NO140361B - Sonaranordning for identifisering av neddykkede gjenstander - Google Patents
Sonaranordning for identifisering av neddykkede gjenstander Download PDFInfo
- Publication number
- NO140361B NO140361B NO742935A NO742935A NO140361B NO 140361 B NO140361 B NO 140361B NO 742935 A NO742935 A NO 742935A NO 742935 A NO742935 A NO 742935A NO 140361 B NO140361 B NO 140361B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- channels
- antenna
- acoustic
- sonar
- sonar device
- Prior art date
Links
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 15
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 11
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 240000000233 Melia azedarach Species 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002207 retinal effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52003—Techniques for enhancing spatial resolution of targets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52015—Diversity systems
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
- G10K11/341—Circuits therefor
- G10K11/346—Circuits therefor using phase variation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Pyridine Compounds (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår en sonaranordning for identifisering av silhuetten av neddykkede gjenstander, særlig gjenstan-
der som hviler på havbunnen eller befinner seg i nærheten av denne.
Det er tidligere kjent sonaranordninger som tillater identifisering av formen på overflaten av havbunnen og detektering av nærvær av en gjenstand som hviler på bunnen eller flyter i nærheten av denne. Disse anordninger omfatter en senderantenne for akustiske pulser og en mottakerantenne for ekkoer som utsendes f ra bunnen. Sender- og mottakerantennene er sammensatt av rekker av hydrofoner som er elektroakustiske svingere. Mottakerantennen er koplet til en anordning for dannelse av lyttekanaler som hver svarer til et gitt leie eller gitt retning.
Nærvær av en gjenstand som er beliggende i nærheten
av bunnen frembringer en skygge som dekker havbunnen og ikke re-turnerer noe ekko. De elektriske signaler som svarer til bunn-ekkoer som oppfanges i hver kanal, fremvises på skjermen på et katodestrålerør og skyggen som skriver seg fra gjenstanden fremkommer i kontast.
De hittil kjente sonaranordninger for utforskning
av havbunnen tillater identifisering av nærvær av gjenstander,
men tillater ikke nøyaktig identifisering av disse på grunn av den dårlige kvalitet av det oppnådde bilde som er knyttet til oppløsningsevnen for avstand og for leie eller retning.
Oppløsningsevnen for avstand avhenger av varigheten
av de akustiske pulser som frembringes av senderantennen. For å forbedre kvaliteten av bildene er det nødvendig å redusere varigheten av disse pulser som styres av en taktgiver med meget høy frekvens. Men i dette tilfelle reduseres den akustiske energi som utsendes og oppfanges, og dermed sonarens rekkevidde.
Denne minskning av den oppfangede energi forverres
av det faktum at man bør benytte meget korte ultralydbølger for å redusere antennedimensjonene. Åpningen eller aperaturen for de oppfangede akustiske strålebunter som bestemmer leie-oppløsningen, avhenger nemlig direkte av den relative dimensjon av antennen eller basisen i forhold til lengden av den benyttede akustiske bølge, idet denne åpning er desto smalere jo større forholdet er mellom basislengden og bølgelengden.
En annen betydelig vanskelighet skriver seg fra det faktum at sonarenes rekkevidde vanligvis er slik at mottakerantennens mottaking finner sted i et nærbeliggende felt, slik at man befinner seg i svingerens Fresnel-sone, dvs. i den sone hvor de akustiske bølger ikke er plane. Av denne grunn har de akustiske strålebunter som oppfanges av mottakerantennen, forholdsvis stor åpning, noe som på merkbar måte begrenser oppløsningsevnen for leie eller retning og ikke tillater identifisering av silhuetten av gjenstander med små dimensjoner.
Formålet med oppfinnelsen er å finne et kompromiss mellom alle disse vanskeligheter som tillater oppnåelse av en sonar med en oppløsningsevne som er så nøyaktig at den på en frem-visningsskjerm gir et bilde av silhuetten av en gjenstand som er neddykket til nærheten av bunnen, som er tilstrekkelig likt og tydelig til at en observatør kan identifisere denne gjenstand.
