RU2050559C1

RU2050559C1 - Active sonar for detection of objects near bottom, on bottom and in near-surface layer of bottom

Info

Publication number: RU2050559C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Гаврилов; С.В. Семенистый
Original assignee: Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: acoustic detection and ranging systems. SUBSTANCE: device has low-frequency generator and high-frequency generator, receiver, indicator, switch, power amplifier, reception-radiation switch and reversible electroacoustic transducer connected in series, preamplifier whose input is connected to second output of switch, stabilized platform which is mechanically connected with reversible electroacoustic transducer; besides that, device is provided with balanced modulator whose two inputs are connected with generator outputs, low-frequency sound detector to whose output receiver is connected which is connected in its turn with indicator; connected to indicator output are pulse generator and time interval meter to whose output the time-voltage converter and DC amplifier are connected in series; output of DC amplifier is connected with control input of low-frequency generator; device is provided with threshold circuit connected between preamplifier output and second input of time interval meter; pulse generator output is connected with control input of switch. EFFECT: enhanced reliability in detection of semi-submerged and submerged objects, increased detection range, enhanced productivity and reduced consumption of labour required for detection of objects. 3 dwg

Description

Изобретение относится к акустическим локационным системам и предназначено для поиска объектов вблизи протяженной поверхности раздела (дно, поверхность вода/воздух и др.): в рыбном промысле (придонной и приповерхностной рыбы), для обнаружения плавающих объектов, в морской археологии, в морской геологии (при поиске и оценке залежей железо-марганцевых конкреций (ЖМК)), при прокладке и эксплуатации подводных коммуникаций (трубопроводы, кабели и др.), в поисковых работах, в неразрушающем контроле. The invention relates to acoustic location systems and is intended to search for objects near an extended interface (bottom, water / air surface, etc.): in fisheries (near-bottom and near-surface fish), for the detection of floating objects, in marine archeology, in marine geology ( when searching and evaluating deposits of iron-manganese nodules (LMC)), when laying and operating underwater communications (pipelines, cables, etc.), in prospecting, in non-destructive testing.

Известны способ и устройство геофизической разведки морского дна, предназначенные для поиска на дне ЖМК. Дно исследуется посредством излучения с буксируемого транспортного средства двух первичных звуковых пучков с близкими по величине частотами, которые наклонены вниз под углом 20-65^о и перпендикулярно направлению движения. Пучки перекрываются в небольшом секторе, направленном вертикально вниз, и образуют в нем параметрическую антенну. Энергия обратного рассеяния первичных пучков принимается и отображается на регистраторе, ее интенсивность указывает на наличие или отсутствие на дне конкреций. Эхо-сигналы разностной частоты используются для построения профиля поддонной области.A known method and device for geophysical exploration of the seabed, designed to search at the bottom of the ZhMK. The bottom is examined by radiation from a towed vehicle of two primary sound beams with close in magnitude frequencies that are inclined downward at an angle of 20-65 ^about and perpendicular to the direction of movement. The beams overlap in a small sector directed vertically downward and form a parametric antenna in it. The energy of backscattering of the primary beams is received and displayed on the recorder, its intensity indicates the presence or absence of nodules at the bottom. Echo signals of the difference frequency are used to build the profile of the pallet region.

