Устройство для определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц



Устройство для определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц

 


Владельцы патента RU 2524560:

Аносов Виктор Сергеевич (RU)
Жильцов Николай Николаевич (RU)
Дроздов Александр Ефимович (RU)
Чернявец Владимир Васильевич (RU)

Изобретение относится к океанологическим исследованиям. Устройство включает в себя средство для генерации параллельного потока импульсов оптического излучения, средство для формирования оптическим путем реперного объема прямоугольного сечения, средство для перемещения реперного объема, средство для приема и преобразования оптического излучения в электрические сигналы и средство для регистрации изменения амплитуды электрических импульсов, снабженное средством для определения разности между сигналом в отсутствие импульсов и сигналом, полученным во время действия импульсов, и средством, формирующим временной интервал на время регистрации частиц. При этом отношение размеров сторон прямоугольного сечения реперного объема равно отношению максимальной и минимальной границ размерного диапазона регистрируемых частиц. В устройство введен гидроакустический канал оценки, состоящий из многолучевого эхолота, антенны накачки параметрического профилографа, низкочастотной приемной антенны параметрического профилографа, генератора зондирующих импульсов, приемника эхосигналов, блока обработки акустических сигналов, пульта управления и индикации с интерфейсным блоком и сетевым концентратором, двух гидролокаторов бокового обзора, антенны которых установлены соответственно по правому и левому бортам. Технический результат - расширение функционалных возможностей. 1 ил.

 

Изобретение относится к океанологическим исследованиям при оценке состава взвеси в водной среде путем измерения оптических характеристик смеси как в пробах, так и при погружении измерительного устройства непосредственно в исследуемую жидкую среду, может найти применение при определении размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц планктона, а именно при получении информации о пространственно-временных неоднородностях распределения планктона в водной среде в реальном масштабе времени, что может быть полезным при выявлении, например, рыбных скоплений.

В настоящее время в методике комплексных океанологических работ возник разрыв между широким внедрением современной гидрологической зондирующей аппаратуры и исследованиями планктона традиционными способами, где для определения размерно-количественных характеристик используется двухступенчатый процесс, согласно которому сначала проводят облов планктона по слоям (например: 0-10, 10-25, 25-50, 50-100 м и т.д. до необходимой глубины) или отбор проб батометром на фиксированных горизонтах, а затем выполняется камерная обработка проб под микроскопом. Этот процесс является чрезвычайно трудоемким и, главное, может затягиваться на длительное время - до нескольких суток на одну пробу. Кроме того, в результате может выясниться, что выбор слоев или горизонтов был произведен неправильно и наиболее важные характеристики были пропущены. Конечно, этот метод ни в какое сравнение не идет с использованием зондов, позволяющих получать в реальном масштабе времени оценки основных гидрофизических и гидрохимических параметров воды за какие-то 10-20 мин до глубин в несколько тысяч метров и с разрешением по глубине до долей метра.

Применение различных конструкций автоматических планктонособирателей, модификаций планктонных регистраторов, подводных фотоавтоматов, техники подводного телевидения, а также лабораторных методов исследования планктона с использованием автоматических счетчиков и вычислительной техники несколько сокращает этот разрыв, но не позволяет ликвидировать его полностью. При этом необходимо отметить, что, используя все перечисленные методы, в принципе невозможно получать информацию о качественных и количественных характеристиках планктона в реальном масштабе времени.

Для оперативного исследования пространственного распределения планктона необходима аппаратура, позволяющая вести счет и классификацию организмов непосредственно в водной толще. С технической точки зрения автоматизированную классификацию планктона наиболее целесообразно проводить, используя различного типа датчики, позволяющие определять некие стандартные морфологические и физические признаки организмов. Это могут быть размеры, коэффициент формы, прозрачность, люминесценция, проводимость, звукоотражающие свойства, реакции на различные раздражители и т.д. Наиболее просто определяются размерно-количественные характеристики организмов, причем они непосредственно поддаются автоматизированной математической обработке; имеется достаточное число работ, позволяющих определить биомассу отдельных организмов по их длине и коэффициенту формы. Отсутствие точной видовой классификации организмов тут должно компенсироваться возможностью получения в реальном масштабе времени общих объемов информации.

