RU147257U1 - Гидрологический зонд для измерения скорости звука в море - Google Patents
Гидрологический зонд для измерения скорости звука в море Download PDFInfo
- Publication number
- RU147257U1 RU147257U1 RU2014109527/28U RU2014109527U RU147257U1 RU 147257 U1 RU147257 U1 RU 147257U1 RU 2014109527/28 U RU2014109527/28 U RU 2014109527/28U RU 2014109527 U RU2014109527 U RU 2014109527U RU 147257 U1 RU147257 U1 RU 147257U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- analog
- output
- digital converter
- input
- amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
1. Гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море, содержащий автономный источник питания, кварцевый генератор, электрически связанные импульсный генератор, цилиндрический пьезоэлектрический преобразователь и усилитель принятого сигнала, последовательно электрически соединенные усилитель мощности и гидроакустический излучатель, отличающийся тем, что введены аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер, первый вход аналого-цифрового преобразователя подключён к выходу усилителя принятого сигнала, а выходы кварцевого генератора и аналого-цифрового преобразователя подсоединены к соответствующим входам микроконтроллёра, первый выход которого подключён к входу импульсного генератора, второй выход подсоединён ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, а третий выход микроконтроллёра электрически связан с входом усилителя мощности.2. Гидроакустический зонд по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно введена схема включения автономного источника питания.
Description
Полезная модель относится к акустическим измерениям и может быть использована для измерения вертикального распределения скорости звука в море с передачей измерительной информации на судно по гидроакустическому каналу связи.
Известны зонды для измерения вертикального распределения скорости звука в море с передачей измерительной информации на судно по гидроакустическому каналу связи (гидроакустические зонды).
В книге [1] дано описание погружаемого в море на кабель-тросе гидроакустического зонда, состоящего из частотных датчиков скорости звука и глубины, формирователя сигнала излучения, усилителя мощности и гидроакустического излучателя. Излучаемый гидроакустическим излучателем сигнал представляет сумму трех сигналов: стабилизированной кварцем несущей частоты и двух сигналов, частота которых однозначно зависит от значения измеряемой скорости звука и гидростатического давления соответственно.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются необходимость использования палубного оборудования для погружения и подъема зонда на тросе, невозможность измерять таким зондом на ходу судна, а также малая точность, обусловленная излучением непрерывных аналоговых акустических сигналов зонда, мешающих нормальному функционированию его датчика скорости звука и имеющих низкую помехоустойчивость приема.
Гидроакустический зонд одноразового использования по патенту США [2] содержит герметичный контейнер с импульсно-циклическим датчиком скорости звука, датчиком глубины (гидростатического давления), амплитудным модулятором, генератором фиксированной частоты, усилителем мощности, гидроакустическим излучателем и автономным источником питания.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются сложность конструкции и большая стоимость одноразового гидрологического зонда, а также малая точность, обусловленная излучением непрерывных аналоговых акустических сигналов зонда, мешающих нормальному функционированию его датчика скорости звука и имеющих низкую помехоустойчивость приема.
Наиболее близким по совокупности признаков и технической сущности к предлагаемой полезной модели является гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море по авторскому свидетельству СССР [3], состоящий из импульсно-циклического датчика скорости звука, задающего генератора, преобразователя частотного сигнала датчика в двоичный код, акустического передатчика и автономного источника питания. Датчик скорости звука включает в себя последовательно электрически связанные импульсный генератор, цилиндрический пьезоэлектрический преобразователь и усилитель принятого сигнала. Задающий генератор состоит из последовательно электрически соединенных кварцевого генератора фиксированной частоты, первого и второго делителей частоты и элемента задержки. Преобразователь частотного сигнала датчика скорости звука в двоичный код выполнен из последовательно соединенных вычитающего устройства, временного селектора, двоичного счетчика и сдвигового регистра, последовательно соединенных формирователя интервала отсчетов, формирователя маркерного сигнала и формирователя сигнала параллельной записи. Акустический передатчик включает в себя импульсный амплитудный модулятор, усилитель мощности и гидроакустический излучатель.
Гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море излучает импульсный цифровой акустический радиосигнал и поэтому у него отсутствуют недостатки, характерные для зондов с аналоговым излучающим сигналом.