Недостатком описанного устройства является мешающее влияние сильного эхо-сигнала от дна, приходящего одновременно со слабыми сигналами от конкреций, что вызвано наличием вертикально ориентированных пересекающихся секторов, дающих сильный эхо-сигнал от дна. Недостатком также является невозможность применения в первичных пучках достаточно низких для проникновения в грунт частот и обнаружения там объектов, что вызвано ограниченными весогабаритными возможностями буксируемого носителя и трудностями реализации эффективного взаимодействия на низких частотах. Невозможен также поиск объектов на дне с больших расстояний из-за расширения озвучиваемого пятна на поверхности дна и увеличения мешающего эхо-сигнала от дна, что выразилось в использовании буксируемого транспортного средства. Кроме того низкая эффективность обнаружения полупогруженных или полностью погруженных в дно объектов, что объясняется малой площадью обратного рассеивания частично скрытых в грунте объектов при наклонном падении звукового пучка и угловой зависимостью коэффициента прохождения звуковых сигналов через границу вода/дно. A disadvantage of the described device is the interfering effect of a strong echo from the bottom, coming simultaneously with weak signals from nodules, which is caused by the presence of vertically oriented intersecting sectors that give a strong echo from the bottom. The disadvantage is the inability to use in the primary beams frequencies low enough to penetrate the ground and detect objects there, which is caused by the limited weight and size capabilities of the towed carrier and the difficulties in implementing effective interaction at low frequencies. It is also impossible to search for objects at the bottom from large distances due to the expansion of the voiced spot on the bottom surface and an increase in the interfering echo from the bottom, which resulted in the use of a towed vehicle. In addition, the low detection efficiency of semi-immersed or completely submerged objects, which is explained by the small backscattering area of partially hidden objects in the ground with oblique incidence of the sound beam and the angular dependence of the coefficient of transmission of sound signals through the water / bottom border.

Известен интерференционный гидролокатор нелинейного типа, предназначенный для обнаружения объектов вблизи дна (морских мин), содержащий два разнесенных преобразователя для одновременного излучения двух высокочастотных сигналов с частотами f₁ и f₂. Прием эхо-сигналов осуществляется на разностной частоте решеткой из гидрофонов, сигнал с которых после обработки подается на индикатор. Волны частотой f₁ излучаются обоими преобразователями синфазно, а волны частотой f₂ излучаются этими же преобразователями противофазно. Это приводит к образованию многолепестковой интерференционной характеристики направленности на разностной частоте.Known interference sonar non-linear type, designed to detect objects near the bottom (sea mines), containing two spaced transducers for the simultaneous emission of two high-frequency signals with frequencies f ₁ and f ₂ . Echo signals are received at the difference frequency by a grating of hydrophones, the signal from which is fed to the indicator after processing. Waves of frequency f ₁ are emitted by both transducers in phase, and waves of frequency f ₂ are emitted by the same transducers out of phase. This leads to the formation of a multilobe interference directivity pattern at the difference frequency.

К недостаткам описанного устройства следует отнести ограниченную область применения, а именно поиск объектов вблизи дна и исключительно над дном, поскольку поиск на дне и в грунте исключен из-за наличия мешающего влияния донных эхо-сигналов от различных лепестков характеристики направленности. The disadvantages of the described device should include a limited scope, namely, the search for objects near the bottom and exclusively above the bottom, since the search at the bottom and in the ground is excluded due to the presence of an interfering effect of bottom echoes from different directional characteristics.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности является обнаружитель морских мин. Устройство состоит из стабилизированной платформы на буксируемом устройстве, двучастотного излучающего тракта и двучастотного приемного тракта, которые через коммутатор прием-излучение соединены с обратимым электроакустическим преобразователем, свзязанным механически с электродвигателем сканирования и преобразователем параметров движения в напряжение, программатора, связанного с приемным и излучающим трактами и электродвигателем, индикатора, связанного с программатором, выходом приемного тракта и преобразователем параметров сканирования в напряжение. Of the known technical solutions, the closest in technical essence is the detector of sea mines. The device consists of a stabilized platform on a towed device, a two-frequency radiating path and a two-frequency receiving path, which are connected via a receive-emission switch to a reversible electro-acoustic transducer mechanically coupled to a scanning electric motor and a motion to voltage transducer, a programmer associated with the receiving and radiating paths and an electric motor, an indicator associated with the programmer, the output of the receive path and a parameter converter with anirovaniya in voltage.

Излучающий тракт устройства состоит из последовательно соединенных первого генератора, первого ключа, предварительного усилителя и усилителя мощности, выход которого нагружен на коммутатор прием/излучение, последовательно соединенных второго генератора и второго ключа, нагруженного на выход предварительного, первой линии задержки, нагруженной на управляющий вход второго ключа, вход которой соединен с управляющим входом первого ключа. The emitting path of the device consists of a series-connected first generator, a first key, a pre-amplifier and a power amplifier, the output of which is loaded on the receive / emission switch, series-connected a second generator and a second key, loaded on the output of the preliminary, the first delay line loaded on the control input of the second key, the input of which is connected to the control input of the first key.

