RU1818608C - Эхоледомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к акустическим локационным системам, предназначенным дл  обнаружени  льда на поверхности воды, измерени  толщины льда и регистрации профил  нижней кромки льда. Цель изобретени  - повышение надежности обнаружени  льда на поверхности воды и увеличение достоверности результатов измерени  толщины льда. Эхоледомер содержит синхронизаторы , схему задержки, генератор высо кочастотных и низкочастотных радиоимпульсов, коммутаторы прием-излучение , обратимую высокочастотную акустическую антенну, низкочастотную обратимую акустическую антенну, первый резонансный усилитель, второй резонансный усилитель, двухканальный регистратор, первый усилитель-ограничитель, второй усилитель-ограничитель, первый детектор, детектор, схему селекции эхоимпульсов от нижней поверхности льда, схему селекции эхоимпульсов от верхней поверхности льда, первый блок измерени  рассто ни , второй блок измерени  рассто ни , схему измерени  времени запаздывани  эхоимпульсов от нижней и верхней поверхностей льда, интегратор, ключ, измеритель амплитуды, индикатор, инвертор, формирователь строб-импульсов. 3 ил. Чи и

Description

Изобретение относитс  к акустическим локационным системам, предназначенным дл  обнаружени  поверхности воды, измерени  толщины льда и регистрации профил  нижней кромки льда с подводного аппарата.

Цель изобретени  - повышение надежности обнаружени  льда на поверхности воды и увеличение достоверности результатов измерени  толщины льда.

На фиг.1 приведена структурна  схема предлагаемого эхоледомера; на фиг.2 - ус-- ловна  схема эксплуатации; на фиг.З -

эпюры напр жений, по сн ющих работу устройства .

Эхоледомер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1 и схему задержку импульсов 2, нагруженную на входы генератора высокочастотных 3 и генератора низкочастотных радиоимпульсов 4, которые через коммутатора прием-излучение 5 и 6 соединены с высокочастотной обратимой акустической антенной 7 и низкочастотной обратимой акустической антенной 8. подключенный ко второму выходу коммутатора 5 первый резонансный усилитель 9 и подключенный ко второму выходу коммутатора

00

00 О О 00

31818608 4

б второй резонансный усилитель 10, нагру- одновременно сигналов низкой и высокой женные на раздельные входы двухканаль- частот. Это объ сн етс  небольшим зэтуха- ного регистратора 11, соединенный с нием акустических НЧ и ВЧ волн в воде при выходом резонансного усилител  9 первый ограниченном рассто нии до льда (1-100 м) усилитель-ограничитель 12, подключенный 5 и равными рассто ни ми, проходимыми к выходу резонансного усилител  10 второй НЧ- и ВЧ-сигналами благодар  равенству и усилитель-ограничитель 13, подключенный соосности диаграмм направленности, к выходу усилител -ограничител  12 пер-Классификационным признаком эхо- вый детектор 14, подключенный к выходу сигналов, прошедших в лед, и отразившихс  усилител -ограничител  13 детектор 15, Ю от поверхности лед/воздух  вл етс  подключенную к выходам детекторов 14 и сутствие в них только НЧ-колебаний из-за 15 схему селекции эхо-импульсов от нижней сильного затуханием ВЧ-сигналов во льду, поверхности льда 16, подключенную к выхо- Измерение толщины льда осуществл  дам детекторов 14 и 15 схему селекции эхо- етс  по времени запаздывани  эхо-сигнала, импульсов от верхней поверхности льда 17, 15 отразившегос  от границы лед/воздух и со- подключенный к выходу схемы селекции 16 держащего колебани  низкой частоты, отно- и выходу схемы задержки 2 первый блок сительно пришедшего первым эхо-сигнала, измерени  рассто ни  18, подключенный к отразившегос  от границы вода/лед и совы ходу схемы селекции 17 и выходу схемы держащего одновременно колебани  низ задержки 2 второй блок измерени  рассто- 20 кой и высокой частот. Все последующие  ни  19, подключенна  к выходам блоков эхо-сигналы, содержащие ВЧ- и ВЧ-колеба- измерени  рассто ни  18 и 19 схема изме- ни , исключаютс  так как они порождены рени  толщины льда, состо ща  из последо- боковыми лепестками диаграмм направлен- вательно соединенной схемы измерени  ности и не соответствуют кратчайшему рае- времени запаздывани  эхо-импульсов от 25 сто нию до льда. Оси боковых лепестков 0В. нижней и верхней поверхности льда 20, под- диаграммы направленности, фиг.2, распо- ключенной первым входом с выходом блока ложены под наклоном, в то врем  как оси измерени  рассто ни  18 и вторым входом главных лепестков ОА ориентированы нор- с выходом блока измерени  рассто ни  19, мально к отражающей поверхности. Поэто- интегратора 21, ключа 22, измерител  амп- 30 му сигналы боковых лепестков проход т литуды 23 и индикатора 24, установочный большее рассто ние чем сигнал главного ле- вход интегратора 21 соединен с выходом пестка, что позвол ет их разделить во вре- схемы задержки 2, инвертор 25 включен мени и исключить. Устранение всех между выходом схемы измерени  времени эхо-сигналов, следующих за первым и, со- запаздывани  эхо-импульсов 20и С-входом 35 держащих НЧ- и ВЧ-колебани , исключает формировател  строб-импульса 26, R-вход ошибку прин ти  эхо-сигнала бокового ле- которого соединен с выходом схемы задер- пестка за эхо-сигнал от границы лед/воз- жки 2, а S-вход соединен с выходом синхро- дух, что устран ет ошибку в определении низатора 1, выход формировател  26 толщины льда, а в случае отсутстви  льда- соединен с управл ющим входом ключа 22. 40 исключает ошибочную информацию о его

