Гидроакустический приемоизлучающий тракт



Гидроакустический приемоизлучающий тракт

 


Владельцы патента RU 2453861:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Заявлен гидроакустический приемоизлучающий тракт, содержащий блок управления 1, соединенный со вторыми входами блока индикации 2 и основного усилителя 3, а также с синтезатором 4, выходы которого соединены со вторыми входами n смесителей 5-6, а также через n каналов, состоящих каждый из последовательно соединенного усилителя мощности 7-8 и коммутатора 9-10, двунаправленные входы которых соединены с n секциями акустической антенны 11; вторые выходы коммутаторов 9-10 соединены через предварительные усилители 12-13 с первыми входами смесителей 5-6, выходы которых через фильтры 14-15 и фазовращатели 16-17 соединены с n входами сумматора 18, выход которого соединен через основной усилитель 3 и аналого-цифровой преобразователь 19 с первым входом блока индикации 2, а также с экстрематором 20, выходы которого соединены с управляющими входами n фазовращателей 16-17. Достигаемый технический результат - расширение диаграммы направленности антенны без ухудшения характеристик лоцирования. 1 ил.

 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке гидроакустических локационных систем (гидролокаторов, рыбопоисковых систем, эхолотов). Преимущественная область использования - гидроакустика.

В зависимости от условий лоцирования часто возникает необходимость расширения характеристики направленности гидроакустических локационных систем. Особенно остро стоит этот вопрос при отсутствии системы стабилизации антенны локатора от качки, что характерно для рыбопоисковых станций.

Известен способ расширения характеристики направленности антенны (ХН) - это отключение части каналов антенны. Гидроакустический приемоизлучающий тракт, использующий данный способ, содержит: блок управления, соединенный с блоком индикации, основным усилителем, а также с последовательно соединенными синтезатором, усилителем мощности, коммутатором, блоком переключений и антенной; второй выход коммутатора через последовательно соединенные предварительный усилитель, смеситель, основной усилитель и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) соединен с блоком индикации. Блок управления также соединен с блоком переключений, а синтезатор - со смесителем [1-3]. Управляющий сигнал с блока управления поступает на вход синтезатора, и синтезатор вырабатывает зондирующий сигнал, который после усиления через коммутатор и блок переключения поступает на акустическую антенну. В зависимости от требуемой ширины направленности антенны зондирующий сигнал поступает на все или на часть секций антенны. Эхосигналы принимаются той же антенной (или ее частью) и через блок переключения, коммутатор, предварительный усилитель, смеситель, основной усилитель и АЦП подаются на блок индикации, на второй вход которого поступают сигналы с блока управления. С выхода синтезатора на второй вход смесителя поступает сигнал гетеродина. С блока управления на второй вход основного усилителя поступают сигналы выбирающие режим работы блоков «отсечка», «сигнализатор опасных глубин», ВАРУ (временная автоматическая регулировка усиления) и других.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные тем, что при отключении части секций антенны расширяется ширина диаграммы направленности, уменьшается коэффициент концентрации антенны, снижается амплитуда звукового давления в отношение (n-nоткл)/n, где n - количество секций антенны, nоткл -количество отключенных секций, уменьшается отношение сигнал/шум (Uc/ξш), что приводит к уменьшению дальности лоцирования.

Признаки, совпадающие с заявляемым объектом: блок управления, синтезатор, усилитель мощности, коммутатор, антенна, предварительный усилитель, смеситель, основной усилитель, АЦП, блок индикации.

