Устройство для измерения коэффициента отражения грунта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<ц966636 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 221280 (21) 3223678/18-25 ! с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 151082. Бюллетень № 38

Р1 М К з

С 01 V 1/22

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 550. 83 (088.8) Дата опубликования описания 151082 (72) Авторы изобретения

В.В. Рядов, A.A. Колтуновский и A.IO. Глушков

Научно-производственное объединение "Геофизи (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ОТРАЖЕНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к геоакустическим и сейсмическим методам разведки и предназначено для определения .коэффициента отражения горных пород, например грунтов дна водоема (морей, рек, oaepi, бесконтактным способом.

Известно устройство для распознавания подводных грунтов, которое содержит излучатель, генератор-синхронизатор, гидрофон, согласующий каскад, блок программного управления, селектор отраженного сигнала, резонансный усилитель, квадратичный детектор с фильтрами нижних частот, ам-. плитудный ограничитель минимума, блок задержки, блок однократного обнаружения сигнала, одновибратор, управляемый аттенюатор и регулятор (1 ).

Недостатками этого устройства являются отсутствие коррекции на нестабильность амплитуды излученного сигнала .и отсутствие коррекции на расхождение сигнала, что снижает достоверность распознавания подводных грунтов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является аппаратура,- которая позволяет определять коэффициент отражения от морского дна.

ЗО

Аппаратура содержит блок управления, усилители излученного и отраженного сигналов, селекторы излученного и отраженного сигналов, аналоговые ключи излученного и отраженного сигналов, пиковые детекторы излученного и отраженного сигналов, счетчик времени до отраженного сигнала, аналого-цифрбвой преобразователь, логарифмирующие устройства иэлученного и отраженного сигналов, логарифмирующее, устройство времени до отраженно го сигнала,логарифмирующее устройство коэффициента передачи приемного тракта и суммирующее устройство.

Определение коэффициента отражения в этой аппаратуре производится аналоговым вычислительным устройством, в котором излученный и отраженный сигналы, глубина моря, коэффициент усиления аппаратуры и затухание упругих колебаний в воде при распрОстранении их до дна и обратно преобразуются в электрические сигналы, пропорциональные логарифмам этих величин. Эти электрические сигналы суммируются, сумма запоминания анало.говым запоминающим устройством и циф руется айалого-цифровым преобразователем (2).

966636

Недостатком прототипа является отсутствие коррекции на расхождение из;— лученного сигнала, снижающее точность измерения коэффициента отражения. Это объясняется тем, что при работе с reo. акустической аппаратурой на профиле 5 излучающее устройство спускается с одного. борта судна, а приемное устройство — с другого борта судна, причем, чтобы уменьшить уровень шумов судна в приемном устройстве, приемное и из" 10 лучающее устройства буксируются на гибких кабелях, длина которых может быть от десятков до сотен метров.По.этому излучающее и приемное устройства в процессе буксировки могут перемещаться независимо друг от друга как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. При этом расстояние между ними может случайным образом изменяться в пределах до 40%, особенно в моменты изменения курса и скорости судна. Изменение расстояния между излучающим и приемным устройствами приводит к изменению амплитуды излученного сигнала в приемном устройстве из-за расхождения упругих колебаний. Изменение амплитуды излученного сигнала при изменении расстояния между излучающим и приемным устройствами приводит к дополнительной ошибке при определении коэф- З0 фициента отражения. Кроме того, логарифмическая часть аналогового вычислительного устройства имеет низкую точность и подвержено нестабильности параметров при изменении температуры 35 окружающей среды.