В приемный тракт входят усилитель, к выходу которого подключены, во-первых, последовательно соединенные первый фильтр, первый приемник и третий ключ, во-вторых, последовательно соединенные второй фильтр, второй приемник и четвертый ключ, первая схема ВАРУ, подключенная к управляющему входу первого приемника, вторая схема ВАРУ, подключенная к управляющему входу второго приемника, первый мультивибратор, соединенный одним выходом с управляющим входом третьего ключа, а вторым выходом соединен с вторым мультивибратором, выход которого соединен с управляющим входом четвертого ключа. An amplifier is included in the receiving path, the output of which is connected, firstly, in series with a first filter, a first receiver and a third key, and secondly, in a series with a second filter, a second receiver and a fourth key, the first HLG circuit connected to the control input of the first the receiver, the second VARU circuit connected to the control input of the second receiver, the first multivibrator connected by one output to the control input of the third key, and the second output is connected to the second multivibrator, the output of which is connected en to the control input of the fourth key.

В программатор входят последовательно соединенные тактовый генератор, генератор развертки, первый дифференциатор, третий мультивибратор, второй дифференциатор, вторая линия задержки, нагруженная на управляющий вход тактового генератора, третья и четвертая линии задержки, соединенные с выходом тактового генератора, компьютер, первый вход которого соединен с датчиком глубины, второй вход с генератором сигнала сканирования, а выход соединен с управляющим входом второй линии задержки и электродвигателем, выход третьего мультивибратора соединен с управляющим входом первой линии задержки, выход генератора развертки соединен с входом развертки индикатора, выход тактового генератора соединен с управляющим входом первого мультивибратора, выход третьей линии задержки соединен с входом первой схемы ВАРУ, выход четвертой линии задержки с входом второй схемы ВАРУ. The programmer includes a serially connected clock generator, a sweep generator, a first differentiator, a third multivibrator, a second differentiator, a second delay line loaded on the control input of the clock generator, a third and fourth delay line connected to the output of the clock generator, a computer, the first input of which is connected to depth sensor, the second input with a scanning signal generator, and the output is connected to the control input of the second delay line and an electric motor, the output of the third multivibrator oedinen the control input of the first delay line sweep generator output coupled to an input scan indicator output clock generator connected to the control input of the first multivibrator, the output of the third delay line is connected to the input of the first circuit STC, the fourth delay line output with the input of the second circuit STC.

Выход преобразователя параметров сканирования в напряжение соединен с информационным входом индикатора. Выходы третьего и четвертого ключей соединены с сигнальным входом индикатора. The output of the scan-to-voltage parameters converter is connected to the information input of the indicator. The outputs of the third and fourth keys are connected to the signal input of the indicator.

Излучающий тракт обнаружителя мин формирует и излучает в воду следующие друг за другом два импульса с достаточно сильно разнесенными частотами. Для расширения полосы поиска на дне звуковой пучок направлен под углом к поверхности дна и сканирует в секторе 120^о. Сигнал высокой частоты предназначен для поиска объектов над дном и на дне, а сигнал низкой частоты используется для обнаружения погруженных в дно объектов. С целью расширения обследуемой полосы дна буксируемый носитель движется на небольшом удалении от дна. О наличии или отсутствии объекта судят по амплитуде эхо-сигналов. Аномальное увеличение амплитуды свидетельствует о наличии объекта.The emitting path of the mine detector generates and radiates into the water two consecutive pulses with fairly widely spaced frequencies. To expand the search bar at the bottom of the sound beam is directed at an angle to the bottom surface and scans the sector ^120. The high-frequency signal is designed to search for objects above the bottom and at the bottom, and the low-frequency signal is used to detect objects immersed in the bottom. In order to expand the examined strip of the bottom, the towed carrier moves at a small distance from the bottom. The presence or absence of an object is judged by the amplitude of the echo signals. An abnormal increase in amplitude indicates the presence of an object.