Dette formål oppnås ved hjelp av en sonar som omfatter en senderantenne for meget korte akustiske pulser bestående av rekker av meget korte ultralydbølger, og en mottakerantenne dannet av vertikale kolonner av hydrofoner som er anordnet i et plan, idet de to antenner er montert på samme understøttelse som svinger om en i hovedsaken vertikal akse, en anordning for samtidig dannelse av ekkolyttekanaler i forbindelse med en anordning " for fortløpende prøvetaking av kanalene, minst én anordning for fremvisning av ekkoene på skjermen på et remanent oscilloskop,
en tidsbasis som synkront styrer utsendelsen av de akustiske pulser, prøvetakingen av lyttekanalene og den horisontale linjeavsøkning på oscilloskopet, og elektroniske organer for faseforskyvning av de elektriske signaler som mottas av de forskjellige hydrofonkolonner i mottakerantennen, idet faseforskyvningene er slik at de akustiske strålebunter fokuseres i det indre av antennens Fresnel-sone .
Ved en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen, hvor anordningen for dannelse av lyttekanalene for hver kanal omfatter et nettverk for faseforskyvning av de elektriske signaler som kom-
mer fra de forskjellige hydrofonkolonner i mottakerantennen, tjener faseforskyvningsnettverkene samtidig til å innføre supplerende faseforskyvninger mellom signalene for å fokusere de akustiske strålebunter som mottas av mottakerantennen, i dennes Fresnel-sone.
Den valgte fokusérihgsavstand eller brennvidde er
tilnærmet lik fjerdedelen av bredden av Fresnel-sonen, slik at de akustiske strålebunter forblir snevre over hele omfanget av det nyttige felt. I sentrum eller fokus har lyttekanalene hensikts-
messig en bredde av størrelsesorden 30 cm og en adskillelse av størrelsesorden 20 cm.
Ved hjelp av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en sonaranordning som tillater silhuettidentifisering av gjenstander med små dimensjoner og som er neddykket til nærheten av bunnen og oppviser en tilsynelatende overflate som kan være så liten som 0,20 m 2. Dette resultat oppnås takket være smalheten av lyttekana-
lene som tillater oppnåelse av en god leieoppløsning eller retnings-skarphet, f.eks. en vinkeloppløsning.på 0,16° svarende til en bredde på 0,30 m ved en avstand på 130 m. Denne smalhet av lyttekanalene oppnås som et resultat av mottakerantennens fokusering i det sentrale parti av Fresnel-sonen.
Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende
i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til teg-
ningen som viser en eneste figur som representerer de kretser og deler som utgjør sonaranordningen ifølge oppfinnelsen.
Sonaranordningen omfatter en koordinator eller takt-
giver 1 omfattende en oscillatortidsbasis som svinger med en fre-
kvens på 10 MHz. Ut fra denne tidsbasis koordinerer og synkroni-
serer taktgiveren de forskjellige operasjoner. Taktgiveren styrer blant annet dannelsen av de fra senderantennen avgitte akustiske pulser til ønsket varighet og form, og endringen av skalasignalene for de maksimale rekkevidder (275 m, 225 m og 175 m). Den maksi-
male rekkevidde tiltar med tidsintervallet mellom suksessive pulser.
Taktgiveren styrer likeledes prøvetagningen av lyttekanalene med en frekvens på 2 MHz for dannelse av det bredbåndede videosignal.
Sonaranordningen omfatter en senderantenne eller projektor 2 og en elektronisk anordning 3 for tilveiebringelse av de akustiske pulser.
Senderantennen eller senderbasisen 2 er sammensatt av f.eks. 648 hydrofoner som er fordelt på 108 kolonner 2a, 2b osv. med 6 hydrofoner i hver kolonne. Hydrofonkolonnene er anordnet i overensstemmelse med generatrisen for en del av en sylinder med vertikal akse og med en radius av størrelsesorden 1,60 m.
Det er forutsatt to funksjonsmoduser. Den ene av disse benevnes "stor modus" hvor de utsendte akustiske bølger dekker en vinkelsektor med en åpning på 10°. Den andre modus benevnes "snever modus" hvor åpningen for den dekkede vinkelsektor er 3°. En kommutator eller vender 4 tillater overgang fra den ene funksjonsmodus til den andre.
Den elektroniske anordning 3 omfatter en oscillator 3a som svinger enten med en fast frekvens på 420 kHz <+> 500 Hz eller en frekvens som moduleres lineært mellom 405 kHz og 435 kHz ved hjelp av en modulator 5. Denne modulasjon av frekvensen har som formål å redusere variansen av refleksjonen fra bunnen, noe som resulterer i en glatting av gjennomsnittsnivået og tillater forbedring av signal/støy-forholdet som bestemmer kontrasten mellom gjennomsnittsnivået for bildet og skyggen av gjenstanden.
