RU100838U1

RU100838U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE PARAMETERS OF BODIES LOCATED AT THE BOTTOM OF THE RESERVOIRS

Info

Publication number: RU100838U1
Application number: RU2010131273/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Саломатин; Владимир Исаакович Юсупов
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2010-12-27

Abstract

Устройство для определения параметров тел, находящихся на дне водоемов, состоящее из последовательно соединенных генератора импульсов, электроакустического преобразователя, усилителя, селектора и системы регистрации и обработки данных, и содержащее блок памяти и воспроизведения, входы которого соединены с выходами блоков усилителя и селектора, а выход - с системой регистрации и обработки данных, интегратор интенсивности, вход которого соединен с выходом блока памяти и воспроизведения, а выход - с входом системы регистрации и обработки данных, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит пороговое устройство, вход которого соединен с выходом блока памяти и воспроизведения, а выход - с входом системы регистрации и обработки данных. A device for determining the parameters of bodies located at the bottom of reservoirs, consisting of a series-connected pulse generator, electro-acoustic transducer, amplifier, selector and data recording and processing system, and containing a memory and playback unit, the inputs of which are connected to the outputs of the amplifier and selector blocks, and the output - with a data recording and processing system, an intensity integrator whose input is connected to the output of the memory and playback unit, and the output - with the input of the registration and processing system data, characterized in that the device further comprises a threshold device, the input of which is connected to the output of the memory and playback unit, and the output to the input of the data recording and processing system.

Description

Полезная модель относится к геофизике, а именно к устройствам для обнаружения и определения геометрических параметров различных объектов, например, находящихся на дне океанов, морей и других водоемов и может использоваться, в том числе, для оценки запасов полезных ископаемых на дне водоемов и определения их формы.The utility model relates to geophysics, namely, devices for detecting and determining the geometric parameters of various objects, for example, located at the bottom of the oceans, seas and other bodies of water and can be used, inter alia, to estimate mineral reserves at the bottom of bodies of water and determine their shape .

Известны гидроакустические устройства - гидролокаторы бокового обзора, которые успешно используются для обнаружения объектов на дне водоемов и определения их параметров. Они состоят из обтекаемого буксируемого модуля, на котором установлена акустическая антенна с веерной направленностью, и бортового устройства регистрации сигнала (например, гидролокатор бокового обзора МКС-В, ИО РАН им. Ширшова, ()). Основными недостатками гидролокаторов бокового обзора является то, что эти устройства могут работать только при малой скорости их буксировки, и то, что глубина их погружения зависит от скорости движения судна. Буксировка на длинном кабеле затрудняет определение точных координат объектов и вносит опасность потери дорогостоящего устройства.Known sonar devices - side-scan sonars, which are successfully used to detect objects at the bottom of reservoirs and determine their parameters. They consist of a streamlined towed module, on which an acoustic antenna with a fan orientation is installed, and an on-board signal recording device (for example, the side-scan sonar of the ISS-V, Shirshov IO RAS ()). The main disadvantages of side-scan sonars are that these devices can only work at a low towing speed, and that their depth of immersion depends on the speed of the ship. Towing on a long cable makes it difficult to determine the exact coordinates of objects and introduces the risk of losing an expensive device.

Этих недостатков лишены эхолоты и гидролокаторы, установленные на борту судна. Известны многолучевые эхолоты, например, модели фирмы Kongsberg (CD0023COE5?OpenDocument), позволяющие создать условную трехмерную картину дна. Основными недостатками многолучевых эхолотов являются их малая эффективность при обнаружении объектов на дне водоемов и высокая стоимость.These shortcomings are deprived of the echo sounders and sonars installed on board the vessel. Multibeam echo sounders are known, for example, Kongsberg models (CD0023COE5? OpenDocument), which allow creating a conditional three-dimensional picture of the bottom. The main disadvantages of multipath echo sounders are their low efficiency in detecting objects at the bottom of water bodies and their high cost.

