RU133504U1

RU133504U1 - DEVICE FOR HYDROACOUSTIC VISUALIZATION OF UNDERWATER SPACE UNDER CONDITIONS OF LIMITED VISIBILITY

Info

Publication number: RU133504U1
Application number: RU2013112196/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Федоренко; Игорь Михайлович Данцевич
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-10-20

Abstract

Устройство гидроакустической визуализации подводного пространства в условиях ограниченной видимости, содержащее последовательно соединенные многоотводную линию задержки, многоканальный усилитель мощности и излучающую антенну, последовательно соединенные приемную антенну и многоканальный усилитель, блок вычисления корреляционной функции, последовательно соединенные кабельную линию связи и блок графического отображения акустического изображения, при этом излучающая и приемная многоэлементные антенные решетки установлены в одной плоскости в виде взаимно перпендикулярных линеек, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, генератор с управляемой частотой и электронный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход ключа соединен с многоотводной линией задержки, последовательно соединенные полосовой фильтр, коммутатор и входной блок, выход которого подключен к первому входу блока вычисления корреляционной функции, второй вход которого подключен к второму выходу генератора с управляемой частотой, режекторный фильтр, информационный вход которого совместно с информационным входом полосового фильтра подключены к выходу многоканального усилителя, управляющие входы полосового и режекторного фильтров соединены с выходом счетчика импульсов, дополнительная линия задержки, вход которой подключен к второму выходу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу режекторного фильтра, последовательно соединенные преобразователь и блок вычитания, вход преобразователя соединен с выходом A device for underwater visualization of underwater space in conditions of limited visibility, comprising a series-connected multi-tap delay line, a multi-channel power amplifier and a radiating antenna, a series-connected receiving antenna and a multi-channel amplifier, a correlation function calculation unit, a cable communication line and an acoustic image graphical display unit, this emitting and receiving multi-element antenna arrays are installed in one th plane in the form of mutually perpendicular rulers, characterized in that a serially connected clock pulse generator, a pulse counter, a generator with a controlled frequency and an electronic key are introduced, the control input of which is connected to the output of the clock generator, and the key output is connected to a multi-tap delay line, in series connected by a bandpass filter, a switch and an input unit, the output of which is connected to the first input of the correlation function calculation unit, the second input of which is connected to the second mu output of the generator with a controlled frequency, a notch filter, the information input of which, together with the information input of the bandpass filter, is connected to the output of the multi-channel amplifier, the control inputs of the bandpass and notch filters are connected to the output of the pulse counter, an additional delay line, the input of which is connected to the second output of the switch, the second the input of which is connected to the output of the notch filter, the converter and the subtraction unit are connected in series, the input of the converter is connected to the output

Description

Полезная модель относится к области гидроакустической техники и может быть использовано в составе оборудования, обеспечивающего получение изображения различных подводных объектов в ультразвуковом поле в условиях ограниченной оптической видимости при наблюдении за подводными техническими сооружениями, работами по их ремонту и обслуживанию, а также всех видах водолазных работ.The utility model relates to the field of hydroacoustic technology and can be used as part of equipment providing images of various underwater objects in an ultrasonic field under conditions of limited optical visibility when observing underwater technical structures, their repair and maintenance, as well as all types of diving operations.

Известно устройство гидроакустической визуализации подводного пространства в условиях ограниченной видимости, содержащее двухмерную антенную приемоизлучающую решетку, многопозиционные переключатели, обеспечивающие переключение режимов приема и передачи акустических колебаний, акустическую линзу, обеспечивающую фокусировку, а также блоки обработки и отображения информации на дисплее (см. «Системы акустического изображения / Под ред. Г.Уэйда. - Л.: Судостроение, 1981. - С.133-134»).A device is known for hydroacoustic visualization of underwater space in conditions of limited visibility, containing a two-dimensional antenna receiving-emitting array, multi-position switches that switch modes of reception and transmission of acoustic vibrations, an acoustic lens that provides focusing, and information processing and display units on the display (see "Acoustic systems Images / Edited by G. Wade. - L .: Shipbuilding, 1981. - S.133-134 ").