Недостатками прототипа являются невозможность эффективного поиска с больших расстояний, поскольку из-за большого времени распространения сигнала поперечное сканирование звуковым пучком приводит к частичной или полной потере эхо-сигналов направленным звукоприемником; низкая надежность обнаружения полупогруженных и погруженных объектов, обусловленная мешающим влиянием эхо-сигналов от дна и уменьшением коэффициента прохождения сигнала через границу вода/дно с увеличением угла падения; низкая производительность и высокая трудоемкость поисковых работ с помощью описанного устройства, обусловленные наличием буксируемого носителя, что предполагает трудоемкие операции его спуска, подъема, буксировки на заданном расстоянии от дна с помощью специальных механических устройств, а также ограничениями на погодные условия, при которых возможна буксировка. The disadvantages of the prototype are the impossibility of effective search from large distances, because due to the long propagation time of the signal, transverse scanning by the sound beam leads to a partial or complete loss of echo signals by the directional receiver; low reliability of detection of semi-immersed and immersed objects, due to the interfering effect of echo signals from the bottom and a decrease in the coefficient of transmission of the signal through the water / bottom border with an increase in the angle of incidence; low productivity and high complexity of search operations using the described device, due to the presence of a towed carrier, which involves the laborious operations of its descent, lifting, towing at a given distance from the bottom using special mechanical devices, as well as weather restrictions that can be towed.

Цель изобретения обеспечить надежное обнаружение объектов специального и хозяйственного назначения в области морского дна при условии мешающего влияния эхо-сигнала от дна, особенно на дне и в грунте;
исключить жесткую привязку к поверхности дна приемоизлучающих антенн, обеспечить возможность обследования дна с борта надводного судна или другого надводного носителя;
упростить процесс поиска, свести к минимуму эксплуатационные расходы и непроизводительные потери времени.The purpose of the invention is to ensure reliable detection of objects of special and economic purposes in the field of the seabed, subject to the interfering effect of the echo from the bottom, especially on the bottom and in the ground;
eliminate rigid binding to the surface of the bottom of the receiving-radiating antennas, provide the opportunity to inspect the bottom from the side of a surface vessel or other surface carrier;
Simplify the search process, minimize operating costs and waste time.

Техническим результатом изобретения является увеличение надежности обнаружения полупогруженных и погруженных в дно объектов, увеличение дистанции поиска, увеличение производительности и снижение трудоемкости поисковых работ. The technical result of the invention is to increase the reliability of detection of semi-submerged and submerged objects, increase the search distance, increase productivity and reduce the complexity of search operations.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее генератор низкой частоты и генератор высокой частоты, приемник, индикатор, последовательно соединенные ключ, усилитель мощности, коммутатор прием-излучение и обратимый электроакустический преобразователь, предварительный усилитель, вход которого подключен к второму выходу коммутатора, стабилизированную платформу, механически соединенную с электроакустическим преобразователем, введены балансный модулятор, два входа которого соединены с выходами генераторов, низкочастотный звукоприемник, к выходу которого подключен приемник, соединенный с индикатором, к выходу индикатора подключены, во-первых, импульсный генератор, во-вторых, измеритель временных интервалов, к выходу которого последовательно включены преобразователь время/напряжение и усилитель постоянного тока, выход которого соединен с управляющим входом генератора низкой частоты, пороговая схема включена между выходом предварительного усилителя и вторым входом измерителя временных интервалов, выход импульсного генератора соединен с управляющим входом ключа. This is achieved by the fact that in a device containing a low-frequency generator and a high-frequency generator, a receiver, an indicator, a series-connected key, a power amplifier, a receive-emission switch and a reversible electro-acoustic transducer, a preliminary amplifier, the input of which is connected to the second output of the switch, a stabilized platform mechanically connected to the electro-acoustic transducer, a balanced modulator is introduced, two inputs of which are connected to the outputs of the generators, low-frequency sound a detector connected to the output of the detector, firstly, a pulse generator is connected to the output of the indicator, secondly, a time interval meter, the output of which is connected to a time / voltage converter and a DC amplifier, the output of which is connected to the control input of the low-frequency generator, the threshold circuit is connected between the output of the pre-amplifier and the second input of the time interval meter, the output of the pulse generator is connected to the control input key .