Известны эхолоты, основанные на параметрическом принципе излучения, которые используют для оценки объема объектов на дне водоемов. Например, параметрический эхолот - акустический профилограф SeaKing SBP () предназначен для поиска различных объектов на дне и в толще донного грунта. Такой эхолот состоит из генератора высокой частоты, генератора низкой частоты, модулятора, генератора электрических импульсов, антенны, усилителя, системы регистрации и обработки данных. Принцип работы параметрического эхолота основан на генерации низкочастотного акустического сигнала при распространении в воде модулированного высокочастотного акустического сигнала или двух высокочастотных сигналов. В этом случае удается достичь генерации узконаправленного широкополосного низкочастотного излучения с применением относительно небольших и дешевых высокочастотных излучающих антенн. Использование низкочастотного и одновременно узконаправленного излучения позволяет проводить подробные исследования различных объектов, в том числе и на дне водоемов. Основным недостатком известных устройств является их крайне низкий коэффициент преобразования. Кроме того, при излучении узконаправленного сигнала, в случае качки судна, для осуществления высококачественных наблюдений с поверхности моря антенну необходимо устанавливать на стабилизированной платформе или использовать систему электронной стабилизации, что приводит к удорожанию всего комплекса.Echo sounders based on the parametric principle of radiation are known, which are used to estimate the volume of objects at the bottom of water bodies. For example, a parametric echo sounder - SeaKing SBP () acoustic profilograph is designed to search for various objects on the bottom and in the thickness of the bottom soil. Such an echo sounder consists of a high-frequency generator, a low-frequency generator, a modulator, an electric pulse generator, an antenna, an amplifier, a data recording and processing system. The principle of operation of a parametric echo sounder is based on the generation of a low-frequency acoustic signal when a modulated high-frequency acoustic signal or two high-frequency signals propagate in water. In this case, it is possible to achieve the generation of narrowly targeted broadband low-frequency radiation using relatively small and cheap high-frequency radiating antennas. The use of low-frequency and at the same time narrowly focused radiation allows detailed studies of various objects, including those at the bottom of water bodies. The main disadvantage of the known devices is their extremely low conversion coefficient. In addition, when a narrowly directed signal is emitted, in the case of a ship's pitching, for high-quality observations from the sea surface, the antenna must be installed on a stabilized platform or use an electronic stabilization system, which makes the entire complex more expensive.

Известен высокочастотный (10-30 кГц) эхолот для исследования объектов на дне водоемов (Ультразвук / под ред. И.П.Голямина. 1979. М.: Советская энциклопедия. 400 с.), состоящий из генератора импульсов, излучателя, приемной антенны, усилителя, блока звукового контроля и регистратора. Мощный ультразвуковой импульс от генератора поступает на направленный излучатель и излучается в воду. Отраженный сигнал принимается антенной (магнитострикционные преобразователи или пьезокерамические преобразователи), усиливается и подается на блок слухового контроля и регистратор - самописец, записывающий принятый, усиленный и продетектированный сигнал на движущуюся бумажную ленту электротермическим или электрохимическим способом. При такой регистрации все источники рассеянного в обратном направлении к эхолоту сигнала отображаются на эхоленте в оттенках серого, при этом наиболее сильным сигналам соответствует черный цвет, а отсутствию сигнала или очень слабому сигналу - белый. Дно обычно является очень сильным рассеивателем акустических волн и прописывается на эхоленте в виде непрерывной линии. Сигналы от объектов, находящихся на дне водоемов, обычно более слабые и при правильно выбранных параметрах регистрируются в оттенках серого. Основным недостатком известного устройства является то, что выделение сигнала от объектов, находящихся на дне водоемов, и сигнала от дна, осуществляются визуально оператором. Во многих случаях это затруднительно или даже невозможно сделать, поскольку граница между объектами и поверхностью дна на эхоленте не выделяется.Known high-frequency (10-30 kHz) echo sounder for researching objects at the bottom of water bodies (Ultrasound / edited by I.P. Golyamin. 1979. M.: Soviet Encyclopedia. 400 pp.), Consisting of a pulse generator, emitter, receiving antenna, amplifier, sound control unit and recorder. A powerful ultrasonic pulse from the generator enters the directional emitter and is emitted into the water. The reflected signal is received by the antenna (magnetostrictive transducers or piezoceramic transducers), amplified and fed to the auditory control unit and a recorder - a recorder that records the received, amplified and detected signal onto a moving paper tape in an electrothermal or electrochemical way. With this registration, all sources of the signal scattered in the opposite direction to the echo sounder are displayed on the echo tape in shades of gray, while the strongest signals are black, and the absence of a signal or a very weak signal is white. The bottom is usually a very strong diffuser of acoustic waves and is recorded on the echo tape in the form of a continuous line. Signals from objects located at the bottom of water bodies are usually weaker and, with the right parameters, are recorded in shades of gray. The main disadvantage of the known device is that the selection of the signal from objects located at the bottom of the reservoirs, and the signal from the bottom, are carried out visually by the operator. In many cases, this is difficult or even impossible to do, since the boundary between the objects and the bottom surface does not stand out on the echo tape.