Другим способом расширения диаграммы направленности антенны является введение фазового распределения по ее секциям [4]. Устройство, реализующее данный способ содержит: блок управления, синтезатор, n каналов, состоящий каждый из усилителя мощности, коммутатора, секции антенны и предварительного усилителя, сумматор, смеситель, основной усилитель, АЦП и блок индикации. Синтезатор вырабатывает n зондирующих сигналов с заданной величиной начальной фазы. Эти сигналы усиливаются и через коммутаторы поступают на секции антенны, излучающие в заданный сектор среды лоцирования акустический сигнал. Эхосигналы принимаются секциями антенны, усиливаются, суммируются и поступают на вход смесителя, на второй вход которого с синтезатора поступает «сигнал гетеродина». С выхода смесителя сигнал поступает на основной усилитель, затем на АЦП, а с его выхода - на блок индикации.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные тем, что введение фазового распределения для расширения диаграммы направленности антенны увеличивает уровень боковых лепестков, снижает амплитуду звукового давления и величину принятого сигнала в отношение , где KΔy - коэффициент концентрации при фазовом распределении, K0 - коэффициент концентрации антенны при синфазном распределении, ухудшает отношение сигнал/шум (Uc/ξш), что приводит к уменьшению дальности лоцирования [5].

Признаки, совпадающие с заявляемым объектом: блок управления, синтезатор, n усилителей мощности, n коммутаторов, антенна, n предварительных усилителей, сумматор, смеситель, основной усилитель, АЦП, блок индикации.

Задачей данного изобретения является расширение эксплуатационных возможностей локатора, использующего заявляемый гидроакустический приемоизлучающий тракт.

Технический результат достигается тем, что в гидроакустический приемоизлучающий тракт, содержащий сумматор, смеситель и блок управления, соединенный со вторыми входами основного усилителя и блока индикации, а также с синтезатором, выходы которого соединены со вторым входом смесителя, а также через n каналов, состоящих каждый из последовательно соединенного усилителя мощности и коммутатора с n секциями акустической антенны; вторые выходы коммутаторов соединены с n предварительными усилителями, первый вход блока индикации соединен с выходом АЦП, вход которого соединен с выходом основного усилителя, дополнительно введены (n-1) смесителей, их вторые входы соединены с выходами синтезатора, а первые входы соединены с выходами предварительных усилителей; выходы смесителей через фильтры и фазовращатели соединены с n входами сумматора, выход которого соединен с входом основного усилителя и с экстрематором, выходы которого соединены с управляющими входами n фазовращателей.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг.1 показана функциональная схема устройства.

Гидроакустический приемоизлучающий тракт содержит: блок управления 1, соединенный со вторыми входами блока индикации 2 и основного усилителя 3, а также с синтезатором 4, выходы которого соединены со вторыми входами n смесителей 5-6, а также через n каналов, состоящих каждый из последовательно соединенного усилителя мощности 7-8 и коммутатора 9-10, с n секциями акустической антенны 11; вторые выходы коммутаторов 9-10 соединены через предварительные усилители 12-13 с первыми входами смесителей 5-6, выходы которых через фильтры 14-15 и фазовращатели 16-17 соединены с n входами сумматора 18, выход которого соединен через основной усилитель 3 и АЦП 19 с первым входом блока индикации 2, а также с экстрематором 20, выходы которого соединены с управляющими входами n фазовращателей 16-17.

Блок управления 1 вырабатывает управляющие сигналы U1-U3, поступающие на вторые входы блока индикации 2 и основного усилителя 3, а также на вход синтезатора 4. Эти сигналы в блоке индикации 2 задают начало цикла лоцирования, в основном усилителе 3 определяют режим работы блоков «отсечка», «сигнализатор опасных глубин», ВАРУ (временная автоматическая регулировка усиления) и других, в синтезаторе 4 задают параметры зондирующего сигнала. Синтезатор 4 вырабатывает радиоимпульсные сигналы U4 и U5, с частотами fl и f2, находящимися в рабочей области частот акустической антенны 11. Частоты f1 и f2 могут быть одинаковыми (при лоцировании с узкой диаграммой направленности) и разными (при лоцировании с широкой диаграммой направленности). Эти сигналы усиливаются усилителями мощности 7-8 и через коммутаторы 9-10 поступают на секции акустической антенны 11. Если частоты сигналов U4 и U5 одинаковы, то все секции антенны 11 работают синфазно и узкая диаграмма направленности антенны определяется суммарным размером всех секций антенны [4]. При разных частотах сигналов каждая секция антенны работает самостоятельно на своей частоте, находящейся в рабочей полосе частот антенны, и излучение осуществляется каждой секцией (или сочетанием секций) с широкой диаграммой направленности, определяемой размерами секции антенны (или их сочетанием).