Den elektroniske anordning omfatter videre en krets
6 for forming av de akustiske pulser, idet formen svarer til en cos 2-funksjon. Kretsen 6 mottar synkroniseringssignalene som tilveiebringes av taktgiveren 1 som styrer varigheten av de akustiske pulser som utsendes av antennen 2, under varigheten av synkroni-seringssignalet og tidsintervallet som adskiller pulsene. Varigheten av pulsene bestemmer avstands-oppløsningesevnen og de bør derfor være meget korte. Sonaranordningen ifølge oppfinnelsen tillater valg mellom pulser med en varighet på 500 ys når man gjør undersøkelser med maksimal rekkevidde eller med en avrighet på 200 ys når man gjør undersøkelser med minimal rekkevidde.
lian vet at avstandsoppløsningen er bestemt av forme-
len tc/2 der t er pulsvarigheten og c er lydens forplantings-
hastighet som i vann er 1500 m/s.
Avstands-oppløsningsevnen er således av størrelses-
orden 15 cm for små rekkevidder og av størrelsesorden 40 cm for maksimale rekkevidder. Varigheten av tidsintervallet mellom suksessive pulser varierer med den maksimale rekkevidde. Varig-
heten er 250 ms for en maksimal rekkevidde på 200 m.
Den elektroniske anordning 3 omfatter også forfor-
sterkere 7 og effektforsterkere 8.
Sonaranordningen omfatter en mottakerantenne eller
plan mottakerbasis 9. Denne er sammensatt av 100 vertikale kolon-
ner 9a, 9b osv. som hver inneholder 6 hydrofoner. Mottaker- eller lydflaten har en lengde på 1,5 m eller ca. 400 A.
De signaler som oppfanges av hver hydrofonkolonne
tilføres til 100 forforsterkere 10 som mates av to regulerings-
kretser 11 for matespenninger ± 15 volt. Forforsterkerne 10 har en forsterkning på 80 dB <±> 1 dB og er forsynt med et system for auto-
matisk forsterkningskontroll.
Sammenstillingen av sender- og mottakerantennen er
montert på et stabilisert og orientert tårn som kan være nedsenket i havet ved hjelp av en brønn eller sjakt. Montasjen av de to an-
tenner eller basiser kan være orientert i en vinkel på mellom
- 7° og 28° i forhold til horisontalen. Antennene kan svinge sam-
tidig om en vertikal akse slik at de dekker 360° i løpet av sin rotasjon. Styresignaler for orientering og dreining tilveiebringes ved hjelp av en kontrollpult. De akustiske akser for de to an-
tenner eller basiser er fortrinnsvis sammenfallende.
Sonaranordningen omfatter videre en anordning 12 for samtidig tilveiebringelse av 100 lytterkanaler som dekker en vinkelsektor som har en total retningsåpning på 10°. Lyttekanalene dannes ved summasjon av de signaler som utsendes av de forskjellige hydrofoner, etter å ha forskjøvet disse for å ta hensyn til faseforskyvningene som varierer med orienteringen av hver lyttekanal.
Anordningen 12 omfatter 100 kjeder for kanaldannelse
i et antall av én kjede pr. hydrofonkolonne. Hver kjede omfatter en forsterker 13 for utligning av fase og forsterkning, hvor forsterkeren har en forsterkning på 20 dB ± 4 dB og er anordnet for å
sikre de 100 kjeder identisk forsterkning og faseforskyvning før inntreden til faseforskyvningsnettverkene. Videre omfatter hver kjede en forsinkelseslinje 14 eller et faseforskyvningsnettverk med en inngang som er koplet til utgangen av forsterkeren 13, og 24 utganger som med utgangspunkt i hvert opprinnelig signal avgir 24 signaler som er faseforskjøvet 15° i forhold til hverandre mellom 0° og 345°. Endelig omfatter hver kjede en summasjonsfor-sterker 15 som utfører addisjon av de 100 signaler som hvert kommer fra en av utgangene fra et av forsinkelsesnettverkene 14.
De 100 signaler blir addert med en bestemt fase som avhenger av utgangen fra det nettverk 14 fra hvilket signalet er avgitt. De 100 signaler blir også avveid i amplityde ved hjelp av motstander. Avveiningsregelen er gitt ved Tchebysheffs poly-nomteori som tillater oppnåelse av et forhold på 21 dB mellom intensiteten av hovedsløyfen og intensiteten av de sekundære sløyfer.