Известны эхолоты, в которых выделение сигнала обратного рассеяния от поверхности дна водоемов, происходит автоматически и которые применяются, в частности, для обнаружения косяков рыб вблизи поверхности дна. (Тикунов А.И. Рыбопоисковые приборы и комплексы / Учебник. 1989. Л.: Судостроение. 288 с.). Эхолот состоит из генератора электрических импульсов, вырабатывающего импульсы с заданными длительностью, частотами заполнения и повторения. Электрические импульсы поступают на вход электроакустического преобразователя и в виде акустических сигналов излучаются в воду в направлении дна. Сигналы обратного рассеяния, рассеянные от различных неоднородностей водной толщи и дна, преобразуются электроакустическим преобразователем в электрические сигналы, которые после усиления усилителем поступают на селектор и в блок памяти и воспроизведения. В блоке памяти и воспроизведения в любой момент времени хранится информация о сигнале обратного рассеяния, предшествующего данному моменту времени, с водного слоя, толщина которого определяется задаваемой оператором исследуемой придонной толщиной L. Выход селектора соединен с входами блока памяти и воспроизведения и системой регистрации и обработки данных. В момент прихода сигнала от дна селектор вырабатывает управляющий сигнал, который подается в блок памяти и воспроизведения и в систему регистрации и обработки данных. С приходом управляющего сигнала на блок памяти и воспроизведения с его выхода записанная информация, соответствующая сигналу обратного рассеяния с исследуемого придонного слоя толщины L, поступает в систему регистрации и обработки данных. Выделение придонного слоя необходимо, поскольку именно в этом слое находятся объекты, расположенные на дне водоемов.Echo sounders are known in which the extraction of the backscatter signal from the bottom surface of water bodies occurs automatically and which are used, in particular, to detect schools of fish near the bottom surface. (Tikunov A.I. Fish-searching devices and complexes / Textbook. 1989. L.: Shipbuilding. 288 p.). The echo sounder consists of an electric pulse generator that generates pulses with a given duration, filling and repetition frequencies. Electrical pulses are fed to the input of the electro-acoustic transducer and are emitted into the water in the form of acoustic signals in the direction of the bottom. The backscattering signals scattered from various inhomogeneities of the water column and the bottom are converted by the electro-acoustic transducer into electrical signals, which, after amplification by the amplifier, go to the selector and to the memory and playback unit. The memory and playback unit at any time stores information on the backscatter signal preceding a given moment of time from the water layer, the thickness of which is determined by the studied bottom thickness L. The output of the selector is connected to the inputs of the memory and playback unit and the data recording and processing system . At the moment of arrival of the signal from the bottom, the selector generates a control signal, which is fed to the memory and playback unit and to the data recording and processing system. With the arrival of the control signal to the memory unit and playback from its output, the recorded information corresponding to the backscattering signal from the bottom layer of thickness L under study is fed into the data recording and processing system. The selection of the bottom layer is necessary, since it is in this layer that objects located at the bottom of water bodies are located.

