационно-управляемый переключатель полярности 6, выход которого соединен с интегратором 10. Выход интегратора

10 подключен (возможно через усилитель) к одному из входов сумматора 11, Ко второму входу сумматора 11 подключен (возможно через усилитель) сигнальный провод с биморфных датчиков акустического давления 7.

Гравитационно-управляемый переключатель полярности 6 (фиг.3) содержит два одинаковых диэлектрических полых цилин- 40 дра 12 с торцевыми крышками, На торцевых крышках установлены, насквозь, торцевые электроды 14. На внутренней цилиндрической поверхности цилиндров 12 установлены сегментные электроды 13. Внутренняя 45 полость цилиндров 12 заполнена (около половины) одинаковым количеством токопроводящей жидкости 15, Входные клеммы подключены к торцевым электродам 14. Сегментные электроды 13 соединены перекре- 50 стно и подключены к выходным клеммам, Гравитационно-управляемый переключатель полярности 6 установлен в буксируемой сейсмоакустической антенне 1 таким образом, что горизонтальное положение большей грани прямоугольника поперечного сечения тела антенны 1 (фиг.1) соответствует положению гравитационноуправляемого переключателя полярности 6, показанному на фиг,3, когда зеркало токопроводящей жидкости 15 перпендикулярно торцевому электроду 14.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.

При буксировке антенны с телом прямоугольного поперечного сечения длинная сторона прямоугольника устойчиво занимает горизонтальное положение, Крутильные колебания тела антенны относительно положения равновесия в соответствии с проведенными авторами испытаниями не превышают +15-20 при скоростях буксировки до 10 уз. (см, акт испытаний). Характеристика направленности 19 (фиг. 4) предлагаемой антенны (кардиоидная) имеет математическое выражение

R(0) 1+ cos 0

2 (см. Сапожков М,А. Электроакустика. М,:

Связь, 1978, с. 86, формула 5,17а). Задаваясь предельным изменением положения минимума характеристики направленности на

+20, получаем, что мешающий сигнал с тыльных направлений (переотраженный от поверхности раздела вода-воздух) составляет

1 — 20О

П< — sin (10 ) =0,03.

В тоже время полезный сигнал (идущий от дна)

> 1 + сов 20 сов (10 ) = 0 97

Таким образом, отношение сигнал/помеха — >32,3, С

П " что соответствует величине порядка 30 дБ.

Следовательно, вторичный (переотраженный) сигнал в предлагаемом изобретении будет подавлен в широкой полосе частот на

30 дБ, по сравнению с полезным сигналом, что приведет к существенному улучшению качества получаемой суйсмической информации, Следует отметить, что буксируемая антенна с прямоугольным профилем сечения при развертывании с борта судна может равновероятно оказаться в двух положениях: верхней широкой гранью вверх и верхней широкой гранью вниз. В последнем случае кардиоидная характеристика направленности 19 окажется перевернутой и

1827658 полезный эффект исчезнет, Чтобы восстановить положительный эффект необходимо изменить фазировку сигналов акселерометров 8 и биморфных датчиков акустического давления 7 на входе сумматора 11. С этой целью введен гравитационно-управляемый переключатель полярности 6, Поскольку гравитационно-управляемый переключатель полярности 6 жестко скреплен с телом антенны 1, то положение токопроводящей жидкости 15 определяет схему включения (фиг.3). Переворачивание антенны 1 приводит к перетеканию токопроводящей жидкости 15 и соединению с торцевыми электродами 14 противоположной пары сегментных электродов 13, полярность которых противоположна исходному положению, Этим и достигается требуемая фазировка каналов на входе сумматора 11.

Необходимо отметить, что в зависимости от соотношения полярностей акселерометров 8 и биморфных датчиков акустического давления 7 при первоначальной фазировке системы (установка кардиоидной i характеристики направленности минимумом вверх) может оказаться нужным поменять местами выводы акселерометров

8 на входе гравитационно-управляемого пере кл ючателя поля р ности 6.

Интегратор 10 введен в канал акселерометров 3 с целью выравнивания амплитудно-частотной характеристики а кс ел е рометров 8 в соответствии с известной (в частности из прототипа) процедурой.

В качестве примера осуществления изобретения рассмотрим следующую конструкцию. Тело антенны 1 из компаунда ПДИ-ЗАК.

Поперечное сечение 50х30 мм. Корпус 9 акустического датчика 2 выполнен из синтактика ЭДС-7А, размеры Я 22х24 мм. Биморфные датчики акустического давления 7

9 16, чувствительность — 100 мкВ/Па. Акселерометры 8, размер Я 15х16 мм, чувствительность — 10 мВ/М-с . Гравитационно-2 управляемый переключатель полярности 6 выполнен в соответствии с фиг,3, диаметр диэлектрических полых цилиндров 12—

8 20 мм. Токопроводящая жидкость 15— ртуть.

Применение предлагаемой буксируе5 мой сейсмоакустической антенны позволит в качестве технических преимуществ по сравнению с прототипом повысить качество сейсмической информации, увеличить разрешающую способнос-.ь, 10 Общественно-экономические преимущества производны от технических и связаны с увеличением эффективности сейсмических исследований на акваториях, 15 Формула изобретения

Буксируемая сейсмоакустическая антенна, включающая тело антенны, гидрофон и акселерометр с интегратором, подсоединенные к сумматору, отл и ча ю ща я с я

20 тем, что, с целью повышения помехоустойчивости за счет ослабления переотраженного поверхностью воды сигнала, тело антенны выполнено с поперечным сечением прямоугольной формы, причем акселеро25 метры установлены осью максимальной чувствительности вдоль короткой стороны прямоугольника, а в электрическую цепь между акселерометром и интегратором подключен гравитационно управляемый пере30 ключатель полярности, выполненный в виде двух диэлектрических полых цилиндров, внутри которых по оси цилиндра и согласно с осью максимальной чувствительности акселерометра расположен торцовый элект35 род, закрепленный на торцовых крышках цилиндра, при этом переключатель полярности снабжен сегментными электродами, размещенными на внутренней поверхности каждого цилиндра соответственно в верх40 ней и нижней его частях, а внутренняя полость каждого из цилиндров наполовину заполнена токопроводящей жидкостью, при этом торцовые электроды соединены с выходными клеммами акселерометра, а сег45 ментные электроды попарно соединены с входом интегратора, 1@27656

1827658

1 1 уЭ

35

45

Составитель В. Корнбаум

Техред М.Моргентэл Корректор Е. Папп

Редактор

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

Заказ ?358 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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