наличии. Таким образом, устран етс  неодРаботает эхоледомер следующим обра- нозначность измерений, что увеличивает зом.достоверность результатов измерени  тол- Волновые размеры НЧ-и ВЧ-акустиче- щиныльда.

ских антенн, т.е. отношение поперечного 45 Синхронизатор 1 вырабатывает импуль- размера антенн к длине акустической волны сы vi, фиг.З, поступающее на схему задерж- в воде, выбираютс  одинаковыми, что по- ки импульсов 2, котора  вырабатывает звол ет при близком взаимном размещении задержанные на врем  Дт.зад «Т, гдеТ- антенн совместить их диаграммы направ- период следовани , импульсы va. Импульсы ленности. Размеры основных и дополни- 50 V2 поступают на запускающие входы генера- тельных лепестков должны быть торов радиоимпульсов 3 и 4, которые выра- одинаковыми, а их акустические оси совме- батывают радиоимпульсы va и с частотой щены (см. фиг.2). Это обеспечивает одно- заполнени  f и Fa и длительностью значность идентификации эхо-сигналов от At (10...20)/F. Эти радиоимпульсы через нижней поверхности льда, т.е. от границы 55 коммутаторы прием/излучени  5 и 6 постувода/лед , либо от поверхности вода/воздух пают на высокочастотную 7 и низкочастот- в случае отсутстви  льда. Классификацией- ную 8 обратимые акустические антенны, ным признаком таких эхо-сигналов, отлича- которые излучают в воду акустические ра- ющим их от эхо-сигналов, пришедших от диоимпульсы с частотами f и F. Эхо-сигналы границы лед/воздух,  вл етс  присутствие

принимаютс  обеими антеннами, работающими в режиме приема, проход т через коммутатора 5 и 6 и усиливаютс  в резонансном усилителе 9, настроенном на частоту и в резонансном усилителе 10, настроенном на частоту F, Сигналы V5 и ve с выходом резонансных усилителей поступают на двухканальный регистратор 11, где производитс  запись профил  границы вода/лед и границы лед/воздух. Напр жени  v и ve, пройд  усилители-ограничители 12 и 13, амплитудные детекторы 14 и 15, преобразуютс  в однопол рные видеоимпульсы с нормированной амплитудой vy и vs. Напр жени  vy и ve поступают на выходы схемы селекции эхо-импульсов от нижней поверхности льда 16, в качестве которой используетс  схема совпадени  (схема И). Сигнал на ее выходе vg отличен от нул  только при- наличии сигналов на обоих входах схемы 16. Напр жени  v и vs поступают на входы схемы селекции эхо-импульсов от верхней поверхности льда 17, в качестве которой используетс  схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Сигнал vg поступает на R-вход, сигнал V2 поступает на S-вход первого блока измерени  рассто ни  18, на выходе которого вырабатываетс  импульс vi2, длительность которого соответствует рассто нию до нижней поверхности льда. В качестве блока 18 используетс  асинхронный RS-триггер с пр мыми входами. Сигнал поступает на R-вход, а сигнал V2 поступает на S-вход второго блока измерени  рассто ни  19, на выходе которого вырабатываетс  импульс V12, длительность которого соответствует рассто нию до верхней поверхности льда. В качестве блока 19 используетс  асинхронный RS-триггер с пр мыми входами. Сигналы vn и vi2 поступают на входы схемы измерени  времени запаздывани  эхо-импульсов от нижней и верхней поверхностей льда 20, на выходе которой вырабатываетс  импульс via, длительность которого пропорциональна толщине льда. В качестве схемы 20 используетс  схема ИСКЛЮЧАЮЩАЯ ИЛИ. Напр жение учзпоступает на сигнальный вход интегратора 21, который предварительно был установлен в начальное состо ние импульсом V2, поданным на установочный вход интеграторов. На выходе интегратора 21 по вл етс  напр жение vn, амплитуда которого пропорциональна длительности импульса via. Напр жение поступает на ключ 22, управл емый стробирующим импульсом vis, в течение которого сигнал с выхода интегратора 21 поступает на вход измерител  амплитуды 23 vie. Стробировэние устран ет возможность измерени  схемой 23 промежуточных значений напр жени  vt4, исключа  получение ошибочной информации о толщине льда. Напр жение vi поступает на S-вход, напр жение V2 поступает на R-вход и напр жение 5 с выхода инвертора 25 поступает на установочный С-вход формировател  строб-импульса , на выходе которого вырабатываютс  строб-импульсы vis, длительность которых равна времени задержки