Недостатком устройства является плохое качество изображения из-за наличия помех от интерференции сигналов с боковых лепестков, а также искажений сигнала на линзе.The disadvantage of this device is the poor image quality due to the presence of interference from the interference of signals from the side lobes, as well as signal distortion on the lens.

Известно устройство гидроакустической визуализации подводного пространства в условиях ограниченной видимости, содержащее размещенные в герметичном корпусе антенный блок, блок генерации излучаемого сигнала, блок обработки принятого сигнала, а также размещенный в герметичном корпусе блок графического отображения акустического изображения, соединенный кабельной линией связи с выходом блока обработки принятого сигнала, при этом антенный блок содержит жидкостную акустическую линзу, фокусирующую звуковое изображение на вращающуюся линейку электроакустических преобразователей, состоящую из 32 элементов, расположенных по радиусу, причем электроакустические преобразователи одновременно являются излучателями, блок обработки принятого сигнала выполнен в виде электронно-оптического преобразователя, состоящего из 32 светодиодов, расположенных в том же порядке, что и приемные элементы импульсного генератора, а блок графического отображения акустического изображения размещен на маске водолаза (см. «Грегуш П. Звуковидение / Пер. с англ. под ред. В. Д. Света, М. -М: Мир, 1982. - С.168-169»).A device for hydroacoustic visualization of underwater space in conditions of limited visibility, comprising an antenna unit located in a sealed enclosure, a radiated signal generation unit, a received signal processing unit, and an acoustic image graphic display unit located in a sealed enclosure connected by a cable line to the output of the received processing unit signal, while the antenna unit contains a liquid acoustic lens focusing the sound image onto a rotating a number of electro-acoustic transducers, consisting of 32 elements located along the radius, and the electro-acoustic transducers are simultaneously emitters, the received signal processing unit is made in the form of an electro-optical transducer consisting of 32 LEDs arranged in the same order as the receiving elements of a pulse generator, and the graphic display unit of the acoustic image is placed on the mask of the diver (see. "Gregush P. Soundvision / Per. from English under the editorship of V. D. Sveta, M.-M: Mir, 1982. - S.168-169 ").

Недостатком устройства является плохое качество изображения из-за наличия помех от интерференции сигналов с боковых лепестков и от вращающихся деталей, а также искажений сигнала на линзе.The disadvantage of this device is the poor image quality due to the presence of interference from the interference of signals from the side lobes and from rotating parts, as well as distortion of the signal on the lens.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является устройство гидроакустической визуализации подводного пространства в условиях ограниченной видимости, содержащее размещенные в герметичном корпусе антенный блок, блок генерации излучаемого сигнала, блок обработки принятого сигнала, а также размещенный в герметичном корпусе блок графического отображения акустического изображения, соединенный кабельной линией связи с выходом блока обработки принятого сигнала, при этом антенный блок содержит установленные в одной плоскости перпендикулярно продольной оси герметичного корпуса излучающую и приемную многоэлементные решетки в виде взаимно перпендикулярных линеек, блок генерации излучаемого сигнала содержит последовательно соединенные генератор, многоотводную линию задержки и многоканальный усилитель, выход которого соединен с излучающей многоэлементной решеткой, блок обработки принятого сигнала содержит последовательно соединенные с выходом приемной антенной решетки приемный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, формирователь характеристик направленности и блок вычисления корреляционной функции, второй вход которого подключен к выходу генератора, а блок графического отображения акустического изображения содержит видеоконтроллер, соединенный кабельной линией связи с выходом блока вычисления корреляционной функции, графический дисплей, соединенный с выходом видеоконтроллера, и пульт управления, подключенный к входу видеоконтроллера.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention (prototype) is a device for hydroacoustic visualization of underwater space in conditions of limited visibility, containing an antenna unit located in a sealed enclosure, a radiated signal generation unit, a received signal processing unit, as well as a unit located in a sealed enclosure graphic display of the acoustic image connected by a cable line to the output of the received signal processing unit, at The antenna unit contains emitting and receiving multi-element arrays installed in one plane perpendicular to the longitudinal axis of the sealed enclosure in the form of mutually perpendicular arrays, the emitted signal generation unit contains a series-connected generator, a multi-tap delay line and a multi-channel amplifier, the output of which is connected to the radiating multi-element array, the processing unit the received signal contains a receiving amplifier in series with the output of the receiving antenna array; a digital converter, a directional characteristics generator and a correlation function calculation unit, the second input of which is connected to the generator output, and the acoustic image graphic display unit contains a video controller connected by a cable line to the output of the correlation function calculation unit, a graphic display connected to the output of the video controller, and control panel connected to the input of the video controller.