В последнее время появились устройства для подобного рода измерений, основанные на использовании кондуктометрических или оптических датчиков. Эти устройства используются в зондирующем или буксируемом режиме. Взвешенный в воде планктон должен принудительно направляться и проходить через специальный проточный канал сечением 1-3 см2, являющийся частью конструкции таких датчиков. Так как для получения репрезентативных данных необходим анализ достаточно большого объема воды (не менее 0,01-0,005 м3), а отверстие канала мало, то необходимо для одного отсчета протекание достаточно продолжительного потока воды или использование специальных сетей для предварительной концентрации планктона. В первом случае не обеспечивается необходимое разрешение по глубине при работе в режиме зондирования, а во втором сети быстро засоряются и не позволяют правильно рассчитывать концентрацию планктона. В обоих случаях активные виды планктона распугиваются и стараются избежать попадания в отверстия для их облова. Все это в целом не позволяет получить реальную картину пространственного распределения планктона (особенно в микромасштабе) и его размерно-количественные характеристики.

Известен способ определения количества планктона, реализованный в устройстве, содержащем проточную измерительную камеру с фотоэлектронным умножителем и индуктивным датчиком, счетчик и средство для индикации (патент DE №2049205, 1973

[1]). Этот способ позволяет производить подсчет планктона на заданной глубине, однако несмотря на одновременное использование обоих методов система подсчета достаточно сложна и достоверность показаний невысока, кроме того, здесь также используется проточный канал.

Известен способ определения размерно-количественных характеристик взвешенных воде частиц, заключающийся в формировании реперного измерительного объема оптико-механическим путем в проточном канале за счет его пересечения перпендикулярным ему параллельным потоком оптического излучения прямоугольного сечения и постоянной интенсивности и принудительном направлении взвешенных в воде частиц в реперном объеме по траектории, перпендикулярной направлению потока излучения и большей стороне его прямоугольного сечения, и регистрации взвешенных в воде частиц (патент US №4637719,1987 [2]).

Устройство для реализации способа включает средство для генерации параллельного потока оптического излучения, средство для формирования оптическим путем реперного объема прямоугольного сечения, средство для принудительного направления взвешенных в воде частиц в реперном объеме, средство для перемещения реперного объема, средство для приема и преобразования оптического излучения в электрические сигналы и средство для регистрации изменения амплитуды электрических импульсов (патент US №4637719,1987) [3].

Такой способ определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц и устройство для его осуществления хотя и обеспечивают возможность определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц, но не позволяют сканировать водное пространство, не нарушая естественного распределения планктона в микромасштабе.

Для того чтобы избежать упомянутых трудностей, и предложены способ и устройство для его реализации, которые при относительной простоте обеспечивают проведение операций по определению размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц, например планктона, без нарушения их естественного распределения в микромасштабе. Это достигается благодаря тому, что в способе определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц (патент RU №2112955С1, 10.06.1998 [4]), который заключается в том, что при формировании одного или более реперных объемов оптическим путем за счет передачи в заранее установленном направлении параллельного потока прямоугольного сечения импульсного оптического излучения постоянной интенсивности, перемещении реперного объема в природной среде по траектории, перпендикулярной направлению потока излучения и большей стороне его прямоугольного сечения, и регистрации взвешенных в воде частиц при появлении их в реперном объеме путем приема оптического излучения из реперного объема, преобразования его в электрические сигналы и анализе этих сигналов по амплитуде и длительности, предложено отношение размеров сторон прямоугольного сечения приравнять к отношению максимальной и минимальной границ размерного диапазона регистрируемых частиц, а скорость перемещения реперного объема удерживать на уровне, не превышающем отношение длины его меньшей стороны сечения ко времени периода частоты следования импульсов оптического излучения.