0 Дт.задсхемы2. В качестве формировател  26 используетс  синхронный RS-триггер. Введение инвертора 25 исключает выработку формирователем 26 строб-импульса в случае отсутстви  эхо-сигнала от границы

5 лед/воздух, т.е. в случае отсутстви  льда. В

этом случае на измеритель амплитуды 23

сигнал vi4 с интегратора 21 не поступает,

что соответствует нулевой толщине льда.

В предлагаемом эхоледомере класси0 фикаци  отражающих границ дл  определени  наличи  льда осуществл етс  по частотному составу эхо-сигналов введением селекции эхо-сигналов от нижней и верхней границ льда при использовании НЧ и ВЧ

5 антенн с одинаковыми волновыми размерами , ориентированными соосно. Увеличение достоверности результатов измерени  толщины льда осуществлено благодар  исключению ложныхсрабатываний

0 измерительной схемы в случае отсутстви  льда, при промежуточных значени х напр жени  в интеграторе и при наличии эхо-сигналов от границы вода/лед боковых лепестков характеристик направленности

5 антенн.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Эхоледомер, содержащий синхронизатор , генератор высокочастотных радиоимпульсов , генератор низкочастотных

   0 радиоимпульсов, высокочастотную акустическую обратимую антенну, низкочастотную акустическую обратимую антенну, два резонансных усилител , двухканальный регистратор , два блока измерени  дальности, отличающийс  тем, что, с целью

   5 повышени  надежности обнаружени  льда на поверхности воды и увеличени  достоверности результатов измерени  толщины льда, в него введены первый коммутатор прием-излучение, включенный между выхо0 дом генератора высокочастотных радиоимпульсов и высокочастотной акустической обратимой антенной, второй коммутатор прием-излучение, включенный между выходом генератора низкочастотных радиоим5 пульсов и низкочастотной акустической обратимой антенной, схема задержки импульсов , включенна  между синхронизатором и входами генераторов низкочастотных

   и высокочастотных рэдиоимпульсов, последовательно соединенные первый усилитель-ограничитель , подключенный к выходу первого резонансного усилител  и первому входу регистратора, первый детектор и схема селекции эхо-импульсов от нижней поверхности льда, нагруженна  на R-вход первого блока измерени  рассто ни , последовательно соединенные второй усилитель-ограничитель , подключенный к выходу второго резонансного усилител  и второму входу регистратора, второй детектор и схема селекции эхо-импульсов от верхней поверхности льда, нагруженна  на R-вход второго блока измерени  рассто ни , при этом второй вход схемы селекции эхо-импульсов от нижней поверхности льда соединен с выходом второго детектора, второй вход схемы селекции эхо-импульсов от верхней поверхности льда соединен с выходом первого детектора, вход первого резонансного усилител  соединен с вторым выходом первого коммутатора прием-излучение, вход второго резонансного усилител  соединен с вторым выходом второго коммутатора прием-излучение, к выходам первого и второго блоков измерени  рассто ни , S- входы которых соединены с выходом схемы задержки импульсов, подключена схема измерени  толщины льда, первый вход которой подсоединен к выходу первого блока измерени  рассто ни , второй вход соединен с выходом второй схемы измерени  рас- сто ни . а выход - с последовательно

   соединенными интегратором, установочный вход которого соединен с выходом схемы задержки импульса, ключом, измерителем амплитуды и индикатором, между выходом схемы измерени  времени

   запаздывани  эхо-импульсов от нижней и верхней поверхностей.льда и управл ющим входом ключа включены инвертор и последовательно с ним соединенный С-входом формирователь строб-импульса, R-вход которого соединен с выходом схемы задержки импульса, а S-вход соединен с выходом синхронизатора , высокочастотна  и низкочастотна  акустические обратимые антенны закреплены соосно.

   5

   фуг./

   1818608

   Воздух С 7// rr/rX ;/////////

   вода -

   -гг7гтт