Цель изобретения — повышение точности измерения коэффициента отражения и устранение зависимости от температуры окружающей среды. 40 3оставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения коэф, фициента отражения грунта, содержащее блок управления, усилители иэлученного и отраженного сигналов, се- 45 лекторы излученного и отраженногосигналов, аналоговые ключи излученного и отраженного сигналов; пиковые детекторы .излученного и отраженного сигналов, счетчик временного интервала до отраженного сигнала и аналого-цифровой преобразователь, введены счетчик временного интервала до излученного сигнала, устройство коррекции на расхождение излученного сигнала, коммутатор сигналов, устройство 55 деления кодов, схема ИЛИ, первый и второй преобразователи код — напряжение знакопеременного сигнала, причем устройство коррекции на расхождение излученного сигнала по сигнальному 60, входу соединено с усилителем излученного сигнала, по входу управления со счетчиком временного интервала до излученного сигнала, по выходу.подключено ко входу пикового детектора иэлученного сигнала, счетчик временного интервала до излученного сигнала по первому входу соединен с блоком управления, по второму входу с селектором излученного сигнала, коммутатор сигналов по первому входу управления соединен с выходом селектора излученного сигнала .и первым входом схемы ИЛИ, по второму входу управления соединен с выходом селектора отраженного сигнала и вторым входом схемы ИЛИ, по первому сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора излученного сигнала, по второму сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора отраженного сигнала, а по выходу соединен с сигнальным входом аналогоцифрового преобразователя, вход запуска аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом схемы ИЛИ, выход аналого-цифрового преобразова- теля соединен с первым входом устройства деления кодов, второй вход которого соединен с селектором излу1ченного сигнала, а выход — со входом управления первого преобразователя код-напряжение знакопеременного сигнала, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя отраженного сигнала, а выход — с входом второго преобразователя код — напряжение знакопеременного сигнала, по вхоцу управления соединенного со счетчиком временного интервала до отраженного сигнала, а по выходу — с сигнальным входом аналогового ключа отраженного сигнала. При этом устройство коррекции на расхождение излученного сигнала выполнено в виде преобразователя код— напряжение знакопеременного сигнала.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения коэффициента отражения.

Устройство для измерения коэффициента отражения содержит блок 1 .управления, генератор 2 импульсных токов, излучатель 3, приемное устройство 4, усилитель 5 отраженного сигнала, первый преобразователь 6 код — напряжение знакопеременного сигнала, второй преобразователь 7 код — напряжение знакопеременного сигнала, аналоговый ключ 8 отраженного сигнала, пиковый детектор 9 отраженного сигнала, селектор 10 излученного сигнала, схему

ИЛИ 11, селектор 12 отраженного сигнала, счетчик 13 временного интервала до отраженного сигнала, счетчик 14 временного интервала до излученного сигнала, коммутатор 15 сигналов, усилитель 16 иэлученного сигнала, устройство 17 коррекции на расхождение излученного сигнала, аналоговый ключ

18 излученного сигнала, пиковый детектор 19 излученного сигнала, ана966636

A и им где V — коэффициент отражения,  — масштабный коэффициент, А — амплитуда отраженного сиг- 1 нала, временный интервал, измеренный от момента излучения до вступления отраженной волны, 1

А — амплитуда излученного сигна ла, ь И = временной интервал, измеренный от момента излучения до вступления излучен- 2 ной волны.

Блок управления 1 вырабатывает тактовый импульс, который запускает генератор 2 импульсных токов, счетчики

13 и 14 и селекторы 10. и 12. Токовый импульс с генератора 2 импульсных токов подается на излучатель 3, -где преобразуется в импульс упругих колебаний. На приемное устройство 4 поступает прямой излученный импульс упругих колебаний и импульс, отраженный от дна. B приемном устройстве 4 эти импульсы преобразуются в электрические сигналы. Излученный сигнал с выхода приемного устройства 4 поступает на вход усилителя 16, с выхода которого подается на вход селектора

10 и вход устройства коррекции 17. ,"електор 10 по первому вступлению измученного сигнала вырабатывает им,1ульс, который останавливает счетчик

14. В этот же момент импульс со вто-. рого выхода селектора 10 открывает аналоговый ключ 18. Прн остановке . счетчика 14 на нем устанавливается код, пропорциональны; временному ин тервалу до излученного сигнала b èÇë.

Амплитуда излученнаго сигнала при прохождении его через устройство коррекции 17 умножается на коэффициент передачи, пропорциональный

5 tè . С выхода корректора 17 излученный сигнал через открытый аналоговый ключ 18 поступает на пиковый детектор 19, где амплитуда излученного сигнала запоминается, а затем по команде из селектора 10 через коммутатор 15 сигналов подается на вход аналого-цифрового преобразователя 20.

Аналого-цифровой преобразователь 20 преобразует амплитуду излученного сигнала, пропорциональную Appal в цифровой код, который с выхода аналого-цифрового преобразователя поступает на устройство 21 деления кодов, где осуществляется операция деления кода масштабного коэфлого-цифровой преобразователь 20,устройство 21 деления кодов.

Алгоритм работы устройства для измерения коэффициента отражения следующий фициента В на код, пропорциональный

Аи „,дс„ . С выхода устройства 21 деления кодов цифровой код, пропорциональный В/Аи „д и подается на псрвый преобразователь 6. Отраженный сигнал с выхода приемного устройства

4 через усилитель 5 поступает на преобразователь 6 и селектор 12, который по первому вступлению отраженного сигнала вырабатывает импульс, останавливающий счетчик 13. В этот же момент импульс со второго выхода селек-. тора 12 открывает аналоговый ключ 8.

При остановке счетчика 13 на нем устанавливается код, пропорциональ5 ный временному интервалу от момента излучения до первого вступления отра женного сигнала. Амплитуда отраженного сигнала при прохождении его через первый преобразователь 6 умножается на коэффициент передачи, пропорциональный B/А„ „ Ас и . С выхода преобразователя 6 отраженный сигнал поступает на второй преобразователь 7, где амплитуда отраженного сигнала умножается на коэффициент передачи, пропорциональный Ьс р . Таким образом, с выхода преобразователя 7 на вход аналогового ключа 8 поступает отраженный сигнал, амплитуда котороЗО ro пропорциональна 8 5, ото/A„+„Ltèçë

Этот сигнал через открытый аналого-. вый ключ 8 подается на пиковый детектор 9, где его амплитуда, равная коэффициенту отражения, запоминается, а затем по команде, поступающей через схему ИЛИ 11 на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 20 из селектора 12, через коммутатор сигналов 15 подается на сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя 20

40 Аналого-цифровой преобразователь 20 преобразует поступающее напряжение, пропорциональное коэффициенту отражения, в цифровой код.

Цифровой выход аналого-цифрового

45 преобразователя является выходом всего устройства для измерения коэффициента отражения.

Использование новых элементов счетчика временного интервала до у излученного сигнала и устройства коррекции на расхождение излученного сигнала, выгодно отличает предлагаемое устройство для измерения коэффициента отражения, так как позволяет исключить ошибку, связанную с изменением амплитуды иэлученного сигнала в приемном устройстве из-за нестабильности расстояния между излучателем и приемным устройством.

Введение устройства деления кодов, О коммутатора сигналов, схемы ИЛИ, первого и второго преобразователя код— напряжение знакопеременного сигнала, выполненных на элементах цифровой техники, позволяет повысить точность

4 вычисления коэффициента отражения и

966636 резко снизить зависим>сть вычисления от температуры.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения коэф- 5 фициента отражения грунта, содержащее блок управления, усилители иэлученного и отраженного сигналов, селекторы иэлученного и отраженного сигналов, аналоговые ключи излученно- 10 го и отраженного сигналов, пиковые, детекторы иэлученного и отраженного сигналов, счетчик временного интервала до отраженного сигнала и аналогоцифровой преобразователь, о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения коэффициента отражения и устранения зависимости от температуры окружающей среды, введены счетчик временного ин- 2О тервала до излученного сигнала, устройство коррекции на расхождение изч лученного сигнала, коммутатор сигналов, устройство деления кодов, схема .

ИЛИ, первый и второй преобразователи код — напряжение знакопеременного сигнала, причем устройство коррекции на расхождение излученного сигнала по сигнальному входу соединено с усилителем излученного сигнала, по входу управления — со счетчиком временного интервала до иэлученного сигнала, по выход подключено ко входу пикового детектора излученного сигнала, счетчик временного интервала до излученного сигнала по первому входу соеди- 35 нен с блоком управления, по второму входу — с селектором излученного сигнала, коммутатор сигналов по первому входу управления соединен с выходом селектора излученного сигнала и пер- 4© вым входом схемы ИЛИ, по второму вхс . ду управления соединен с выходом селектора отраженного сигнала и вторым входом схемы ИЛИ, по первому сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора,излученного сигнала, по второму сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора отраженного сигнала, а по выходу соединен с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя, вход запуска аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом схемы ИЛИ, выход аналого-цифрового преобразователя соедкнен с первым входом устройства. деления кодов, второй вход которого соединен с селектором иэлученного сигнала, а выход — со входом управления первого преобразователя код — напряжение знакопеременного сигнала„ сигнальный вход которого соединен с выодом усилителя отраженного сигнала, а выход — co входом второго преобразователя код - напряжение энакопеременного сигнала, по входу управления соединенного со счетчиком временного интервала до отраженного сигнала,, а по выходу — с сигнальным входом аналогового ключа отраженного сигнала.

2. Устройство по п. 1,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство коррекции на расхождение иэлученного сигнала выполнено в виде преобразова-теля код — напряжение знакопеременного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 856827, кл. G 01 0 1/00, 1979.

2. Патент С!ПА. Р 3555499, кл. 340-3, опублик. 1978 (прототип).

966636

Составитель Е.Городничев

Редактор Н.Киштулинец Техред M.Tenep КорректорТ.Решетник

Заказ 7838/64 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. чл. Проектная, 4