Кроме того, предложено отфильтровывать принимаемые импульсы оптического излучения из реперного объема от постороннего светового излучения путем вычитания амплитуды сигнала, полученного во время отсутствия импульсов излучения, из амплитуды сигнала, полученного во время действия импульса. При этом устройство для определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц, включающее средство для генерации параллельного потока импульсного оптического излучения, средство для формирования оптическим путем реперного объема прямоугольного сечения, средство для перемещения реперного объема, средство для приема и преобразования оптического излучения в электрические сигналы и средство для регистрации изменения амплитуды электрических импульсов, снабжено средством для определения разности между импульсным сигналом в отсутствие частиц и импульсным сигналом, полученным во время регистрации частиц, и средством, формирующим временной интервал на время регистрации частицы, при этом отношение размеров сторон прямоугольного сечения реперного объема выбирают равным отношению максимальной и минимальной границ размерного диапазона регистрируемых частиц.

Кроме того, устройство дополнительно снабжено средством для регистрации величины сигнала, характеризующего оптические свойства водной среды перед регистрацией взвешенной частицы, и средством для измерения разницы между величиной, характеризующей оптические свойства водной среды, и амплитудой сигнала для каждого импульса в течение сформированного интервала времени. Предложенный способ и созданное на его основе устройство для определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц заключаются в формировании реперного объема путем передачи потока прямоугольного сечения импульсного оптического излучения постоянной интенсивности, регистрации взвешенных в воде частиц при появлении их в реперном объеме путем приема оптического излучения из реперного объема, который представляет собой своеобразную световую плоскость шириной 10-30 мм и толщиной 0,5-1 мм. Для формирования прямоугольного сечения возможно использование диафрагм с отверстием соответствующих конфигурации и размеров. Длина световой плоскости зависит от места расположения приемника излучения.

Прием оптического излучения из реперного объема может осуществляться под любым углом к направлению передаваемого излучения. При расположении фотоприемника под каким-либо углом к направлению излучения, не равным 180°, фотоприемник реагирует на отраженное от частиц излучение - используется режим измерения I - "белого на черном фоне". Большое достоинство этого метода заключается в отсутствии оптических юстировок и возможности компоновки всего устройства в едином прочном корпусе. Расположение излучателя и фотоприемника напротив друг друга и на одной оси позволяет получать тень от частицы на фотоприемнике и реализует режим измерения II - "черного на белом фоне".

В обоих режимах фотоприемник преобразовывает принятое излучение в электрические сигналы, причем излучение, принимаемое в промежутке времени между передаваемыми импульсами, характеризует естественное световое поле исследуемой среды (посторонняя засветка, солнечная освещенность, различного рода люминесценция и др.), а на излучение, принимаемое во время передачи импульсов, дополнительно накладывается часть передаваемого излучения, имеющая переменную величину, степень изменения которой характеризует оптические свойства водной среды и возможное наличие в ней взвешенных частиц. Вычитание сигнала, полученного между импульсами, из сигнала, полученного во время действия импульсов, позволяет выделить сигнал, характеризующий только оптические свойства водной среды и возможное наличие в ней взвешенных частиц.

Выделение монотонно изменяющейся составляющей из импульсного сигнала, характеризующего только оптические свойства водной среды и определяющего порог регистрации взвешенных частиц, позволяет обнаружить эти частицы при их появлении в реперном объеме путем регистрации скачкообразного изменения амплитуды электрических импульсов по отношению к определенному порогу, сравнивая два последовательно принятых импульса передаваемого оптического излучения. Известное устройство предназначено для определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц путем перемещения в море или другом водоеме с помощью СТД-зонда, определяющего глубину его погружения при вертикальном зондировании на дрейфовых станциях или при помощи стандартного буксируемого носителя на ходу судна.