Основным недостатком известного устройства является то, что наличие объектов на дне водоемов определяется оператором визуально по появлению изображений объектов в виде характерного сигнала в придонном слое на экране компьютера, кроме того, известное устройство не позволяет определять объем объектов, находящихся на дне водоемов.The main disadvantage of the known device is that the presence of objects at the bottom of reservoirs is determined visually by the operator by the appearance of images of objects in the form of a characteristic signal in the bottom layer on a computer screen, in addition, the known device does not allow to determine the volume of objects located at the bottom of reservoirs.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство для определения объема объектов, находящихся на дне водоемов (патент РФ №75480), состоящее из последовательно соединенных генератора импульсов, электроакустического преобразователя, усилителя, селектора и системы регистрации и обработки данных, и содержащим блок памяти и воспроизведения, входы которого соединены с выходами блоков усилителя и селектора, а выход с системой регистрации и обработки данных, при этом устройство дополнительно содержит интегратор интенсивности, вход которого соединен с выходом блока памяти и воспроизведения, а выход с входом системы регистрации и обработки данных. Известное устройство работает следующим образом. Генератор электрических импульсов вырабатывает электрические импульсы, которые поступают на вход электроакустического преобразователя, преобразующего их в звуковую волну, и посылает ее в воду в направлении дна. Звуковая волна отражается от различных неоднородностей в водной толще и дна и возвращается к электроакустическому преобразователю, который преобразует ее в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя. Усилитель усиливает этот сигнал и посылает его на селектор и блок памяти и воспроизведения. В блоке памяти и воспроизведения в любой момент времени хранится информация о сигнале обратного рассеяния, предшествующего данному моменту времени, с водного слоя, толщина которого определяется задаваемой оператором исследуемой придонной толщиной L. В момент прихода сигнала от дна селектор вырабатывает управляющий сигнал, который подается в блок памяти и воспроизведения и в систему регистрации и обработки данных. С приходом управляющего сигнала хранящаяся в блоке памяти и воспроизведения информация поступает одновременно в систему регистрации и обработки данных и на интегратор интенсивности, выход которого соединен с входом системы регистрации и обработки данных. Интегратор интенсивности производит операцию возведения в квадрат поступающего сигнала и осуществляет его интегрирование, что соответствует энергии обратного рассеяния в исследуемом придонном слое толщиной L. В системе регистрации и обработки данных, помимо отображения в виде эхограммы исследуемого придонного слоя толщины L, выводится непрерывная информация об энергии сигнала обратного рассеяния в исследуемом придонном слое толщиной L, которая пропорциональна объему объектов, находящихся на дне водоемов. К недостаткам известного устройства следует отнести то, что устройство, позволяя определять объем тел, находящихся на морском дне, например баритовых построек, не дает визуальной информации об их геометрических параметрах, например, о форме, высоте и горизонтальных размерах, что уменьшает функциональные возможности устройства.The closest in technical essence to the claimed solution is a device for determining the volume of objects located at the bottom of reservoirs (RF patent No. 75480), consisting of a series-connected pulse generator, electro-acoustic transducer, amplifier, selector and data recording and processing system, and containing a memory unit and playback, the inputs of which are connected to the outputs of the amplifier and selector blocks, and the output with a registration and data processing system, the device further comprises an integrate The intensity factor whose input is connected to the output of the memory and playback unit, and the output to the input of the data recording and processing system. The known device operates as follows. The electric pulse generator generates electric pulses that are fed to the input of the electro-acoustic transducer, converting them into a sound wave, and sends it to the water in the direction of the bottom. The sound wave is reflected from various inhomogeneities in the water column and the bottom and returns to the electro-acoustic transducer, which converts it into an electrical signal fed to the amplifier input. An amplifier amplifies this signal and sends it to the selector and the memory and playback unit. The memory and playback unit at any time stores information about the backscatter signal preceding a given moment of time from the water layer, the thickness of which is determined by the studied bottom thickness L. specified by the operator. At the time of the signal from the bottom, the selector generates a control signal that is supplied to the unit memory and playback and into the registration system and data processing. With the arrival of the control signal, the information stored in the memory and playback unit enters simultaneously the data recording and processing system and the intensity integrator, the output of which is connected to the input of the data recording and processing system. The intensity integrator performs the operation of squaring the incoming signal and integrates it, which corresponds to the backscattering energy in the studied bottom layer of thickness L. In addition to displaying an echogram of the studied bottom layer of thickness L in the data recording and processing system, continuous information about the signal energy is displayed backscattering in the studied bottom layer of thickness L, which is proportional to the volume of objects located at the bottom of water bodies. The disadvantages of the known device include the fact that the device, allowing you to determine the volume of bodies located on the seabed, such as barite buildings, does not provide visual information about their geometric parameters, for example, shape, height and horizontal dimensions, which reduces the functionality of the device.

Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства за счет предоставления визуальной информации о геометрических параметрах тел, находящихся на дне водоемов.The objective of the claimed utility model is to expand the functionality of the device by providing visual information about the geometric parameters of bodies located at the bottom of reservoirs.

Поставленная задача решается устройством для определения параметров тел, находящихся на дне водоемов, состоящим из последовательно соединенных генератора импульсов, электроакустического преобразователя, усилителя, селектора и системы регистрации и обработки данных, и содержащим блок памяти и воспроизведения, входы которого соединены с выходами блоков усилителя и селектора, а выход с системой регистрации и обработки данных, интегратор интенсивности, вход которого соединен с выходом блока памяти и воспроизведения, а выход с входом системы регистрации и обработки данных, при этом устройство дополнительно содержит пороговое устройство, вход которых соединены с выходом блока памяти и воспроизведения, а выход с входом системы регистрации и обработки данных.The problem is solved by a device for determining the parameters of bodies located at the bottom of reservoirs, consisting of a series-connected pulse generator, electro-acoustic transducer, amplifier, selector and a data recording and processing system, and containing a memory and playback unit, the inputs of which are connected to the outputs of the amplifier and selector blocks and the output is with a data recording and processing system, an intensity integrator whose input is connected to the output of the memory and playback unit, and the output with the sys emy registration and data processing, wherein the device further comprises a threshold device having an input connected to the output of the storage unit and play back and output with the input of the registration system and data processing.

Блок-схема заявляемого устройства представлена на фиг.1.A block diagram of the inventive device is presented in figure 1.

Устройство состоит из генератора импульсов (1), электроакустического преобразователя (2), усилителя (3), селектора (4), блока памяти и воспроизведения (5), системы регистрации и обработки данных (6), интегратора интенсивности (7) и порогового устройства (8).The device consists of a pulse generator (1), an electro-acoustic transducer (2), an amplifier (3), a selector (4), a memory and playback unit (5), a data recording and processing system (6), an intensity integrator (7), and a threshold device (8).

Заявляемое устройство работает следующим образом. Генератор электрических импульсов (1) вырабатывает электрические импульсы, которые поступают на вход электроакустического преобразователя (2), например, пьезокерамического или магнитострикционного, преобразующего их в звуковую волну, и посылает ее в воду в направлении дна. Звуковая волна отражается от различных неоднородностей в водной толще и дна и возвращается к электроакустическому преобразователю (2), который преобразует ее в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя (3). Усилитель усиливает этот сигнал и посылает его на селектор (4) и блок памяти и воспроизведения (5). В блоке памяти и воспроизведения (5) в любой момент времени хранится информация о сигнале обратного рассеяния, предшествующего данному моменту времени, с водного слоя, толщина которого определяется задаваемой оператором исследуемой придонной толщиной L. В момент прихода сигнала от дна селектор (4) вырабатывает управляющий сигнал, который подается в блок памяти и воспроизведения (5) и в систему регистрации и обработки данных (6). С приходом управляющего сигнала хранящаяся в блоке памяти и воспроизведения (5) информация поступает одновременно в систему регистрации и обработки данных (6), а также на интегратор интенсивности (7) и пороговое устройство (8), выходы которых соединены с входом системы регистрации и обработки данных (6). Интегратор интенсивности (7) производит операцию возведения в квадрат поступающего сигнала и осуществляет его интегрирование, что соответствует энергии обратного рассеяния в исследуемом придонном слое толщиной L. Пороговое устройство (8) пропускает сигнал, амплитуда которого превышает величину установленного порога U. В системе регистрации и обработки данных (6), помимо отображения в виде эхограммы исследуемого придонного слоя толщины L, выводится непрерывная информация об энергии сигнала обратного рассеяния в исследуемом придонном слое толщиной L, которая пропорциональна объему объектов, находящихся на дне водоемов, а также условное отображение этих объектов. Условное отображение объектов строится путем нанесения зависимости амплитуды сигнала, прошедшего через пороговое устройство, от глубины, и дополнением этой зависимости ее зеркальным отображением.The inventive device operates as follows. The electric pulse generator (1) generates electric pulses that are fed to the input of the electro-acoustic transducer (2), for example, piezoceramic or magnetostrictive, converting them into a sound wave, and sends it to the bottom of the water. The sound wave is reflected from various inhomogeneities in the water column and bottom and returns to the electro-acoustic transducer (2), which converts it into an electrical signal supplied to the input of the amplifier (3). The amplifier amplifies this signal and sends it to the selector (4) and the memory and playback unit (5). Information and information about the backscattering signal preceding a given moment of time from the water layer, the thickness of which is determined by the investigated bottom thickness L. specified by the operator, is stored in the memory and playback unit (5) at any time; At the moment the signal arrives from the bottom, the selector (4) generates a control a signal that is supplied to the memory and playback unit (5) and to the data recording and processing system (6). With the arrival of the control signal, the information stored in the memory and playback unit (5) is simultaneously transmitted to the data recording and processing system (6), as well as to the intensity integrator (7) and the threshold device (8), the outputs of which are connected to the input of the registration and processing system data (6). The intensity integrator (7) performs the operation of squaring the incoming signal and integrates it, which corresponds to the backscattering energy in the studied bottom layer of thickness L. The threshold device (8) transmits a signal whose amplitude exceeds the value of the set threshold U. In the registration and processing system data (6), in addition to displaying in the form of an echogram of the studied bottom layer of thickness L, continuous information about the energy of the backscattering signal in the studied bottom layer is displayed thickness L, which is proportional to the volume of objects located on the bottom of water bodies, as well as conditional display of these objects. The conditional mapping of objects is constructed by plotting the dependence of the amplitude of the signal passing through the threshold device on the depth, and by supplementing this dependence with its mirror image.