Эхосигналы принимаются той же акустической антенной, и соответствующие им электрические сигналы со вторых выходов коммутаторов 9-10 подаются на входы предварительных усилителей 12-13 и после усиления на входы смесителей 5-6, на вторые входы которых с синтезатора 4 поступают «сигналы гетеродина» U6 и U7 с частотами f1+f0 и f2+f0. На выходах смесителей 5-6 формируются сигналы U8 и U9 с комбинационными частотами входных сигналов, в том числе и с компонентой, имеющей частоту f0. Эти компоненты сигналов U8 и U9 выделяются фильтрами 14-15 и через фазовращатели 16-17 подаются на входы сумматора 18. С выхода сумматора 18 сигнал U10 подается на экстрематор 20, управляющие сигналы с выходов которого поступают на управляющие входы фазовращателей 16-17 и изменяют фазу каждого эхосигнала U8-U9 таким образом, чтобы суммирование реализаций каждого эхосигнала выполнялось в фазе, что соответствует максимальному уровню сигналов U10. То есть для сигналов будет справедливо выражение U10=U8+U9. Уровень помех на выходе сумматора будет определяться их энергиями, так как суммируемые реализации помех некоррелированы. Для уровня суммы реализаций помех получим

ξ10=(ξ82+ξ92)1/2.

На выходе сумматора получим выигрыш в отношении сигнал/шум в n1/2 раз, где n - количество суммируемых реализаций сигналов и помех. Это позволяет компенсировать уменьшение отношения сигнал/шум, имеющее место при расширении диаграммы направленности акустической антенны.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в результате введения в устройство, содержащее сумматор, смеситель и блок управления, соединенный со вторыми входами основного усилителя и блока индикации, а также с синтезатором, выходы которого соединены со вторым входом смесителя, а также через n каналов, состоящих каждый из последовательно соединенного усилителя мощности и коммутатора с n секциями акустической антенны; вторые выходы коммутаторов соединены с n предварительными усилителями, первый вход блока индикации соединен с выходом АЦП, вход которого соединен с выходом основного усилителя, в результате дополнительного введения (n-1) смесителей их вторые входы соединены с выходами синтезатора, а первые входы соединены с выходами предварительных усилителей; выходы смесителей через фильтры и фазовращатели соединены с n входами сумматора, выход которого соединен с входом основного усилителя и с экстрематором, выходы которого соединены с управляющими входами n фазовращателей, значительно расширены эксплуатационные возможности локатора, использующего заявляемый приемоизлучающий тракт.

Реализация предложенного приемоизлучающего тракта не представляет сложностей, так как он состоит из стандартных блоков, реализуемых на аналоговых элементах, а также на элементах жесткой и программируемой логики.

Источники информации

1. Кобяков Ю.С., Кудрявцев Н.Н., Тимошенко В.И. Конструирование гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры. - Л.: Судостроение, 1986. - 272 с.

2. Хребтов А.А. и др. Судовые эхолоты. - Л.: Судостроение, 1982. - 232 с.

3. Колчеданцев А.С. Гидроакустические станции. - Л.: Судостроение, 1982.-240 с.

4. Смарышев М.Д., Добровольский Ю.Ю. Гидроакустические антенны. Справочник по расчету направленных свойств гидроакустических антенн. - Л.: Судостроение, 1984. - 304 с.

5. Евтютов А.П., Митько В.Б. Примеры инженерных расчетов в гидроакустике. - Л.: Судостроение, 1981. - 256 с.