Известное устройство для реализации способа состоит из излучателя и плат с электронными схемами, расположенными в цилиндрическом контейнере, имеющем на одном торце прозрачный иллюминатор, а на другом - герморазъем, к которому подводится питание и снимается информация в виде сигналов. В контейнере, аналогичном контейнеру с иллюминатором и герморазъемом, установлены фотоприемник и платы с электронными схемами.

Контейнеры устанавливаются на раме буксируемого носителя либо на элементы ограждения конструкции зонда.

В качестве излучателя используется импульсный полупроводниковый лазер, работающий в ближнем ИК-диапазоне на длине волны 910 нм. Частота импульсов излучения может быть выбрана в диапазоне 5-50 кГц. Это зависит от минимального размера регистрируемых частиц и максимальной скорости движения устройства. Излучатель расположен в фокусе объектива, формирующего параллельный поток излучения, диаметр которого равен диаметру выходного зрачка объектива. Прямоугольное сечение луча, например, размером 1×10 мм обеспечивается диафрагмой с соответствующим отверстием. Поток излучения проходит через иллюминатор на исследуемую среду и далее попадает на светофильтр, который отсекает окружающий свет видимой области. Далее имеется собирающий объектив, в фокусе которого расположен фотоприемник, в качестве которого может быть использован кремниевый фотодиод.

Оптически сформированный реперный объем для данного устройства будет иметь величину, равную

1 мм × 10 мм × (300-500) мм × 2=6000-10000 мм.

При прохождении устройством расстояния величиной в 1м исследуемый объем составит 0,006-0,01 м, что вполне достаточно для репрезентативной оценки концентрации планктона в большинстве районов Мирового океана. В биологически бедных акваториях оцениваемый объем можно увеличивать за счет прохождения большей дистанции для необходимой оценки.

При пересечении реперным объемом частицы на фотоприемнике появляется тень от нее. Сигнал с фотодиода будет пропорционален размеру тени вдоль большей стороны прямоугольного сечения реперного объема. Время пересечения частицы реперным объемом будет пропорционально размеру тени вдоль меньшей стороны А прямоугольного сечения при постоянной скорости движения всего устройства.

Реализация известного способа определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц [4] осуществляется следующим образом. После формирования реперного объема его перемещают по траектории, перпендикулярной направлению потока излучения и большей стороне его прямоугольного сечения. Для просмотра водного пространства без пропусков необходимо осуществлять продвижение реперного объема со скоростью не более отношения длины меньшей стороны сечения (толщины световой плоскости) ко времени периода частоты следования импульсов оптического излучения.

Использование оптического способа формирования реперного объема позволяет сканировать водное пространство, не нарушая естественное распределение планктона в микромасштабе (в отличие от систем с принудительным отбором части воды с планктоном или концентрации планктона специальной сетью и направление искусственно созданного потока воды с планктоном в проточный канал с датчиком планктона) и не травмируя сами организмы. Применение излучения в ближней ИК-области позволяет не только ликвидировать возможность дневной засветки и исключить последствия любых типов люминесценции, но и предотвратить нарушение физиологического состояния организмов и, как следствие, нежелательные двигательные реакции организмов, т.е. распугивание.

В зависимости от конструкции и устройства фотоприемника, а также его места расположения относительно реперного объема и степени сложности электронных схем реализуется ряд возможностей предлагаемого устройства. В режиме измерения I предлагаемое устройство предназначено для определения экстремальных значений в количественном распределении планктона для наводки стандартных орудий отбора проб планктона, регистрирует только количество частиц, хотя при наличии измерителя скорости перемещения реперного объема возможно определение размера частиц вдоль траектории движения устройства путем подсчета числа импульсов излучения, укладывающихся в интервал времени регистрации частицы. При этом на время регистрации частицы запоминается величина порога регистрации для определения момента окончания регистрации.