Конкретное аппаратурное оформление заявляемого устройства, а именно генератор импульсов (1), электроакустический преобразователь (2), усилитель (3), селектор (4) являются стандартными, и их характеристики определяются поставленной задачей измерения и требуемой точностью.The specific hardware design of the claimed device, namely, a pulse generator (1), an electro-acoustic transducer (2), an amplifier (3), a selector (4) are standard, and their characteristics are determined by the measurement task and the required accuracy.

Интегратор интенсивности (7) и пороговое устройство (8) выполняют на стандартных микросхемах, транзисторах или с использованием обычного микропроцессора.The intensity integrator (7) and the threshold device (8) are performed on standard microcircuits, transistors, or using a conventional microprocessor.

Систему регистрации и обработки (6) данных выполняют, например, с использованием персонального компьютера или на базе обычного микропроцессора.The data recording and processing system (6) is performed, for example, using a personal computer or based on a conventional microprocessor.

Принцип действия заявляемого устройства основан на теоретически определенной авторами закономерности, что профиль интенсивности сигнала от придонного слоя описывает распределение поверхностей объектов, находящихся на дне водоемов, по высотам над дном: на каждом горизонте интенсивность сигнала обратного рассеяния от объектов пропорциональна площади их сечения. Эта закономерность выполняется при условии, что разрешение эхолота по дальности l много меньше высоты исследуемых объектов h₀, а полуширина диаграммы направленности эхолота φ удовлетворяет условию: 1>tgφ>(2h₀/H)^½, где H - расстояние от электроакустического преобразователя до поверхности дна, которое при зондировании с поверхности моря совпадает с глубиной дна (Саломатин А.С., Юсупов В.И., Ли Б.Я. Дистанционные акустические исследования водной толщи и дна океана: аппаратура и методика / Дальневосточные моря России. М.: Наука, 2007. Кн.4: Физические методы исследования. С.87-110). Следовательно, приведенный радиус (радиус окружности, площадь которого равна площади сечения объектов) сечения объектов, находящихся на дне водоемов, пропорционален амплитуде сигнала обратного рассеяния от них.The principle of operation of the inventive device is based on a pattern theoretically determined by the authors that the intensity profile of the signal from the bottom layer describes the distribution of the surfaces of objects located at the bottom of reservoirs over the heights above the bottom: on each horizon, the intensity of the backscattering signal from the objects is proportional to their cross-sectional area. This regularity is satisfied provided that the resolution of the echo sounder in range l is much less than the height of the studied objects h ₀ , and the half-width of the radiation pattern of the echo sounder φ satisfies the condition: 1>tgφ> (2h ₀ / H) ^½ , where H is the distance from the electro-acoustic transducer to the surface bottom, which when sensing from the sea surface coincides with the depth of the bottom (Salomatin A.S., Yusupov V.I., Lee B.Ya. Remote acoustic studies of the water column and bottom of the ocean: equipment and methods / Far Eastern Seas of Russia. M: Science, 2007. Book 4: Physical m vestigation. S.87-110). Therefore, the reduced radius (the radius of a circle whose area is equal to the cross-sectional area of the objects) of the cross section of objects located at the bottom of water bodies is proportional to the amplitude of the backscattering signal from them.