Гидроакустический приемоизлучающий тракт, содержащий сумматор, смеситель, блок управления, соединенный со вторыми входами основного усилителя, блока индикации, а также с синтезатором, выходы которого соединены со вторым входом смесителя, а также через n каналов, состоящих каждый из последовательно соединенного усилителя мощности и коммутатора, соединены с n секциями акустической антенны, причем эхо-сигналы принимаются акустической антенной, осуществляющей излучение, при этом вторые выходы коммутаторов соединены с n предварительными усилителями, первый вход блока индикации соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом основного усилителя, отличающийся тем, что дополнительно введены (n-1) смесителей, их вторые входы соединены с выходами синтезатора, а первые входы соединены с выходами предварительных усилителей, выходы смесителей через фильтры и фазовращатели соединены с n входами сумматора, выход которого соединен с входом основного усилителя и с экстрематором, выходы которого соединены с управляющими входами n фазовращателей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике. .

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано как в излучающих, так и приемоизлучающих антеннах гидролокаторов многолучевых эхолотов.

Изобретение относится к средствам звуковой передачи и, в частности, к средствам передачи, позволяющим осуществлять акустическую всенаправленную передачу с помощью линейной прицепной антенны длиной L, превышающей длину волны передаваемого сигнала, образованной множеством Р излучателей, причем расстояние между излучателями практически меньше /2.

Изобретение относится к устройствам ориентации типа «двухосной» головки ориентации в различных транспортных средствах. .

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим системам навигации подводных аппаратов, и может быть использовано при разработке гибких буксируемых антенн в системах шумопеленгования надводных кораблей и подводных лодок.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим системам навигации подводных аппаратов, и может быть использовано при разработке гибких буксируемых антенн в системах шумопеленгования надводных кораблей и подводных лодок.

Изобретение относится к области гидроакустических исследований дна Мирового океана и других акваторий и может быть использовано при лоцировании дна, профилировании придонных слоев, в морской геофизике, поиске малоразмерных предметов.

Изобретение относится к гидроакустической антенне произвольной формы. .

Изобретение относится к области гидроакустики, в частности к измерению параметров приемоизлучающих антенн гидроакустических систем вертикального зондирования. .

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в морях, океанах, пресноводных водоемах в качестве геофизической косы для проведения исследований на морском дне

Изобретение относится к области подводной техники и может быть использовано при проектировании и разработке доплеровских измерителей абсолютной скорости движения подводных объектов относительно дна

Изобретение относится к способам и устройствам для автоматической калибровки отслеживаемого ультразвука

Изобретение относится к медицинской технике, а именно с системам и способам формирования изображений при диагностике биообъектов

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в системах целеуказания, самонаведения и телеметрии подводных аппаратов