Ifølge et viktig trekk ved oppfinnelsen blir de akustiske strålebunter som svarer til hovedsløyfene for lyttekanalene, fokusert i en avstand av ca. 130 meter fra mottakerantennen, idet fokus således befinner seg i hovedsaken i sentrum av observasjonsområdet. Denne fokusering kan oppnås ved hjelp av hvilket som helst kjent middel, f.eks. ved krumning av mottakerantennen. Den kan likeledes oppnås ved hjelp av en faseavveining som er ekvivalent med en krumning av antennen.
I det på tegningen viste tilfelle realiseres foku-seringen ved hjelp av en faseavveining som adderes til de nød-vendige faseforskyvninger for på normal måte å danne lyttekanalene. Denne ytterligere faseavveining oppnås ved valg av utganger fra faseforskyvningsnettverkene 14 som er forbundet med hver forsterker 15.
Takket være denne fokusering oppnås lyttekanaler
hvor leie- eller retning-vinkelåpningen i fokus er 1/400 radian ved betraktning av en sløyfeamplityde på -3 dB i forhold til den maksimale amplityde, hvilket svarer til en størrelse som er avteg-net på bunnen og således en oppløsningsevne av størrelsesorden 30 cm.
Vinkelavstanden mellom lyttekanaler i stor modus er 0,1°, slik at de 100 kanaler dekker en vinkelsektor på 10°.
Denne vinkelavstand svarer til en avstand mellom kanalene på 20 cm ved brennpunktavstanden.
Vinkelåpningen for hver kanal ved brennpunktavstanden er ca. 0,16°. Man oppnår følgelig således en vesentlig overlapping av tilstøtende kanaler.
På begge sider av fokus vil de akustiske strålebunter spres, men opprettholder en bredde som er tilstrekkelig redu-sert til at oppløsningsevnen er akseptabel på en dybde av området som ligger mellom ca. 50 m og den maksimale grense for Fresnel-sonen. Mellom 50 meter og antennen vil de akustiske sløyfer eller lober spres til de nå'r bredden av mottakerantennen i nærheten av denne. Utenfor Fresnel-sonen divergerer de akustiske strålebunter når de fremkommer ved fokus og deres bredde tiltar mer og mer. Grensen for Fresnel-sonen befinner seg i en avstand D fra antennen som er i hovedsaken bestemt av uttrykket L 2/ X der L er bredden av mottakerantennen og X er bølgelengden for de akustiske svingninger. Bredden eller lengden L er lik 400 X, og for en frekvens på 4 20
kHz begynner således Fresnel-sonen ved ca. 500 m. Man vet at denne avstand er bortenfor den maksimale undersøkelsesrekkevidde.
Sonaranordningen ifølge oppfinnelsen tillater således tilveiebringelse av lyttekanaler som er fokusert på ca.
130 m og opprettholder en meget liten bredde på en dybde av området som ligger mellom 50 og 200 meter. Ved hjelp av de meget smale og sammenklemte lyttekanaler tillater den fullstendig dekning av en trapesformet vinkelsektor som har en vinkelåpning på 10°
og ligger mellom en sirkel med radius 50 meter og en sirkel med radius 175 m, 225 m eller 275 m etter valg, og mottaking av et bilde av denne sektor på skjermen på et katodestrålerør, hvor man på dette bilde takket være smalheten av lyttekanalene, klart kan skjelne silhuetten av gjenstander som er beliggende på bunnen eller i nærheten av denne, og identifisere gjenstandene.
Tidsberegningen som tar hensyn til den tid som går mellom utsendelse av hver puls og mottakelse av ekkoende i hver kanal, tillater bestemmelse av avstandene og oppnåelse av et bilde som representerer bunnen slik den ville se ut for en obser-vatør som er beliggende på vertikalen for denne.
I hver kjede omfatter sonaranordningen kretser for behandling av signalene som kommer fra hver av de 100 forsterkere 15. Disse kretser er følgende: - et smalbåndet krystallfilter 16 som filtrerer kanal-signalet rundt senderfrekvensen 420 kHz. Dette filter benyttes riktignok bare i sendermodusen med fast frekvens og ikke i sendermodusen med modulasjon av frekvensen. - - en styrt forsterker 17 som tillater anbringelse på utgangen av et kanalsignal med konstant og hevet gjennomsnitts-nivå med en effektivverdis av størrelsesorden 120 mV. Denne for-sterkers forsterkning av gjennomsnittssignalet er ca. 12 dB. - en forsterker 18 med en forsterkning på 20 dB som hever nivået til en effektivverdi på 1,2 V. - en deteksjonskrets 19 som er lineær i det benyttede dynamiske område: 60 dB for 6 nV til 6 V.