Недостатком прототипа является большая погрешность измерения дистанций до подводного объекта вследствие наложения эхо-сигналов, отраженных от разноудаленных элементов объекта.The disadvantage of the prototype is the large error in measuring distances to the underwater object due to the superposition of echo signals reflected from the different elements of the object.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения дистанции от устройства до подводного объекта.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the distance from the device to the underwater object.

Этот результат достигается тем, что в устройство гидроакустической визуализации подводного пространства в условиях ограниченной видимости, содержащее многоотводную линию задержки, многоканальный усилитель мощности, излучающую и приемную антенны, многоканальный усилитель, блок вычисления корреляционной функции, кабельную линию связи и блок графического отображения акустического изображения, введены дополнительно:This result is achieved in that in a device for hydroacoustic visualization of underwater space in conditions of limited visibility, comprising a multi-tap delay line, a multi-channel power amplifier, a radiating and receiving antenna, a multi-channel amplifier, a correlation function calculation unit, a cable communication line and an acoustic image graphical display unit, are introduced additionally:

генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, генератор с управляемой частотой и электронный ключ - для последовательного формирования зондирующих сигналов с различными частотами;a clock pulse generator, a pulse counter, a generator with a controlled frequency and an electronic key - for the sequential formation of sounding signals with different frequencies;

полосовой и режекторный фильтры, коммутатор, входной блок, дополнительная линия задержки, преобразователь и блок вычитания - для выделения отраженных от элементов объекта эхо-сигналов различных частот и предотвращения их наложения в блоке вычисления корреляционной функции.band-pass and notch filters, commutator, input unit, additional delay line, converter, and subtraction unit - for extracting echoes of various frequencies reflected from the object elements and preventing their overlapping in the correlation function calculation unit.

Предлагается устройство гидроакустической визуализации подводного пространства в условиях ограниченной видимости, содержащее последовательно соединенные многоотводную линию задержки, многоканальный усилитель мощности и излучающую антенну, последовательно соединенные приемную антенну и многоканальный усилитель, блок вычисления корреляционной функции, последовательно соединенные кабельную линию связи и блок графического отображения акустического изображения, при этом излучающая и приемная многоэлементные антенные решетки установлены в одной плоскости в виде взаимно перпендикулярных линеек. Согласно полезной модели в устройство введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, генератор с управляемой частотой и электронный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход ключа соединен с многоотводной линией задержки, последовательно соединенные полосовой фильтр, коммутатор и входной блок, выход которого подключен к первому входу блока вычисления корреляционной функции, второй вход которого подключен к второму выходу генератора с управляемой частотой, режекторный фильтр, информационный вход которого совместно с информационным входом полосового фильтра подключены к выходу многоканального усилителя, управляющие входы полосового и режекторного фильтров соединены с выходом счетчика импульсов, дополнительная линия задержки, вход которой подключен к второму выходу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу режекторного фильтра, последовательно соединенные преобразователь и блок вычитания, вход преобразователя соединен с выходом блока вычисления корреляционной функции, первый выход дополнительной линии задержки соединен с вторым входом входного блока, а второй выход дополнительной линии задержки соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого подключен к кабельной линии связи.A device is proposed for hydroacoustic visualization of the underwater space in conditions of limited visibility, comprising a series-connected multi-tap delay line, a multi-channel power amplifier and a radiating antenna, a series-connected receiving antenna and a multi-channel amplifier, a correlation function calculation unit, a cable communication line and an acoustic image graphical display unit, while emitting and receiving multi-element antenna arrays updated in one plane in the form of mutually perpendicular rulers. According to a utility model, a serial clock generator, a pulse counter, a controlled frequency generator and an electronic key are inserted into the device, the control input of which is connected to the output of the clock generator, and the key output is connected to a multi-tap delay line, a band-pass filter, a switch and an input a unit whose output is connected to the first input of the correlation function calculation unit, the second input of which is connected to the second output of the generator with controlled By the way, a notch filter, the information input of which, together with the information input of the bandpass filter, is connected to the output of a multi-channel amplifier, the control inputs of the bandpass and notch filters are connected to the output of the pulse counter, an additional delay line, the input of which is connected to the second output of the switch, the second input of which is connected to the output a notch filter, a converter and a subtraction unit connected in series, the input of the converter is connected to the output of the correlation function calculation unit ktsii, the first additional output delay line connected to the second input of the input block and the second output of the additional delay line is connected to a second input of the subtracting unit, whose output is connected to the cable link.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг.1 показана структурная схема устройства гидроакустической визуализации подводного пространства в условиях ограниченной видимости.Figure 1 shows a structural diagram of a device for sonar imaging of underwater space in conditions of limited visibility.