В режиме II и при использовании оценки разницы между площадью затемнения фотоприемника частицей и общей площадью сечения реперного объема как разницы между амплитудами принимаемых сигналов при наличии частицы и без нее можно определять размер частиц вдоль перпендикуляра к направлениям излучения и передвижения устройства. При этом необходимо поддерживать уровень порога на постоянной величине в широком диапазоне изменения прозрачности среды. Для этой цели служит цепь обратной связи, обеспечивающая автоматическую регулировку чувствительности фотоприемника.

В режиме II также при наличии измерителя скорости перемещения реперного объема возможно определение размера частиц вдоль траектории движения устройства аналогично режиму I.

Совместное использование перечисленных конструктивных решений для режима II позволяет определять площадь сечения частиц, плоскость сечения которой параллельна плоскости прямоугольного сечения оптического излучения. Используя фотоприемную матрицу и число строк более двух, можно осуществлять непосредственную классификацию частиц по размерным группам, количество которых равно числу задействованных строк, которые, в свою очередь, определяют число параллельных реперных объемов. При этом дистанции от первого по пути движения пачки реперных объемов объема, считывающего сигнальным, до каждого из последующих (классификационных), являются границами размерных групп. Результатом измерения будет определение старшего классификационного объема, регистрирующего частицу в момент окончания ее регистрации сигнальным объемом, размер этой частицы будет меньше дистанции от сигнального объема до определенного объема и больше дистанции до предыдущего объема.

Однако поиск и комплексная оценка скоплений планктона на мелководье являются одной из важнейших и трудных задач из-за сложной гидрологической обстановки. И если обнаружение скоплений планктона (или рыбных скоплений) при больших глубинах не встречает особых затруднений, то поиск в мелком море вблизи поверхности и дна, особенно в районах промышленного освоения морских недр, является сложной научно- технической проблемой. Достаточно трудно создать единую модель скоплений планктона или рыбных скоплений с учетом их физиологии и их связи со средой обитания для разработки алгоритма их количественной оценки. Для эффективной и наиболее точной оценки биоресурсов требуется сочетание технических средств, работающих на разных физических принципах.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей способа определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройство для определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц, включающее средство для генерации параллельного потока импульсов оптического излучения, выполненное в виде импульсного полупроводникового лазера, работающего в ближнем ИК-диапазоне, средство для формирования оптическим путем реперного объема прямоугольного сечения, средство для перемещения реперного объема, средство для приема и преобразования оптического излучения в электрические сигналы и средство для регистрации изменения амплитуды электрических импульсов, снабженное средством для определения разности между сигналом в отсутствие импульсов и сигналом, полученным во время действия импульсов, и средством, формирующим временной интервал на время регистрации частиц, при этом отношение размеров сторон прямоугольного сечения реперного объема равно отношению максимальной и минимальной границ размерного диапазона регистрируемых частиц, дополнительно введен гидроакустический канал оценки количественных характеристик скоплений биоресурса, состоящий из многолучевого эхолота, антенны накачки параметрического профилографа, которая является одновременно и антенной высокочастотного профилографа, низкочастотной приемной антенны параметрического профилографа, генератора зондирующих импульсов, приемника эхосигналов, блока обработки акустических сигналов, пульта управления и индикации с интерфейсным блоком и сетевым концентратором, двух гидролокаторов бокового обзора, антенны которых установлены соответственно по правому и левому бортам.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором дана блок-схема устройства для определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц.