Signalene fra de 100 kanaler tilføres deretter til en prøvetakingskrets 20, f.eks. til en multiplekserkrets med 100 innganger og én utgang med pulsadresseregistre som tillater fort-løpende kommutering av de 100 innganger til den ene utgang.
Adresseregisteret er på kjent måte oppbygd av vipper og styrepulsene for disse vipper tilveiebringes av taktgiveren med frekvensen 2 MHz eller 1 MHz etter valg i overensstemmelse med varigheten av de akustiske pulser.
Signalene som fortløpende kommer fra prøvetakings-kretsen 20, fremvises deretter på oscilloskoper. Det prøvetatte signal gjennomgår først en dynamikkundertrykkelse på 40 dB til ca. 26 dB. Signalet tilføres deretter til en Wehnelt-forsterker 21 i et katodestrålerør 22.
Dette rør har f.eks. en rektangulær skjerm på 24 cm x 12 cm. Den minste dimensjon er horisontal og skjermens vertikale akse svarer til den akustiske akse for mottakerantennen, dvs. til den midtre kanal. Den er forsynt med en horisontal linjeav-søkning med en varighet på 60 eller 120 yS i overensstemmelse med den valgte frekvens for styrepulsene for prøvetakingskretsen 20.
Linjeavsøkningen synkroniseres med prøvetakingen av kanalene ved hjelp av taktgiveren 1. Hver horisontal linje gir således en fremvisning av ekkoene som oppfanges eller mottas fra alle kanaler i et gitt øyeblikk og således skriver seg fra en gitt avstand. De suksessive linjer som er forskjøvet i tid, tillater betraktning av de akustiske pulsers fremadskriden eller ut-vikling og således stedet eller avstanden hvor man befinner seg ved nesten streifende innfall, slik det er tilfellet når man ut-fører ettersøkning etter bunnminer som er anbrakt på bunnområder som er forholdsvis lite dype og strekker seg ned til 60 meter.
Den avbildede sektor presenteres på skjermen i form av et likebenet trapes med horisontale basiser hvor den vertikale akse svarer til den akustiske akse for de sendende og mottakende antenner eller basiser. Den fremviste sektor svarer i halv-over-ensstemmende representasjon til den sektor som lydpåvirkes eller dekkes av senderen, dvs. en sektor med en åpning på 10° i "stor modus" eller 3° i "snever modus". Dette trapes er fast på
skjermen når antennene dreies om en vertikal akse. En lysende indikator gir til enhver tid asimut for den fremviste sektor. Kursen for det fartøy hvor sonaranordningen befinner seg, overføres ved hjelp av fartøyets gyrokompass.
Det bilde som svarer til de 50 første metre, som er dårlig, blir automatisk undertrykt. På oscilloskopskjermen fremkommer en horisontal viser som tillater lokalisering av objektets eller gjenstandens skygge, to markører som omgir en sone med en dybde på 25 meter som er beliggende på hver side av den først-nevnte markør, og en avstandsskala som er dannet av markører med samme innbyrdes avstand, f.eks. én for hver 25 meter.
Sonaranordningen omfatter dessuten en "hukommelses-lupe" 23 som tillater fremvisning i større skala av en sone med en dybde på 25 meter som, eventuelt forskjøvet på fortløpende måte over hele dybden av området, kan ligge mellom 50 meter og 275 meter. Denne lupe består av et andre katodestrålerør på hvilket bildet av den undersøkte sone presenteres med en bredde på 9 cm og en høyde på 12 cm.
Signalene som fortløpende kommer fra prøvetakings-anordningen 20 og forsterkes i forsterkeren 21, kodes i en natur-lig binærkode og lagres deretter i en hukommelse som består av
koplede ("rebouclées") magnetostriktive forsinkelseslinjer.
Bildet av en bestemt sone kan således holdes i hukommelsen for å kunne observeres flere ganger. Bildet kan utvis-kes for å erstattes i hukommelsen av bildet av en ny sone. For å fremvise det lagrede bilde blir signalene dekodet på utgangen av hukommelsen slik at både det analoge videosignal og synkroniseringssignalene gjenvinnes og tilføres til katodestrålerør-lupen.
En spesiell dekoding gjør det mulig å tilveiebringe, med utgangspunkt i et signal X, et inverst videosignal l/X slik at bildene fremkommer i negativ, dvs. skyggene i hvitt og bunnen i svart, noe som i visse tilfeller gir flere observasjonsmuligheter.