Устройство гидроакустической визуализации подводного пространства в условиях ограниченной видимости содержит генератор тактовых импульсов 1, счетчик импульсов 2, генератор с управляемой частотой 3, ключ 4, многоотводную линию задержки 5, многоканальный усилитель мощности 6, излучающую антенну 7, приемную антенну 8, многоканальный усилитель 9, полосовой фильтр 10, режекторный фильтр 11, коммутатор 12, входной блок 13, блок вычисления корреляционной функции 14, дополнительную линию задержки 15, преобразователь 16, блок вычитания 17, кабельную линию связи 18, блок графического отображения акустического изображения 19.The device for hydro-acoustic visualization of the underwater space in conditions of limited visibility contains a clock pulse generator 1, a pulse counter 2, a generator with a controlled frequency 3, a key 4, a multi-tap delay line 5, a multi-channel power amplifier 6, a radiating antenna 7, a receiving antenna 8, a multi-channel amplifier 9, band-pass filter 10, notch filter 11, switch 12, input unit 13, correlation function calculation unit 14, additional delay line 15, converter 16, subtraction unit 17, cable line ide 18, a graphical display unit of the acoustic image 19.

На фиг.2 приведен пример конфигурации подводного объекта с различными удалениями (дистанциями) r_i его элементов от антенного блока устройства (в составе излучающей и приемной многоэлементных антенных решеток).Figure 2 shows an example of the configuration of an underwater object with different distances (distances) r _{i of} its elements from the antenna unit of the device (as part of the emitting and receiving multi-element antenna arrays).

На фиг.3 представлены временные диаграммы сигналов, сформированных генератором с управляемой частотой (а), излучаемых антенной решеткой (б), а также отраженных от элементов объекта и поступивших в приемную антенну (в). При этом временные задержки отраженных эхо-сигналов t_i соответствуют конфигурации объекта, представленной на фиг.2. Иллюстрация наложения эхо-сигналов представлена на фиг.3, в (в пределах третьего и пятого временных окон).Figure 3 presents the timing diagrams of the signals generated by the generator with a controlled frequency (a) emitted by the antenna array (b), as well as reflected from the elements of the object and received in the receiving antenna (c). Moreover, the time delay of the reflected echo signals t _i correspond to the configuration of the object shown in figure 2. An illustration of the echo overlay is shown in FIG. 3, c (within the third and fifth time windows).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Генератор тактовых импульсов 1 формирует последовательность импульсов с периодом следования Т, поступающие на вход счетчика импульсов 2. Результаты подсчета импульсов в виде кодовой комбинации с выхода счетчика 2 подаются на вход генератора 3 для управления частотой формируемого сигнала (см. фиг.3, а).The clock pulse generator 1 generates a sequence of pulses with a repetition period T supplied to the input of the pulse counter 2. The results of the pulse counting in the form of a code combination from the output of the counter 2 are fed to the input of the generator 3 to control the frequency of the generated signal (see Fig. 3, a).