Причинами, препятствующей достижению технического результата, является низкая точность измерения скорости звука, вследствие использования импульсно-циклического датчика скорости звука с цилиндрическим акустическим преобразователем при наличии в его рабочей внутренней полости многократных отражений акустического сигнала, которые мешают приему полезного сигнала, повышенная стоимость одноразового гидроакустического зонда из-за сложности его задающего генератора и преобразователя частотного сигнала датчика скорости звука в двоичный код, выполненных из большого количества отдельных цифровых и логических микросхем.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемой полезной модели, состоит в повышении точности измерения скорости звука, значительном упрощении выполнения электронной части зонда и уменьшении его стоимости.
Для достижения технического результата в предлагаемом гидроакустическом зонде для измерения скорости звука в море введены аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер, вход аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу усилителя принятого сигнала, а выходы кварцевого генератора и аналого-цифрового преобразователя подсоединены к соответствующим входам микроконтроллера, первый выход которого подключен к входу импульсного генератора, а второй его выход электрически связан с входом усилителя мощности. Дополнительно введена схема включения автономного источника питания.
Сущность изобретения поясняется фигурой 1, на которой представлена структурная схема гидроакустического зонда для измерения скорости звука в море. Гидроакустический зонд содержит: микроконтроллер 1; импульсный генератор 2; цилиндрический акустический преобразователь 3; усилитель 4; аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5; усилитель мощности 6; гидроакустический излучатель 7; кварцевый генератор 8; автономный источник питания 9; схему включения источника питания 10; контакт схемы включения источника питания 11.
Гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море функционирует следующим образом.
После сброса зонда в воду по команде микроконтроллера 1 с выхода импульсного генератора 2 на обратимый цилиндрический акустический преобразователь 3 подается электрический видеоимпульс. Цилиндрический пьезоэлемент преобразователя 3 ударно возбуждается по толщине стенки. Соответствующий акустический радиоимпульс распространяется в воде, заполняющей внутреннюю полость цилиндра, до противоположного участка внутренней поверхности, где отражается и возвращается обратно. Данный процесс отражений повторяется многократно.
С выхода цилиндрического пьезоэлемента принятый и преобразованный в электрический радиоимпульс через усилитель 4 поступает на вход АЦП 5, который микроконтроллером 1 включается через время t1 после момента излучения импульса, и до момента времени t2 производится оцифровка сигналов с выхода усилителя и передача его в микропроцессор 1. Интервалы времени t1 и t2 определяются как t1=n·d/C1 и t2=n·d/C2, где d - внутренний диаметр цилиндрического пьезоэлемента акустического преобразователя, n - число используемых отражений акустического импульса при его распространении в воде во внутренней полости цилиндра, C1≈1600 м/с - максимальное для данного датчика измеряемое значение скорости звука в воде,C2≈1400 м/с - значение скорости звука немного меньшее, чем минимально возможное ее значение в воде (~1402 м/с).
Для обеспечения процесса полного затухания отражений акустических импульсов, излучение радиоимпульсов производится с периодом следования, которое значительно больше значения времени t2.
В промежутке времени от t1 до t2 микроконтроллер 1 определяет время прихода с принятого радиоимпульса и по нему находит измеренное значение скорости звука в воде по формуле CИ=n·d/TC, которое запоминается. Далее микроконтроллер 1 вырабатывает цифровой электрический радиосигнал, соответствующий измеренному значению скорости звука CИ, который через усилитель мощности 6 подается на гидроакустический излучатель зонда 7. Данные о значении скорости звука передаются сразу после окончания цикла измерения и не создают нежелательных акустических помех. Работа всех цифровых схем синхронизируется кварцевым генератором 8.
В зонде размещен выключенный в исходном состоянии автономный источник питания 9. Его включение осуществляется схемой включения источника питания 10, имеющей выходящий наружу изолированный от корпуса зонда контакт 11. При погружении зонда в морскую воду контакт 11 электрически соединяется через малое сопротивление соленой воды с металлическим корпусом зонда, при этом срабатывает схема 10, которая включает автономный источник питания 9, подающий на все электронные элементы зонда электрическое напряжение UП.
В предлагаемом гидроакустическом зонде для измерения скорости звука в море всего две микросхемы - АЦП и микроконтроллера функционально заменяют большое количества отдельных цифровых и логических микросхем, используемых в зонде - прототипе. То есть зонд, выполненный по предлагаемой полезной модели значительно проще, а значит и дешевле зонда - прототипа.