Hukommelseslupen som inngår i sonaranordningen, gjør det mulig for en andre observatør å undersøke i større målestokk en sone som er valgt av en første observatør som betrakter skjermen på det første oscilloskop. Takket være lagringen i hukommelsen kan denne andre observatør disponere all den nødvendige tid for en detaljert undersøkelse av bildet.
Virkemåten for sonaranordningen er som følger.
Med utgangspunkt i senderantennen dannes en akustisk sløyfe hvis vinkelåpning, ved -3 dB, kan reguleres til 10° for en generell undersøkelse og til 3° for en mer detaljert rekognosering. Denne akustiske sløyfe tilveiebringes ved hjelp av pulser med en varighet som etter valg er 200 ps eller 500 us i overensstemmelse med den valgte maksimale rekkevidde.
Intervallet mellom pulsene er meget stort i forhold til pulsvarigheten, og desto større jo større den maksimale varighet er, for å tillate signalet å gjennomløpe banen frem og tilbake i overensstemmelse med den maksimale rekkevidde i mellomrommet mellom to pulser. F.eks. velges et intervall mellom pulsene på
370 ms for eh maksimal rekkevidde på 275 meter.
Ved hjelp av mottakerantennen undersøkes uavbrutt hele utstrekningen av sendersløyfen for dannelse av de hundre meget smale lyttekanaler. Adskillelsen mellom kanalene tilpasses for å ta hensyn til den ønskede romlige prøvetaking idet det er tatt hensyn til dimensjonen på de detaljer som skal observeres.
Kanalene avveies i amplityde for å senke nivået for
de sekundære til - 21 dB.
En supplerende faseavveining anvendes for å fokusere
kanalene i det indre av Fresnel-sonen. Man oppnår således et ut-
snitt av bunnen som gir den ønskede breddeoppløsning over hele dybden av området for systemet.
Kanalsignalene kommuteres fortløpende med den meget
høye takt på 2 MHz for å oppnå i sann tid en analog eller semi-
analog total representasjon av observasjonssektoren, takket være netthinnens persistens.
En del av bildet kan etter operatørens valg lagres i
en hukommelse, for siden å betraktes på nytt med fjernsynstakt,
men likevel uten flimring.
Man oppnår således et nøyaktig bilde av bunnen som
klart viser slagskyggene av gjenstander som befinner seg på bunnen eller i dennes nærhet, og konturene av denne slagskygge represen-
terer silhuetten av gjenstanden med en billedoppløsning eller skarphet som er tilstrekkelig til at man kan identifisere gjenstanden.
Claims (4)
1. Sonaranordning for identifisering av silhuetten av neddykkede gjenstander, særlig gjenstander som hviler på havbunnen eller befinner seg i nærheten av bunnen, karakteri-
sert ved at den omfatter en senderantenne (2) for meget korte akustiske pulser bestående av rekker av meget korte ultralydbølger, og en mottakerantenne (9) dannet av vertikale kolonner av hydrofoner som er anordnet i et plan, idet de to antenner (2, 9) er montert på samme understøttelse som svinger om en i hovedsaken vertikal akse, en anordning (12) for samtidig dannelse av ekkolyttekanaler i forbindelse med en anordning (20) for fortløpende prøve-taking av kanalene, minst én anordning (22) for fremvisning av ekkoene på skjermen på et remanent oscilloskop, en tidsbasis (1) som synkront styrer utsendelsen av de akustiske pulser, prøve-takingen av lyttekanalene og den horisontale linjeavsøkning på oscilloskopet, og elektroniske organer (14) for faseforskyvning av dé elektriske signaler som mottas av de forskjellige hydrofonkolonner i mottakerantennen (9), idet faseforskyvningene er slik at de akustiske strålebunter fokuseres i det indre av antennens Fresnel-sone.
2. Sonaranordning ifølge krav 1, hvor anordningen (12) for dannelse av lyttekanalene for hver kanal omfatter et nettverk (14) for faseforskyvning av de elektriske signaler som kommer fra de forskjellige hydrofonkolonner i mottakerantennen (9), karakterisert ved at faseforskyvningsnettverkene (14) samtidig tjener til å innføre supplerende faseforskyvninger mellom signalene for å fokusere de akustiske strålebunter som mottas av mottakerantennen, i dennes Fresnel-sone.
3. Sonaranordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at brennvidden er tilnærmet lik fjerdedelen av bredden av Fresnel-sonen.