Использование: изобретение относится к медицинским диагностическим ультразвуковым системам и, в частности, к ультразвуковым системам, которые выполняют панорамную визуализацию или визуализацию с расширенным полем обзора (EFOV). Сущность: ультразвуковая система диагностической визуализации формирует изображение с расширенным полем обзора (EFOV). Зонд для трехмерной визуализации перемещается вдоль кожи пациента над частью тела, которая должна быть включена в EFOV-изображение. По мере того, как зонд перемещается, изображения получаются из двух различных ориентации плоскостей, таких как сагиттальная плоскость и поперечная плоскость. По мере того, как зонд перемещается, данные изображений последовательных плоскостей одной из ориентации сравниваются, чтобы оценивать движение зонда. Эти оценки движения используются для того, чтобы размещать последовательность изображений, полученных в одной из ориентации точно относительно друг друга в формате EFOV-отображения. Форматом отображения может быть двумерное EFOV-изображение или трехмерное EFOV-изображение. Технический результат: повышение точности при восстановлении EFOV-изображения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ультразвуковым диагностическим системам формирования изображений. Устройство содержит зонд, выполненный с возможностью передачи ультразвуковых волн в сердце и приема ответных эхо-сигналов, процессор изображений, реагирующий на эхо-сигналы, выполненный с возможностью производить последовательность изображений миокарда в течение, по меньшей мере, части сердечного цикла, анализатор движения миокарда, реагирующий на последовательность изображений, который определяет движение множества сегментов миокарда, процессор задействования, реагирующий на движение сегментов, который производит индикатор совокупного участия множества сегментов в процентном отношении от полного смещения миокарда во время сердечного цикла и относительных промежутков времени участия сегментов в движении миокарда относительно процентного отношения от полного смещения во время сердечного цикла, и дисплей, соединенный с процессором задействования, который отображает индикатор. Использование изобретения позволяет повысить эффективность и точность идентификации потери синхронности при движении миокарда. 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в морях, океанах, пресноводных водоемах в качестве геофизической косы для проведения исследований в обеспечении инженерно-геофизических работ на морском дне. Сущность: гидроакустическая буксируемая антенна для геофизических работ содержит внешнюю эластичную кабельную оболочку с размещенными внутри нее приемниками, состоящими из двух одинаковых чувствительных пьезоэлементов, выполненных из электрически поляризованной пьезоэлектрической пленки с нанесенными на ее поверхности и прочно сцепленными с ней электродами, герметичные корпуса с вмонтированными в них электронными платами с дифференциальными усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, цифровую линию связи и линию питания. К входам дифференциальных усилителей противофазно подключены чувствительные пьзоэлементы, а к выходам - аналого-цифровые преобразователи, выходы которых подключены к цифровой линии связи. Герметичные корпуса выполнены в виде тонкостенных цилиндров из прочного пластика, к внутренней поверхности которых прикреплены соответственно чувствительные пленочные пьезоэлементы сторонами с противоположными знаками полюсов электрической поляризации, причем направление вытяжки пленки направлено по окружности, а торцы цилиндрических корпусов закрыты крышками, на внешних поверхностях крышек выполнены кольцевые канавки, в которых установлены уплотнительные кольца, между крышками внутри герметичных корпусов установлены опорные жесткие элементы. Пленочные пьезоэлементы выполнены в виде двух полуцилиндрических оболочек, прикрепленных с зазором к внутренней поверхности корпусов противоположными полюсами поляризации по всей их длине, а силовой элемент выполнен в виде сетчатой оплетки, вмонтированной в качестве армирующего элемента в эластичную внешнюю кабельную оболочку. Технический результат: увеличение чувствительности и уменьшение ее зависимости от глубины погружения, а также снижение диаметра антенны. 2 ил.

Ультразвуковая диагностическая система получения изображений создает изображение с расширенным полем зрения (EFOV). Трехмерный зонд для получения изображения перемещается вдоль кожи пациента над анатомией, которая должна быть введена в изображение с EFOV. По мере перемещения зонда изображения получают из множества по-разному ориентированных плоскостей изображения, таких как сагиттальная плоскость и трансверсальная плоскость. По мере того как зонд перемещается, данные изображения следующих друг за другом плоскостей с одной из ориентаций сравниваются, чтобы оценить движение зонда. Эти оценки движения используются для размещения последовательности изображений, полученных в одной из ориентаций точно относительно друг друга в формате отображения с EFOV. Оценки движения также используются для отображения графики на экране дисплея, которая указывает пользователю прогресс проведения сканирования по мере движения зонда. Прогресс может указываться в единицах измерения скорости зонда, пройденного расстояния или пути, проходимого движущимся зондом. 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к технике акустики и может использоваться в медицинской аппаратуре для ультразвуковой эхографии. Технический результат состоит в расширении угла обзора движений посредством ультразвуковых изображений. Для этого ультразвуковое устройство содержит: модуль, имеющий входную часть и выходную часть; ультразвуковой преобразователь, содержащий формирователь микролуча, выполненный с возможностью присоединения и отсоединения от входной части модуля; и дисплей, присоединенный к выходной части модуля. Также описана ультразвуковая система. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх