Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.09.1973 Opis patentowy opublikowano: 10.09.1975 78969 KI. 74d,6/15 MKP* G01s 9/66 CL1 ICLMA Twórcawynalazku: Andrzej Michalik Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Gdanska, Gdansk (Polska) Uklad do zasiegowej regulacji wzmocnienia w echosondach Przedmiotem wynalazku jest uklad do zasiegowej regulacji wzmocnienia w echosondach.Znana dotychczas echosonda z zasiegowa regulacja wzmocnienia wyposazona jest w dynamiczne tlumiki sygnalu wzmacnianego, o zmiennej wielkosci tlumienia. Tlumiki te wmontowane sa we wzmacniaczu echosondy.Elementami realizujacymi zmiane tlumienia sa specjalnego typu waristory. Waristory pod wplywem przylozone¬ go odpowiedniego napiecia zmieniaja swoja opornosc, a tym samym zmieniaja parametry tlumików.Napiecie którym zasilane sa waristory jest generowane w specjalnym generatorze stanowiacym osobny uklad diod i tranzystorów. Uklad jest wyzwalany impulsem z nadajnika echosondy i wytwarza przebieg napiecia proporcjo¬ nalny do funkcji 20 log R lub 40 log R, gdzie R stanowi odleglosc odbieranego echa. W wyniku tego uzyskujemy zasiegowa regulacje wzmocnienia zaprogramowana przebiegiem napiecia w generatorze zasilajacym waristory.Niedogodnoscia opisanego ukladu jest skomplikowana budowa oraz koniecznosc stosowania specjalnych elementów pólprzewodnikowych. Ponadto przejscie z jednej charakterystyki wzmocnienia na inna wymaga przebudowy ukladu oraz przeprowadzenie uciazliwego procesu jego regulacji.Celem wynalazku jest opracowanie ukladu do zasiegowej regulacji wzmocnienia w echosondach, który nie posiada wad dotychczasowych rozwiazan. Cel ten zostal osiagniety przez polaczenie pojemnosciowego dzielnika napiecia, zasilanego z generatora wielkiej czestotliwosci, poprzez wzmacniacz selektywny, detektor i filtr ze stopniami wejsciowymi wzmacniacza echosondy. Pojemnosciowy dzielnik napiecia sprzezony jest mechanicznie z elementem obrotowym indykatora echosondy. Dzielnik ten wykonany jest w postaci puszki, wewnatrz której umieszczone sa radialnie naprzeciw siebie dwie elektrody nozowe, W szczelinie miedzy elektrodami znajduje sie obrotowa tarcza wykonana z metalu.Uklad wedlug wynalazku jest prosty konstrukcyjnie, zarówno z punktu widzenia elektrycznego jak i mechanicznego. Istnieje mozliwosc realizowania dowolnej funkcji wzmocnienia wzgledem odleglosci celu przez zmiane ksztaltu plytki obrotowej pojemnosciowego dzielnika napiecia. Ponadto ww dzielnik mozna wyposazyc w zestaw plytek, realizujacych zasiegowa regulacje wzmocnienia dla róznych wielkosci parametrów decyduja¬ cych o propagacji, np. wspólczynnik tlumienia itp. Wymiana plytek jest bardzo prosta i nie zabiera duzo czasu.Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ukladu do zasiegowej regulacji wzmocnienia w echosondach a fig. 2- pojemnosciowy dzielnik napiecia.2 78 969 Uklad wedlug wynalazku (fig. 1) zawiera generator wielkiej czestotliwosci 1 zasilajacy pojemnosciowy dzielnik napiecia 2. Napiecie wyjsciowe z dzielnika napiecia 2 jest nastepnie wzmacniane we wzmacniaczu selektywnym 3, prostowane w detektorze 4, odfiltrowywane za pomoca filtru 5 i w postaci przedpiecia podawane do stopni wejsciowych wzmacniacza echosondy 6. Pojemnosciowy dzielnik napiecia 2 sprzezony jest mechanicznie z elementem obrotowym indykatora echosondy 6.. Pojemnosciowy dzielnik napiecia 2 (fig. 2) wykonany jest w postaci puszki 7, w której naprzeciw siebie umieszczone sa radialnie dwie elektrody nozowe 8. W szczelinie miedzy elektrodami nozowymi 8 znajduje sie obrotowa tarcza 9# wykonana z metalu. Tarcza 9 ma wykrój spiralny wedlug okreslonej krzywizny, dzieki czemu w czasie swego obrotu przeslania stopniowo lezace naprzeciw siebie elektrody nozowe 8. Do jednej z nich dolaczone jest napiecie wyjsciowe generatora wielkiej czestotliwosci 1 rzedu 600 woltów, a do drugiej wejscie wzmacniacza selektywnego 3 wraz z detektorem 4 i filtrem 5. Napiecie wielkiej czestotliwosci z pojemnosciowe¬ go dzielnika napiecia 2, podawane na wzmacniacz selektywny 3, jest rzedu 0,2 woltów.W czasie obrotu tarczy 9 zmienia sie przeswit miedzy elektrodami nozowymi 8, w zwiazku z czym zmienia sie pojemnosc a tym samym zmienia sie napiecie wielkiej czestotliwosci na wejsciu wzmacniacza selektywnego 3. Nastepnie napiecie to po wyprostowaniu i odfiltrowaniu jest podawane na stopnie wejsciowe wzmacniacza echosondy 6 w postaci przepiecia. Poniewaz zmiana przedpiecia w czasie zalezy jedynie od wykroju tarczy 9 istnieje mozliwosc zrealizowania dowolnej czasowej charakterystyki wzmocnienia wzmacniacza echoson¬ dy 6. Zmieniajac wartosc stala przedpiecia oraz amplitude przedpiecia automatycznego i doprowadzajac nastepnie oba te przedpiecia do poszczególnych stopni wzmacniacza echosondy 6 mozna, po dobraniu odpowiedniego wykroju tarczy 9, zrealizowac zasiegowa regulacje wzmocnienia dla róznych odbic echa, róznych warunków propagacji i dla róznych zakresów glebokosci.Uklad mozna wyposazyc w kilka sprzezonych pojemnosciowych dzielników napiecia 2 z róznymi tarczami 9, wówczas wraz ze zmiana charakteru lub zakresu sondazu, przelacznik bedzie zalaczal odpowiednie pojemnosciowe dzielniki napiecia 2, a tym samym wybieral wlasciwa funkcje wzmacniacza echosondy 6.Wykrój tarczy 9 mozna okreslic na drodze teoretycznej lub eksperymentalnie na stnowisku badawczym.Przy okresleniu teoretycznym za podstawe bierzemy funkcje wzmocnienia echosondy 6 w czasie odbioru echa, która wynika z ogólnego równania zasiegu Pf_(4n)3d41Q0^d Pr T7-p?RDTDRaA2 gdzie: PT oznacza moc nadawcza,*PR-moc odebrana,d—zasieg, a — wspólczynnik tlumienia fali ultradzwieko¬ wej, ttt — sprawnosc przetwornika po stronie nadawczej, tjr — sprawnosc przetwornika po stronie odbiorczej, Dj — zysk przetwornika po stronie nadawczej, Dr — zysk przetwornika po stronie odbiorczej, o — równowazna powierzchnie celu, X — dlugosc fali ultradzwiekowej.Ustalajac poszczególne parametry równania dla konkretnych warunków, nadajac im jednoznaczne wielkosci dochodzimy do zaleznosci wzmocnienia wzmacniacza echosondy 6 bedacego funkcja glebokosci to jest aktualnego polozenia wskaznika na skali glebokosci. Nastepnie zdejmujemy charakterystyke wzmocnienia wzmacniacza echosondy 6 w funkcji przedpiecia. Z zaleznosci wzmocnienia w funkqi glebokosci oraz zaleznosci wzmocnienia od przedpiecia okresla sie wymagany zwiazek miedzy przedpieciem a glebokoscia.Z ustalonych wczesniej parametrów ogólnego równania zasiegu wynika minimalna wielkosc wzmocnienia wzmacniacza echosondy 6 na poczatku skali glebokosci i maksymalna na koncu skali glebokosci. Poczatkowa* wielkosc przedpiecia ustala sie za posrednictwem stalego zródla napiecia, natomiast koncowa wielkosc przedpiecia uzyskuje sie przez regulacje napiecia pomocniczego wielkiej czestotliwosci 50 kHz. W pierwszym przypadku elektrody nozowe 8 sa calkowicie przesloniete tarcza 9, zas w drugim przypadku elektrody nozowe 8 sa odsloniete. Wymagane przejscie od minimalnej do maksymalnej wartosci wzmocnienia wzmacniacza echoson¬ dy 6 zapewnia odpowiedni ksztalt metalowej tarczy 9, której profil okresla sie nastepujaco. Zmieniajac polozenie wskaznika na skali glebokosci echosondy 6, np. co 10 m, na metalowej tarczy 9 nakreslamy promieniscie linie, których dlugosc od srodka kola jest limitowana zaleznoscia Rb * Rmax - K (U0b - U0 min) gdzie Rb stanowi wartosc biezaca promienia tarczy, Rmax -wartosc maksymalna promienia tarczy, Uob- wartosc biezaca przedpiecia, U0 mjn - wartosc minimalna przedpiecia, przy czym „ _ "max ~ °min Uo max-U0 min Na liniach promienistych tarczy odklada sie od srodka obliczone odcinki i laczy tak powstale punkty, otrzymujac w ten sposób obrys krzywizny metalowej tarczy 9. Dysponujac stanowiskiem badawczym mozna78 969 3 ominac rozwazania teoretyczne i poprzez kilka prób dobrac wlasciwy punkt pracy ukladu zasiegowej regulacji oraz wlasciwy wykrój tarczy 9. PL