4. Sonaranordning ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at lyttekanalene ved brennviddeav-standen har en bredde av størrelsesorden 30 cm og en adskillelse av størrelsesorden 20 cm.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7329806A FR2241078B1 (no) | 1973-08-16 | 1973-08-16 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO742935L NO742935L (no) | 1975-03-17 |
NO140361B true NO140361B (no) | 1979-05-07 |
NO140361C NO140361C (no) | 1979-08-15 |
Family
ID=9124020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO742935A NO140361C (no) | 1973-08-16 | 1974-08-15 | Sonaranordning for identifisering av neddykkede gjenstander |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3967233A (no) |
BE (1) | BE818926A (no) |
BR (1) | BR7406706D0 (no) |
CA (1) | CA1035031A (no) |
DE (1) | DE2439231C2 (no) |
DK (1) | DK139400B (no) |
FR (1) | FR2241078B1 (no) |
GB (1) | GB1482608A (no) |
IT (1) | IT1015538B (no) |
NL (1) | NL7410711A (no) |
NO (1) | NO140361C (no) |
SE (1) | SE390072B (no) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2459219A1 (de) * | 1974-12-14 | 1976-06-16 | Krupp Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur richtungsbildung fuer nahbereichs- sonar mit grossem oeffnungswinkel |
DE2713087A1 (de) * | 1976-04-05 | 1977-10-13 | Varian Associates | Verfahren zur verbesserung der aufloesung von ultraschallbildern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
US4060792A (en) * | 1976-06-17 | 1977-11-29 | Raytheon Company | Hard clipped beam former |
US4145680A (en) * | 1977-10-18 | 1979-03-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Acoustic imaging system |
US4252026A (en) * | 1979-01-15 | 1981-02-24 | The Commonwealth Of Australia, C/-The Department Of Health | Multiple line of sight ultrasonic apparatus |
US4313184A (en) * | 1979-02-07 | 1982-01-26 | Plessey Handel Und Investments Ag | Sonar systems |
US4372239A (en) | 1980-03-03 | 1983-02-08 | General Dynamics, Pomona Division | Undersea weapon with hydropulse system and periodical seawater admission |
US4387597A (en) * | 1980-12-08 | 1983-06-14 | Advanced Technology Laboratories, Inc. | Beamforming apparatus and method for ultrasonic imaging systems |
FR2519770B1 (fr) * | 1982-01-08 | 1985-10-04 | Thomson Csf | Systeme d'antenne a pouvoir separateur eleve |
DE3218833A1 (de) * | 1982-05-19 | 1989-12-28 | Honeywell Elac Nautik Gmbh | Peileinrichtung, insbesondere akustische unterwasser-peileinrichtung |
GB2133151B (en) * | 1983-01-05 | 1986-04-03 | Shell Int Research | Surveying positions of mooring lines |
GB2134256B (en) * | 1983-01-18 | 1986-08-06 | Furuno Electric Co | Underwater detection system |
US4672589A (en) * | 1983-01-20 | 1987-06-09 | Furuno Electric Co., Ltd. | Underwater detection system |
US4644508A (en) * | 1983-12-28 | 1987-02-17 | Mobil Oil Corporation | Method and apparatus for selectively reinforcing detected seismic waves |
FR2646925B1 (fr) * | 1989-05-10 | 1992-03-20 | Thomson Csf | Sonar d'evitement d'objets sous-marins sub-surface |
US5321667A (en) * | 1993-04-27 | 1994-06-14 | Raytheon Company | Sonar systems |
US5458120A (en) * | 1993-12-08 | 1995-10-17 | General Electric Company | Ultrasonic transducer with magnetostrictive lens for dynamically focussing and steering a beam of ultrasound energy |
GB2371638A (en) * | 2001-01-24 | 2002-07-31 | Hewlett Packard Co | Base station with data storage |
RU2461020C1 (ru) * | 2011-06-09 | 2012-09-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Способ автоматической классификации |
RU2490664C1 (ru) * | 2012-01-10 | 2013-08-20 | ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Концерн Океанприбор" | Способ классификации объекта, обнаруженного гидролокатором |
RU2534731C1 (ru) * | 2013-07-11 | 2014-12-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Система автоматической классификации гидролокатора ближнего действия |