Устройство для определения параметров тел наиболее эффективно использовать в случаях, когда, во-первых, сигнал обратного рассеяния от объектов, расположенных на поверхности дна, существенно ниже сигнала обратного рассеяния от дна и, во-вторых, когда по форме эти объекты являются телами вращения с вертикальной осью. Во втором случае приведенный радиус на определенном расстоянии над дном будет соответствовать реальному радиусу объекта и построенное в системе регистрации и обработки (6) условное отображение такого объекта будет в точности соответствовать его вертикальному сечению.A device for determining the parameters of bodies is most effectively used in cases where, firstly, the backscattering signal from objects located on the bottom surface is significantly lower than the backscattering signal from the bottom and, secondly, when in shape these objects are bodies of revolution with vertical axis. In the second case, the reduced radius at a certain distance above the bottom will correspond to the real radius of the object and the conditional display of such an object constructed in the registration and processing system (6) will exactly correspond to its vertical section.

Для проведения натурных исследований заявляемое устройство предварительно калибруют для определения коэффициента пропорциональности между амплитудой сигнала с выхода порогового устройства и радиусом реального объекта на морском дне. Этот коэффициент заводят в систему регистрации и обработки. В результате проведенной калибровки устройство в любой момент времени выдает информацию об условном отображении объектов, находящихся на дне. В случае, когда физические свойства исследуемых объектов на дне водоемов хорошо известны, калибровку можно заменить расчетом.For field studies, the inventive device is pre-calibrated to determine the coefficient of proportionality between the amplitude of the signal from the output of the threshold device and the radius of a real object on the seabed. This coefficient is entered into the registration and processing system. As a result of the calibration, the device at any time gives information about the conditional display of objects at the bottom. In the case when the physical properties of the studied objects at the bottom of the reservoirs are well known, the calibration can be replaced by calculation.

Натурные испытания заявляемого устройства были проведены в рейсах НИС "Академик М.А.Лаврентьев" во впадине Дерюгина в Охотском море. На выбранном участке дна на глубинах около полутора километров находится участок проявления баритовой минерализации (Астахова Н.В., Липкина М.И., Мельниченко Ю.И. Гидротермальная баритовая минерализация во впадине Дерюгина Охотского моря // Докл. АН СССР. 1987. Т.295. С.212-215). Как показали визуальные наблюдения, а также наблюдения гидролокатором бокового обзора и анализ поднятых драгой образцов, поверхность дна в областях распространения баритовой минерализации покрыта колоннообразными структурами, состоящими в основном из нерастворимых солей бария, - баритовыми постройками с высотой до 20 метров и диаметром до нескольких метров, которые расположены на расстоянии 20-100 м. друг от друга (Обжиров А.И., Деркачев А.Н., Баранов В.Б., Алоизи Дж. и др. Аномалии метана и сопряженные с ними бариты во впадине Дерюгина Охотского моря // Подводные технологии. 2006. №2. С.4-16. Cruise Report: КОМЕХ. RV "Akademik М.А. Lavrentiev" Cruise 29, Leg 1. GEOMAR Report 110. 2003. 190 p.). Поэтому толщина L исследуемого придонного слоя была выбрана равной 20 м.Field tests of the claimed device were carried out on flights of the R / V “Akademik M.A. Lavrentyev” in the Deryugin Depression in the Sea of Okhotsk. On the selected bottom section at depths of about one and a half kilometers there is a site of barite mineralization (Astakhova N.V., Lipkina M.I., Melnichenko Yu.I. Hydrothermal barite mineralization in the Deryugin Basin of the Sea of Okhotsk // Dokl. AN SSSR. 1987. T .295. S.212-215). As visual observations, as well as observations by side-scan sonar and analysis of dredged specimens, showed that the bottom surface in the areas of distribution of barite mineralization is covered with columnar structures consisting mainly of insoluble barium salts - barite structures with a height of up to 20 meters and a diameter of up to several meters, which are located at a distance of 20-100 m from each other (Obzhirov A.I., Derkachev A.N., Baranov V.B., Aloisi J. and others. Methane anomalies and associated barites in the Deryugin depression Okhotsk on the sea // Underwater Technology 2006. №2 S.4-16 Cruise Report:.... KOMEH RV "Akademik MA Lavrentiev" Cruise 29, Leg 1. GEOMAR Report 110. 2003. 190 p).. Therefore, the thickness L of the studied bottom layer was chosen equal to 20 m