Блок-схема включает канал 1 оптического излучения и приема из реперного объема скоплений биоресурса, состоящий из средства для генерации параллельного потока импульсов оптического излучения, средства для формирования оптическим путем реперного объема прямоугольного сечения, средства для перемещения реперного объема, средства для приема и преобразования оптического излучения в электрические сигналы и средства для регистрации изменения амплитуды электрических импульсов, снабженное средством для определения разности между сигналом в отсутствие импульсов и сигналом, полученным во время действия импульсов, и средством, формирующим временной интервал на время регистрации частиц, при этом отношение размеров сторон прямоугольного сечения реперного объема равно отношению максимальной и минимальной границ размерного диапазона регистрируемых частиц, антенну 2 двухлучевого эхолота 3, антенны 4, 5 гидролокаторов бокового обзора 6 и 7, антенну 8 накачки параметрического профилографа, которая является одновременно и антенной высокочастотного профилографа 9, и низкочастотную приемную антенну 10 низкочастотного параметрического профилографа 11, генератор 12 зондирующих импульсов, приемник 13 эхосигналов, блок 14 обработки акустических сигналов, пульт 15 управления и индикации с интерфейсным блоком и сетевым концентратором, антенну 16 приемника 17 спутникового радиоканала связи и навигации GPS, электронную картографическую систему 18.

В качестве средства, позволяющего производить на мелководье поиск скоплений биоресурса под судном и в стороне от судна, регистрацию на электронной карте их местоположений и количественную оценку, предлагается гидроакустический канал оценки количественных характеристик скоплений биоресурса, состоящий из эхолота 3, имеющего две характеристики направленности, двух гидролокаторов 6,7 бокового обзора с переключаемой характеристикой направленности, высокочастотного профилографа 9, низкочастотного профилографа 11, электронной картографической системы 18, приемника 17 спутникового радиоканала связи и навигации GPS, цифрового блока обработки сигналов, пульта 15 управления и индикации с интерфейсным блоком и сетевым концентратором типа «EZERNET».

Двухлучевой эхолот 3 предназначен для поиска скоплений биоресурса, количественной оценки запасов и профилирования дна. Развертка мощности принятых сигналов осуществляется по дальности и углу. Рабочая частота 204 кГц, ширина характеристики направленности 6×10 и 12×20 градусов, длительность импульсов 50, 200, 500 мкс. Генератор 12 зондирующих импульсов содержит излучающие тракты эхолота, гидролокаторов бокового обзора, генераторы накачки параметрического профилографа. Приемник 13 эхосигналов содержит приемные тракты эхолота, гидролокаторов бокового обзора, высокочастотного профилографа и низкочастотного параметрического профилографа, четыре сигнальных процессора, предназначенных для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму и первичную обработку этих сигналов, интерфейс связи между различными частями комплекса, схему управления, формирователь сигналов, схему временной автоматической регулировки усиления и преобразователя сигналов датчиков.

Два гидролокатора 6 и 7 бокового обзора (ГБО) предназначены для съемки рельефа дна по правому и левому бортам судна и поиска и количественной оценки скоплений биоресурса и одиночных рыб в стороне от судна. В конкретном исполнении использованы ГБО с рабочими частотами 286 и 320 кГЦ с длительностью импульсов 50 и 100 мкс и 1 мс.

Высокочастотный профилограф 9 предназначен для точного профилирования рельефа дна.

Низкочастотный профилограф 11 предназначен для профилирования придонных осадков.

Приемник 17 спутникового радиоканала связи и навигации и электронная картографическая система 18 предназначены для навигационных целей и отметок на картах мест скоплений биоресурса.

Пульт 15 управления и индикации содержит процессор с программным обеспечением автоматического обнаружения и сопровождения целей, который построен на базе процессора типа 80486CPU и цифрового преобразователя сигналов типа МС 56001, а также цветной жидкокристаллический индикатор с возможностью отображения различных режимов и их комбинаций, а также электронной карты в соответствии с требованиями IMO Resolution A.817/19. Устройство отображения информации представляет собой видеоплоттер.

Высокочастотный и низкочастотный профилографы при совместной работе образуют параметрический профилограф.