RU2553726C1 (ru) * | 2014-02-19 | 2015-06-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Способ автоматической классификации |
US10605913B2 (en) * | 2015-10-29 | 2020-03-31 | Garmin Switzerland Gmbh | Sonar noise interference rejection |
RU2740297C1 (ru) * | 2020-05-15 | 2021-01-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Нониус Инжиниринг" | Способ визуализации текущего состояния рельефа дна при работе земснаряда |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1055251B (de) * | 1952-10-16 | 1959-04-16 | Phil Nat Siegfried Fahrentholz | Einrichtung zur Aufzeichnung von Querprofilen nach dem akustischen Echolotverfahren |
US3144631A (en) * | 1962-01-09 | 1964-08-11 | Gen Instrument Corp | Radiation mapping system |
US3585579A (en) * | 1969-07-09 | 1971-06-15 | Westinghouse Electric Corp | Side looking sonar transducer |
US3742436A (en) * | 1971-03-24 | 1973-06-26 | Westinghouse Electric Corp | Side looking sonar apparatus |
DE2202989A1 (de) * | 1972-01-21 | 1973-07-26 | Siemens Ag | Fokussierter ultraschallwandler |
-
1973
- 1973-08-16 FR FR7329806A patent/FR2241078B1/fr not_active Expired
-
1974
- 1974-06-11 SE SE7407659A patent/SE390072B/xx unknown
- 1974-06-28 IT IT24604/74A patent/IT1015538B/it active
- 1974-07-22 CA CA205,351A patent/CA1035031A/en not_active Expired
- 1974-08-08 US US05/495,905 patent/US3967233A/en not_active Expired - Lifetime
- 1974-08-09 NL NL7410711A patent/NL7410711A/xx not_active Application Discontinuation
- 1974-08-14 BR BR6706/74A patent/BR7406706D0/pt unknown
- 1974-08-15 NO NO742935A patent/NO140361C/no unknown
- 1974-08-15 DK DK435474AA patent/DK139400B/da unknown
- 1974-08-16 BE BE147675A patent/BE818926A/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-08-16 DE DE2439231A patent/DE2439231C2/de not_active Expired
- 1974-08-16 GB GB36259/74A patent/GB1482608A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1015538B (it) | 1977-05-20 |
DK435474A (no) | 1975-04-14 |
DE2439231A1 (de) | 1975-03-06 |
DE2439231C2 (de) | 1982-06-24 |
NL7410711A (nl) | 1975-02-18 |
AU7242574A (en) | 1976-02-19 |
SE390072B (sv) | 1976-11-29 |
NO742935L (no) | 1975-03-17 |
BE818926A (fr) | 1975-02-17 |
FR2241078A1 (no) | 1975-03-14 |
DK139400C (no) | 1979-08-20 |
GB1482608A (en) | 1977-08-10 |
BR7406706D0 (pt) | 1975-05-27 |
SE7407659L (no) | 1975-02-17 |
DK139400B (da) | 1979-02-12 |
NO140361C (no) | 1979-08-15 |
US3967233A (en) | 1976-06-29 |
FR2241078B1 (no) | 1977-08-12 |
CA1035031A (en) | 1978-07-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO140361B (no) | Sonaranordning for identifisering av neddykkede gjenstander | |
US2418846A (en) | Submarine detection system | |
US4161121A (en) | Ultrasonic imaging system | |
JPS5846712B2 (ja) | サイドルツキングソナ−ソウチ | |
US3961307A (en) | Exploration of the boundaries of an underground coal seam | |
NO147006B (no) | Ultrasonisk deteksjonssystem. | |
US2536771A (en) | Subaqueous sound transmission system for object detection | |
US2547945A (en) | System for conveying traffic data to aircraft | |
NO162835B (no) | Fremgangsmaate for visualisering av sonarsignaler. | |
US2473974A (en) | Underwater sound detecting and indicating system | |
JP2000162308A (ja) | 水中探索用超音波送受波器および水中探索装置 | |
US5061935A (en) | Three-dimensional display radar | |
CN208477107U (zh) | 一种多频多波束测深系统 | |
US4471473A (en) | Direction finding circuit arrangement | |
US2658186A (en) | Prismatic directional and object locating system | |
US3793619A (en) | Navigation aid and display screen | |
US3939463A (en) | Acoustic transponder navigation system | |
US4003015A (en) | Multipath sonar system | |
US5099458A (en) | Underwater detection system | |
US4939698A (en) | Sonar system | |
JPS6326876B2 (no) | ||
JP2772647B2 (ja) | 超音波映像装置 | |
JPH1090411A (ja) | 水中探知表示装置 | |
JP3285216B2 (ja) | 魚群探知機 | |
JPH05288855A (ja) | スキャニングソナーおよびその探知表示方法 |