Устройство для определения параметров баритовых построек на дне водоемов включало генератор электрических импульсов, который вырабатывал сигналы длительностью 0,8 мс с частотой заполнения 12 кГц, электроакустический преобразователь пьезоэлектрического типа, вмонтированный в дно судна на глубине 4,5 м. ниже ватерлинии. Ультразвуковые сигналы излучались и принимались в вертикальном направлении. Система регистрации и обработки данных выполнена на базе компьютера Silvio с процессором AMD Athlon и звуковой картой Creative Labs. В блоке памяти и воспроизведения запоминалась поступающая информация с исследуемого придонного слоя толщиной 20 м.The device for determining the parameters of barite structures at the bottom of reservoirs included an electric pulse generator that generated signals with a duration of 0.8 ms and a filling frequency of 12 kHz, a piezoelectric type acoustic transducer mounted in the bottom of the vessel at a depth of 4.5 m below the waterline. Ultrasonic signals were emitted and received in the vertical direction. The data recording and processing system is based on a Silvio computer with an AMD Athlon processor and a Creative Labs sound card. In the memory and playback unit, incoming information from the studied bottom layer of 20 m thick was stored.

Калибровка устройства была выполнена на одном из участков баритовой минерализации. Был определен коэффициент пропорциональности между амплитудой сигнала с выхода порогового устройства в вольтах и радиусом баритовых построек на дне в метрах. По амплитуде сигнала над дном в областях без расположенных на дне объектов была определена величина порога U, устанавливаемого в пороговом устройстве.Calibration of the device was performed at one of the barite mineralization sites. A proportionality coefficient was determined between the amplitude of the signal from the output of the threshold device in volts and the radius of barite structures at the bottom in meters. From the amplitude of the signal above the bottom in areas without objects located at the bottom, the value of the threshold U set in the threshold device was determined.

В качестве примера на фиг.2 представлено условное отображение баритовой постройки, зарегистрированной с помощью заявляемого устройства. Видно, что горизонтальные размеры колоннообразной баритовой постройки высотой около 13 м с удалением от дна монотонно уменьшаются от 12 м до 3.8 м на высоте 5 м и 0.6 м на высоте 10 м.As an example, figure 2 presents the conditional display of barite buildings registered using the inventive device. It can be seen that the horizontal dimensions of a columnar barite structure with a height of about 13 m with a distance from the bottom monotonously decrease from 12 m to 3.8 m at a height of 5 m and 0.6 m at a height of 10 m.

Таким образом, заявляемое устройство предоставляет визуальную информацию о геометрических параметрах объектов, находящихся на дне водоемов, что существенно расширяет функциональные возможности устройства.Thus, the claimed device provides visual information about the geometric parameters of objects located at the bottom of reservoirs, which significantly expands the functionality of the device.

Claims

A device for determining the parameters of bodies located at the bottom of reservoirs, consisting of a series-connected pulse generator, electro-acoustic transducer, amplifier, selector and data recording and processing system, and containing a memory and playback unit, the inputs of which are connected to the outputs of the amplifier and selector blocks, and the output - with a data recording and processing system, an intensity integrator whose input is connected to the output of the memory and playback unit, and the output - with the input of the registration and processing system data, characterized in that the device further comprises a threshold device, the input of which is connected to the output of the memory and playback unit, and the output to the input of the data recording and processing system.