Параметрический профилограф работает на трех фиксированных частотах 7; 10, и 14 кГц, являющихся разностными частотами параметрического излучающего тракта. Излучение зондирующих сигналов длительностью 0,5-1 мс обеспечивается нелинейным взаимодействием сигналов накачки с частотой 154 кГц и сигналов с частотами 147; 143,5 и 140 кГц соответственно. Ширина характеристики направленности излучающей параметрической антенны 13 постоянна во всем диапазоне рабочих частот и составляет 2×4 градуса на уровне -3 дБ. Ширина характеристики на уровне -3 дБ широкополосной приемной антенны в зависимости от рабочей частоты изменяется в пределах 10×26 градусов (на частоте 14 кГц) до 20×52 градуса (на частоте 7 кГц). Индикация эхосигналов обеспечивается в цветовой гамме.

Блок 14 обработки акустических сигналов предназначен для классификации подводных целей по их частотным характеристикам, а также для оценки размеров целей по интервалу частот между минимальными и максимальными значениями силы цели на частотных зависимостях на фоне рельефа дна по известным методикам (Гидроакустические параметрические системы. В.А. Воронин, С.П. Тарасов, В.И. Тимошенко. Ростов-на-Дону. Ростиздат, 2004, с.352-353. Клей К., Медвин Г. Акустическая океанография. Основы и применения. -М.: Мир, 1980, 580 с.).

Оценка количественных характеристик разреженных скоплений биоресурса выполняется на основе выражения для средней плотности разреженного скопления биоресурса (Ермольчев в.А. Эхо-счетные и эхо-интегрирующие системы для количественной оценки рыбных скоплений. - М.: Пищевая промышленность, 1979, с.193.):

< ρ 0 > v = Σ Σ K 1 1 = 11 m o T / S 1 H Q T ,

где K1 - число эхо-сигналов от рыб из слоя 1;

S1 - сечение зоны действия эхолота, м;

Н - толщина скопления, м;

Q - частота повторения излучаемых сигналов;

Т - время прохождения судна над скоплением, ч;

m - количество слоев.

Практическая реализация предлагаемого способа технической сложности не представляет, так как для его реализации используются средства, имеющие промышленную применимость.

Источники информации.

1. Патент DE №2049205, 1973.

2. Патент US №4637719,1987.

3. Патент US №4637719,1987.

4. Патент RU 2112955C1, 10.06.1998.

Устройство для определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц, включающее средство для генерации параллельного потока импульсов оптического излучения, выполненное в виде импульсного полупроводникового лазера, работающего в ближнем ИК-диапазоне, средство для формирования оптическим путем реперного объема прямоугольного сечения, средство для перемещения реперного объема, средство для приема и преобразования оптического излучения в электрические сигналы и средство для регистрации изменения амплитуды электрических импульсов, снабженное средством для определения разности между сигналом в отсутствие импульсов и сигналом, полученным во время действия импульсов, и средством, формирующим временной интервал на время регистрации частиц, при этом отношение размеров сторон прямоугольного сечения реперного объема равно отношению максимальной и минимальной границ размерного диапазона регистрируемых частиц, отличающееся тем, что дополнительно введен гидроакустический канал оценки количественных характеристик скоплений биоресурса, состоящий из многолучевого эхолота, антенны накачки параметрического профилографа, которая является одновременно и антенной высокочастотного профилографа, низкочастотной приемной антенны параметрического профилографа, генератора зондирующих импульсов, приемника эхосигналов, блока обработки акустических сигналов, пульта управления и индикации с интерфейсным блоком и сетевым концентратором, двух гидролокаторов бокового обзора, антенны которых установлены соответственно по правому и левому бортам.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технических средств судовождения, предназначенных для автоматической проводки судна по заданному курсу, оси фарватера (судового хода) или по заданной траектории движения, преимущественно автономных необитаемых подводных аппаратов, при их использовании в арктических морях.

Изобретение относится к гидроакустике, а именно к области импульсных измерений (акустической томографии), и может быть использовано для измерений и мониторинга во времени вертикального распределения скорости звука, а также температуры и уровня поверхности в мелководных акваториях: озерах, заливах, проливах, в области океанического шельфа и во внутренних морях.