С первого выхода генератора 3 сформированный сигнал заданной частоты f_i через электронный ключ 4, открываемый тактовым импульсом с генератора 1 на время t_П<T, поступает на вход многоотводной линии задержки 5 и далее к многоканального усилителя мощности 6 (см. фиг.3, б).From the first output of the generator 3, the generated signal of a given frequency f _i through the electronic key 4, opened by a clock pulse from the generator 1 for a time t _P <T, is fed to the input of the multi-tap delay line 5 and then to the multi-channel power amplifier 6 (see Fig. 3, b)

С выхода усилителя 6 сигнал поступает к элементам излучающей антенны 7. В результате сложения в воде акустических сигналов, излученных всеми элементами антенны, формируется луч, узкий в плоскости, проходящей через линию излучающей антенны 7, и широкий в перпендикулярной плоскости. Угол наклона луча относительно линии антенны зависит от сигнала на выходе многоотводной линии задержки 5. Путем изменения этих времен и соответствующих частот сигнала при каждом последующем облучении осуществляется последовательное сканирование пространства в заданном секторе углов.From the output of amplifier 6, the signal goes to the elements of the radiating antenna 7. As a result of the addition of the acoustic signals emitted by all elements of the antenna in water, a beam is formed that is narrow in a plane passing through the line of the radiating antenna 7 and wide in a perpendicular plane. The angle of inclination of the beam relative to the antenna line depends on the signal at the output of the multi-tap delay line 5. By changing these times and the corresponding signal frequencies for each subsequent irradiation, a sequential scanning of the space in a given sector of angles is carried out.

Элементы приемной антенны 8 располагаются вдоль прямой линии, перпендикулярной линии элементов излучающей антенны 7. Характеристика направленности такой антенны имеет малую ширину в плоскости, проходящей через линию антенны, и большую в перпендикулярной плоскости. При формировании веера характеристик направленности приемной антенны 8 осуществляется параллельный обзор пространства вдоль всего сектора облучения. Обзор пространства по третьей координате - дистанции осуществляется путем вычисления корреляционной функции принятого сигнала с опорным.The elements of the receiving antenna 8 are located along a straight line perpendicular to the line of the elements of the radiating antenna 7. The directivity of such an antenna has a small width in the plane passing through the antenna line and a large one in the perpendicular plane. When forming a fan of directivity characteristics of the receiving antenna 8, a parallel survey of the space along the entire irradiation sector is carried out. The space is surveyed by the third coordinate — the distance — by calculating the correlation function of the received signal with the reference one.

После каждого облучения отраженные эхо-сигналы от элементов подводных объектов, находящихся в области облучения, принимаются элементами приемной антенны 8 и поступают на многоканальный усилитель 9, к выходу которого параллельно подключены полосовой фильтр 10 и режекторный фильтр 11 (см. фиг.2 и 3, в). Частоты настройки данных фильтров определяются по кодовой комбинации, подаваемой с выхода счетчика 2 на управляющие входы фильтров 10 и 11.After each irradiation, the reflected echo signals from elements of underwater objects located in the irradiation region are received by the elements of the receiving antenna 8 and fed to a multi-channel amplifier 9, the output of which is connected in parallel to a band-pass filter 10 and a notch filter 11 (see Figs. 2 and 3, at). The frequency settings of these filters are determined by the code combination supplied from the output of the counter 2 to the control inputs of the filters 10 and 11.

Если принятый (отраженный от объекта) эхо-сигнал находится в своем «временном окне», т.е. имеет ту же частоту, что и частота сигнала, формируемого на данный момент генератором 3, то он проходит через полосовой фильтр 10 и поступает на первый вход коммутатора 12. Если принятый эхо-сигнал отражен от удаленного элемента подводного объекта, т.е. соответствует предыдущему «временному окну», то его частота отличается от частоты настройки полосового фильтра 10. В этом случае принятый сигнал пройдет через режекторный фильтр 11 на второй вход коммутатора 12.If the received (reflected from the object) echo is in its “time window”, i.e. has the same frequency as the frequency of the signal currently being generated by the generator 3, then it passes through the bandpass filter 10 and is fed to the first input of the switch 12. If the received echo signal is reflected from a remote element of the underwater object, i.e. corresponds to the previous "time window", then its frequency differs from the tuning frequency of the band-pass filter 10. In this case, the received signal passes through the notch filter 11 to the second input of the switch 12.

