RU1801203C - Способ обнаружени волны цунами - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к гидрографии и может быть использовано дл  обнаружени  волн цунами. Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности обнаружени  волны цунами, Способ реализуетс  с помощью устройства, которое содержит генератор 1, излучатель 2, приемник 3, генератор 4 опорного сигнала, аналого-циф- ровые преобразователи 5 и 6, блоки 7 и 8 фильтрации, перемножитель 9, инвертор 10, блок 11 преобразовани  Фурье, блок 12 выделени  максимальных гармоник, арифметический блок 13, блок 14 синхронизации, блок 15 отображени  и блок 16 сигнализации . 1 ил. fe

Description

Изобретение относитс  к гидрографии и может быть использовано дл  обнаружени  волны цунами.

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности обнаружени  волны цунами .

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в известном способе, заключающемс  в излучении и регистрации акустического сигнала, осуществл ют спектральный анализ прин того сигнала и по соотношению амплитуд выделенных спектральных компонент принимают решение об обнаружении волны цунами.

При возникновении волны цунами в районе, где отсутствуют посто нные (или более длиннопериодные)течени , в спектре излученного и затем прин того сигнала с частотой F, уровень основной составл ющей уменьшаетс  и по вл ютс  дополнительные составл ющие на частотах ратных частоте цунами Рц, при этом если индекс модул ции лежит в диапазоне М0 1,5-2,5, максимальной  вл етс  перва  составл юща .

При наличии в районе посто нных либо более длиннопериодных по сравнению с волной цунами течений (например, прилив- но-отливных) с проекцией VT скорости на направление источник приемник до возникновени  волны цунами в спектре прин того сигнала присутствует одна компонента

на частоте F f0 (1 + - ) (обусловленна 

эффектом Доплера) с амплитудой Рп и отно .S(F +FU) шениеВ -V / F , ч имеет малое значеч I ; ние(В « ).

В этом случае при возникновении волны цунами в спектре прин того гидроакустического сигнала помимо основной составл ющей на частоте F с амплитудой Pnlo(Mo) возникают боковые составл ющие на частотах F ± Fu, F ±2FU... с амплитудами Pnh(Mo), Pnl2(M0)... и отношение амплитуд принимает значение

R S(F +FQ И(М0) вS(F ) lo(M0)

которое может достигать значений В 1 и более.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ обнаружени  волны цунами. Устройство содержит

1 - генератор;

2 - излучатель;

3 - приемник;

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

4 - генератор опорного сигнала; 5, 6 - аналого-цифровой преобразователь;

7, 8 - блок фильтрации;

9 - комплексный перемножитель;

10-инвертор;

11 - блок преобразовани  Фурье;

12 - блок выделени  максимальных гармоник;

13 - блок арифметический;

14 - блок синхронизации;

15 - блок отображени ;

16 - блок сигнализации.

Работа устройства осуществл етс  следующим образом.

Генератор 1 выдает электрический сигнал высокостабильной частоты f на излучатель 2, который преобразует электрический сигнал в акустический. Приемник 3 принимает акустический сигнал и преобразует его в электрический, который с выхода приемника поступает на информационный вход первого аналого-цифрового преобразовател  5. Опорный генератор 4 осуществл ет генерацию электрического сигнала частоты f, который с выхода генератора 4 поступает на информационный вход второго аналого- цифрового преобразовател  6. На управл ющие входы аналого-цифровых преобразователей 5 и 6, а также на первые управл ющие входы блоков 7 и 8 фильтрации с первого выхода блока синхронизации 14 поступают пр моугольные импульсы частотой fi 2f (в соответствии с теоремой Котельникова). С выходов аналого-цифровых преобразователей 5 и 6 прин тый и опорный сигналы в цифровом виде поступают на информационные входы соответственно первого 7 и второго 8 блоков фильтрации, в пам ть коэффициентов которых занесены комплексные отсчеты импульсной характеристики узкополосного фильтра, настроенного на частоту F. При f 100 Гц частота дискретизации входных сигналов должна быть fi 200 Гц. Частота дискретизации сигналов на выходе блоков фильтрации определ етс  полосой пропускани  блоков фильтрации F f2 2F (при F 0,1 Гц f 2 0,2 Гц). При этом импульсна  характеристика фильтров блоков фильтрации должна быть аппроксимирована не менее , чем N fi (F 200 Гц) 0,1 Гц 2000 отсчетами.

Таким образом с второго выхода блока синхронизации сигнал синхронизации частотой f2 поступает на вторые входы синхронизации блоков 7 и 8 фильтрации и на вход синхронизации блока 11 преобразовани  Фурье. По этому сигналу с выходных регистров первого и второго выходов первого блока 7 фильтрации реальна  и мнима  части отсчетов отфильтрованного прин того сигнала поступают на первый и второй входы комплексного перемножител  9, на третий и четвертый входы которого поступают со- ответственно реальна  часть и через инвертор 10 мнима  часть отсчетов отфильтрованного опорного сигнала.

Посредством рассмотренной части схемы осуществл етс  перенос спектра прин - того сигнала в низкочастотную область, прореживание отсчетов сигнала, позвол ющее упростить остальную часть устройства и сделать инвариантной к частоте излучаемого сигнала.

С выходов комплексного умножител  реальна  и мнима  части гетеродинирован- ного сигнала поступают на информационные входы блока 11 преобразовани  Фурье. В блоке преобразовани  Фурье N комплек- сных отсчетов гетеродинированого сигнала перевод тс  в N комплексных спектральных отсчетов. В пам ть адресов блока преобразовани  Фурье занесены адреса пам ти отсчетов, где содержатс  спект- ральные отсчеты заданного диапазона частот ()Гц, реальна  и мнима  части которых по синхроимпульсам третьего выхода блока синхронизации поступают на информационные входы блока выделени  максимальных гармоник. В блоке выделени  максимальных гармоник выдел ютс  два локальных максимума

спектра с наибольшей амплитудой. Квадраты амплитуд этих максимумов выдаютс  на вход блока арифметического, где вычисл етс  их отношение, которое сравниваетс  с порогом и подаетс  на блок 15 отображени  (например, самописец). Частичное обновление реализации гетеродинированного сигнала происходит при поступлении очередного отсчета с комплексного перемножител  9, т.е. с частотой fa. При этом происходит обновление спектра на выходе блока 11 преобразовани  Фурье, возобновл етс  работа блока выделени  максимальных гармоник и обновл етс  информаци  на входах блоков отображени  и сигнализации . Выход порогового устройства блока арифметического соединен с устройством 16 сигнализации (звуковой или световой).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ обнаружени  волны цунами, заключающийс  в излучении и приеме акустического сигнала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности обнаружени  волны цунами, определ ют спектр прин того сигнала с диапазоне частот от до Гц, где f-частота излучаемого сигнала, выдел ют две спектральные компоненты максимальной амплитуды и при отношении амплитуд выделенных спектральных компонент от 0,5 до 2,0 принимают решение об обнаружении волны цунами.