Изобретение относится к методам определения параметров волнения водной поверхности и может быть использовано в метеорологии и океанологии для мониторинга состояния приповерхностного слоя Мирового океана.

Изобретение относится к области гидролокации и может быть использовано при съемке нижней поверхности ледяного покрова. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения азимута на обнаруживаемые объекты на охраняемом рубеже, подсчета количества объектов в групповой цели и классификации обнаруженных объектов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения вертикального распределения гидрологических характеристик в море при океанологических исследованиях и при решении прикладных задач в обеспечение безопасной эксплуатации морских объектов хозяйственной деятельности, включая морские добычные комплексы углеводородов.

Изобретение относится к устройствам для зондирования гидросферы и может быть использовано при поиске подводных залежей углеводородов. .

Изобретение относится к области производства подводных работ с использованием буксируемых подводных аппаратов (БПА), преимущественно оснащенных гидроакустической измерительной аппаратурой, и предназначено для обеспечения пространственной ориентации буксируемого подводного аппарата относительно судна буксировщика и исследуемого подводного объекта.

Изобретение относится к устройствам для зондирования гидросферы. .

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для гидрометеорологоакустических наблюдений за акваторией морского полигона. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения параметров мелкодисперсной водогазовой смеси перед закачкой в пласт.

Изобретение относится к области измерения характеристик аэрозольных частиц оптическими методами. Способ заключается в измерении ослабления оптического излучения в видимой и ближней инфракрасной областях спектра.

Изобретение относится к способам автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы в процессе измельчения материала и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, а также в горно-металлургической, строительной и других областях промышленности.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к оптико-электронным способам контроля и регулирования параметров дисперсных сред. По зарегистрированному импульсному световому изображению рассеченной плоской с малой толщиной части факела распыла определяют параметры распыла капель в данной части факела с помощью системы единиц дисперсности на основе формулы объема шара (сферы) капли, для чего в указанном изображении производят сортировку и подсчет количества капель стандартных классов диапазонов микроскопических размеров в их смежной последовательности.

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в автомобильной, сельскохозяйственной, авиационной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где необходимо проводить оперативный анализ качества моторного масла.

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к оптическим методам регистрации агрегации частиц при проведении иммунохимических реакций, например, с применением частиц микронного размера с иммобилизованными на них реагентами.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов для ядерных реакторов. Согласно способу производят сканирование изображения сферических частиц круговым оптическим пятном и определяют площадь их проекций.

Группа изобретений относится к системе и к способу охарактеризовывания частиц в потоке продуктов помола зерна в установке для его помола, где охарактеризовывание включает в себя охарактеризовывание частиц зерна по размеру.

Способ включает преобразование импульсного напряжения в световой поток, зондирование области исследуемой среды световым пучком. Используют измерительный канал, содержащий исследуемую среду, зондируемую световым пучком, и дополнительный канал, который заполнен очищенной от пыли газовой смесью.

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом является повышение точности измерения.

Изобретение может быть использовано для определения замеров параметров отработавших газов (ОГ) ДВС. Способ заключается в отборе газов в пробоотборник и последующем анализе материала пробы. Пробоотборник изолируют от окружающей среды и размещают в нем порцию дистиллированной воды, при этом формируют суспензию твердых частиц ОГ, для чего их выпускают в названную порцию воды. Формирование суспензии начинают после удаления из выхлопной трубы посторонних частиц пыли и сажи, осевших туда за время простоя ДВС. В процессе отбора пробы суспензию перемешивают и стерильным шприцем отбирают объем жидкости около 40 мл, который исследуют на лазерном анализаторе частиц для определения распределения в нем частиц по размерам и по форме. Проводят также вещественный анализ взвесей на световом микроскопе и электронном микроскопе с энергодисперсионным спектрометром для определения вещественного состава твердых частиц и распределения этих частиц по размерам и по форме. Технический результат заключается в выявлении содержания нанодисперсных и микродисперсных твердых частиц в ОГ. 3 ил.
Наверх