Принцип измерения скорости звука в воде в предлагаемом зонде основан на прямом импульсном методе, который позволяет при наличии микроконтроллера использовать n многократных отражений акустического импульса во внутренней полости цилиндрического пьезоэлемента и, следовательно в n раз по сравнению с прототипом уменьшить погрешность измерения скорости звука.
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
1. Комляков В.А. Корабельные средства измерения скорости звука и моделирования акустических полей в океане. СПб.: Наука. 2003. 357 с.
2. Pat. 3341808 USA. C1. 340-5. Telemetering apparatus / Levin M., Stahl R.A. Filed 12.10.1965. Publ. 12.09.1967.
3. A.c. 1770770 СССР. G01H 5/00. Акустический зонд для измерения скорости звука в море / Попов Е.Д., Матвеев М.В. Заявл. 11.01.1990. Опубл. 23.10.1992. БИ №39.
Claims (2)
1. Гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море, содержащий автономный источник питания, кварцевый генератор, электрически связанные импульсный генератор, цилиндрический пьезоэлектрический преобразователь и усилитель принятого сигнала, последовательно электрически соединенные усилитель мощности и гидроакустический излучатель, отличающийся тем, что введены аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер, первый вход аналого-цифрового преобразователя подключён к выходу усилителя принятого сигнала, а выходы кварцевого генератора и аналого-цифрового преобразователя подсоединены к соответствующим входам микроконтроллёра, первый выход которого подключён к входу импульсного генератора, второй выход подсоединён ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, а третий выход микроконтроллёра электрически связан с входом усилителя мощности.
2. Гидроакустический зонд по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно введена схема включения автономного источника питания.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014109527/28U RU147257U1 (ru) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Гидрологический зонд для измерения скорости звука в море |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014109527/28U RU147257U1 (ru) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Гидрологический зонд для измерения скорости звука в море |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU147257U1 true RU147257U1 (ru) | 2014-10-27 |
Family
ID=53384395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014109527/28U RU147257U1 (ru) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Гидрологический зонд для измерения скорости звука в море |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU147257U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2599916C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море |
| RU195884U1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-02-07 | Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" | Корабельное устройство приемо-передачи информации и подачи питания на измерительный зонд |
-
2014
- 2014-03-12 RU RU2014109527/28U patent/RU147257U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2599916C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море |
| RU195884U1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-02-07 | Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" | Корабельное устройство приемо-передачи информации и подачи питания на измерительный зонд |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2591321B1 (en) | Calibration of a distance measuring device | |
| RU2017113095A (ru) | Мультипараметрический волноводный радарный зонд | |
| RU2014109546A (ru) | Способ определения уровня наполнения резервуара | |
| NO126773B (ru) | ||
| RU2599916C1 (ru) | Гидроакустический зонд для измерения скорости звука в море | |
| RU147257U1 (ru) | Гидрологический зонд для измерения скорости звука в море | |
| JPS585387B2 (ja) | ソクドソクテイソウチ | |
| RU2346295C1 (ru) | Активный гидролокатор | |
| RU2581416C1 (ru) | Способ измерения скорости звука | |
| RU75061U1 (ru) | Активный гидролокатор | |
| RU2510608C1 (ru) | Способ измерения толщины льда с подводного носителя | |
| RU2545326C1 (ru) | Активный гидролокатор | |
| RU2543674C1 (ru) | Активный гидролокатор | |
| RU2545065C2 (ru) | Способ измерения скорости звука в воде | |
| RU2593622C1 (ru) | Способ измерения радиальной скорости объекта по его шумоизлучению | |
| RU68148U1 (ru) | Ультразвуковой расходомер | |
| RU2681259C2 (ru) | Двухкоординатный эхолот | |
| RU2773980C1 (ru) | Метод измерения скорости звука в жидкости | |
| RU168083U1 (ru) | Акустический волнограф | |
| RU156050U1 (ru) | Устройство для съемки рельефа дна акватории с управляемой шкалой дальности | |
| RU2545067C1 (ru) | Активный гидролокатор | |
| RU125726U1 (ru) | Гидролокатор бокового обзора со сверхширокополосным зондирующим сигналом | |
| RU206988U1 (ru) | Однолучевой навигационно-промерный многочастотный эхолот | |
| Wang et al. | Transmitting Waveforms Ambiguity Function based Complementary Coding in Broadband Acoustic Doppler Current Profiler | |
| RU151224U1 (ru) | Активный эхо-импульсный локатор |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160313 |