Коммутатор 12 предотвращает наложение отраженных эхо-сигналов различной частоты (см. фиг.3, в - позиции временные окон 3 и 5). Для первого из поступивших на его входы эхо-сигналов коммутатор 12 обеспечивает коммутацию выхода соответствующего фильтра с сигналом (полосового 10 либо режекторного 11) с первым входом блока 13, пройдя который эхо-сигнал поступает на первый вход блока вычисления корреляционной функции 14.The switch 12 prevents the overlap of the reflected echo signals of different frequencies (see figure 3, in the position of the temporary windows 3 and 5). For the first of the echo signals received at its inputs, the switch 12 provides switching of the output of the corresponding filter with the signal (band-pass 10 or notch 11) with the first input of block 13, after which the echo signal is fed to the first input of the correlation function calculation unit 14.

Если до окончания прохождения сигнала одной из частот через блоки 12-13-14 на выходе второго фильтра (режекторного 11 либо полосового 10) появится сигнал другой частоты, то коммутатор 12 обеспечит тракт его прохождения на вход дополнительной линии задержки 15. Через временной интервал, равный длительности сканирующих сигналов t_П, задержанный сигнал с первого выхода линии задержки 15 подается через второй вход блока 13 на первый вход блока вычисления корреляционной функции 14. Входной блок 13 обеспечивает развязку выходов блоков 12 и 15.If before the end of the passage of the signal of one of the frequencies through the blocks 12-13-14 at the output of the second filter (notch 11 or band-pass 10) a signal of a different frequency appears, then the switch 12 will provide a path for its passage to the input of the additional delay line 15. After a time interval equal to the duration of the scanning signals t _P , the delayed signal from the first output of the delay line 15 is fed through the second input of block 13 to the first input of the correlation function calculation unit 14. Input block 13 provides isolation of the outputs of blocks 12 and 15.

На второй вход блока вычисления корреляционной функции 14 подается опорный сигнал с второго выхода генератора 3.The second input of the correlation function calculation unit 14 is supplied with a reference signal from the second output of the generator 3.

На выходе блока вычисления корреляционной функции 14 формируется совокупность оценок мощности эхо-сигнала с каждого элементарного участка озвучиваемого пространства. Устройство за каждый цикл работы производит обзор окружающего подводного пространства по всем трем координатам в пределах заданных границ. При этом дистанция от антенного блока устройства до объекта отражения эхо-сигнала определяется по значению отсчета корреляционной функции на выходе блока 14: чем больше дистанция r_i тем больше время t_i - задержки отраженного эхо-сигнала относительно переданного сигнала, а соответственно меньше значение отсчета корреляционной функции. Преобразователь 16, подключенный к выходу блока вычисления корреляционной функции 14, обеспечивает преобразование напряжения, соответствующего значению отсчета корреляционной функции (в момент окончания периода опорного сигнала, сформированного генератором 3), в цифровой сигнал, соответствующий дистанции до исследуемого объекта (элемента объекта).At the output of the correlation function calculation unit 14, a set of estimates of the echo signal power from each elementary portion of the voiced space is formed. The device for each cycle of work produces an overview of the surrounding underwater space in all three coordinates within the specified boundaries. In this case, the distance from the antenna unit of the device to the echo reflection object is determined by the value of the correlation function reading at the output of block 14: the greater the distance r _i , the longer the time t _i is the delay of the reflected echo signal relative to the transmitted signal, and accordingly the correlation functions. A converter 16 connected to the output of the correlation function calculation unit 14 converts the voltage corresponding to the reference value of the correlation function (at the end of the reference signal period generated by the generator 3) into a digital signal corresponding to the distance to the object under study (object element).

Если принятый эхо-сигнал находится в своем «временном окне», т.е. его частота совпадает с частотой опорного сигнала и он прошел через полосовой фильтр 10, то значение отсчета корреляционной функции на выходе блока 14 определяется величиной задержки t_i принятого (отраженного от объекта) эхо-сигнала по отношению к опорному сигналу (с выхода генератора 3), а также степенью ослабления мощности отраженного сигнала.If the received echo is in its “time window”, i.e. its frequency coincides with the frequency of the reference signal and it passed through a band-pass filter 10, then the reference value of the correlation function at the output of block 14 is determined by the delay t _{i of the} received (reflected from the object) echo signal with respect to the reference signal (from the output of generator 3), as well as the degree of attenuation of the power of the reflected signal.

Если объект отражения находится на значительном удалении от устройства, то частота принятого отраженного эхо-сигнала может не совпадать с частотой опорного сигнала и данный сигнал проходит через режекторный фильтр 11. В этом случае значение уровня отсчета корреляционной функции в блоке 14 зависит как от задержки t_i принятого (отраженного от объекта) эхо-сигнала, так и от разности частот Δf_i=f_i-f_i-1 принятого и опорного сигналов. В случае, если эхо-сигнал находился в дополнительной линии задержки 15, то с его второго выхода поступает информация о времени задержки t_П в блок вычитания 17, подключенного к выходу преобразователя 16, с целью коррекции результата измерения дистанции до объекта.If the reflection object is located at a considerable distance from the device, the frequency of the received reflected echo may not coincide with the frequency of the reference signal and this signal passes through the notch filter 11. In this case, the value of the reference level of the correlation function in block 14 depends on the delay t _i the received (reflected from the object) echo signal, and the frequency difference Δf _i = f _i -f _{i-1 of the} received and reference signals. If the echo signal was in the additional delay line 15, then information about the delay time t _P is sent from its second output to the subtraction unit 17 connected to the output of the transducer 16 in order to correct the result of measuring the distance to the object.

Полученные оценки эхо-сигнала по кабельной линии связи 18 поступают на блок графического отображения акустического изображения 19, состав и структура которого представлены в прототипе.The obtained estimates of the echo signal on the cable communication line 18 are sent to the graphic display unit of the acoustic image 19, the composition and structure of which are presented in the prototype.

В частном случае возможно размещение устройства на шлеме водолаза, что позволяет изменять направление наблюдения путем поворота корпуса, освобождая при этом руки для выполнения необходимых действий.In the particular case, it is possible to place the device on the diver's helmet, which allows you to change the direction of observation by turning the case, while freeing your hands to perform the necessary actions.

Таким образом, предлагаемое в рамках полезной модели устройство позволяет повысить точность определения дистанции от антенн до подводного объекта за счет формирования зондирующих сигналов с различными частотами и выделения различными фильтрами отраженных от элементов объекта эхо-сигналов с коммутацией трактов их обработки, что предотвращает наложение эхо-сигналов в блоке вычисления корреляционной функции.Thus, the device proposed in the framework of the utility model makes it possible to increase the accuracy of determining the distance from the antennas to the underwater object by generating probing signals with different frequencies and highlighting the echo signals with switching of the processing paths reflected from the object elements by various filters, which prevents the overlapping of echo signals in the unit for calculating the correlation function.

Claims

A device for underwater visualization of underwater space in conditions of limited visibility, comprising a series-connected multi-tap delay line, a multi-channel power amplifier and a radiating antenna, a series-connected receiving antenna and a multi-channel amplifier, a correlation function calculation unit, a cable communication line and an acoustic image graphical display unit, this emitting and receiving multi-element antenna arrays are installed in one th plane in the form of mutually perpendicular rulers, characterized in that a serially connected clock pulse generator, a pulse counter, a generator with a controlled frequency and an electronic key are introduced, the control input of which is connected to the output of the clock generator, and the key output is connected to a multi-tap delay line, in series connected by a bandpass filter, a switch and an input unit, the output of which is connected to the first input of the correlation function calculation unit, the second input of which is connected to the second mu output of the generator with a controlled frequency, a notch filter, the information input of which, together with the information input of the bandpass filter, is connected to the output of the multi-channel amplifier, the control inputs of the bandpass and notch filters are connected to the output of the pulse counter, an additional delay line, the input of which is connected to the second output of the switch, the second the input of which is connected to the output of the notch filter, the converter and the subtraction unit are connected in series, the input of the converter is connected to the output of the correlation function calculation unit, the first output of the additional delay line is connected to the second input of the input unit, and the second output of the additional delay line is connected to the second input of the subtraction unit, the output of which is connected to the cable communication line.