Известно, при нормальном падении на плоскую границу и отражении от нее волны со сферическим волновым фронтом на поверхности границы образуются фазовые зоны, называемые зонами Френеля, в виде колец радиусами
r_n

(1) где λ- длина волны;
h расстояние между излучателем, границей и приемником;
n номер зоны.It is known that during normal incidence on a plane boundary and reflection from it waves with a spherical wave front, phase zones, called Fresnel zones, form in the form of rings with radii
r _n

(1) where λ is the wavelength;
h is the distance between the emitter, the boundary and the receiver;
n zone number.

Эхо-сигналы от соседних зон Френеля в точке приема, находящейся на акустической оси пучка и совпадающей с фазовым центром излучателя, имеют фазы, отличающиеся на 180^о. Если падающая на дно волна со сферическим фронтом ограничена внутри конуса, в основании которого сформировалась совокупность из первых двух зон (области А и Б на фиг. 1), то амплитуда эхо-сигнала в точке приема будет равна нулю, поскольку эхо-сигналы от первой и второй зон противофазны и вычитаются. Таким образом достигается устранение мешающего эхо-сигнала от поверхности отражающей границы. При наличии перед границей, на границе или за границей (полагаем ее полупроницаемой для звуковых волн) объекта с иными отражательными свойствами (волновое акустическое сопротивление, геометрическая форма, конечные волновые размеры и др.), чем у озвучиваемого участка границы, амплитуда эхо-сигнала в точке приема будет отлична от нуля и пропорциональна разнице отражательных свойств дна и объекта (объект С на фиг. 1). Таким образом, любой объект, на поверхности которого в силу какой-либо из причин не сформировались две зоны Френеля, вызовет отклик в виде эхо-сигнала в точке приема, эхо-сигнал от дна будет предельно ослаблен при выполнении условия
F k

,
(2) где F частота рабочей воны;
С₀ скорость звука в среде (в воде);
h расстояние до дна;
2 θ угол раскрыва ограничивающего конуса (угол раскрыва характеристики направленности излучающей антенны);
k ≈ (0,7-1,5) экспериментально определяемая постоянная.Echo signals from neighboring Fresnel zones at the receiving point located on the acoustic axis of the beam and coinciding with the phase center of the emitter have phases differing by 180 ^° . If a wave incident on the bottom with a spherical front is bounded inside the cone, at the base of which a set of the first two zones is formed (regions A and B in Fig. 1), then the amplitude of the echo signal at the receiving point will be zero, since the echo signals from the first and the second zones are out of phase and subtracted. Thus, the elimination of the interfering echo from the surface of the reflecting boundary is achieved. If there is an object with other reflective properties (acoustic wave resistance, geometric shape, final wave dimensions, etc.) than the sounding section of the boundary in front of the border, at the border (or we assume it is semipermeable for sound waves), than the echoed signal amplitude in the receiving point will be different from zero and proportional to the difference in the reflective properties of the bottom and the object (object C in Fig. 1). Thus, any object on the surface of which due to any of the reasons did not form two Fresnel zones will cause a response in the form of an echo signal at the receiving point, the echo signal from the bottom will be extremely attenuated when the condition
F k

,
(2) where F is the frequency of the working won;
With _{0, the} speed of sound in the medium (in water);
h distance to the bottom;
2 θ aperture angle of the bounding cone (aperture angle of the directivity of the emitting antenna);
k ≈ (0.7-1.5) experimentally determined constant.

Роль ограничивающего конуса для излучаемой волны выполняет лепесток характеристики направленности параметрической антенны (ПА). В качестве рабочей волны в ПА используется волна разностной частоты (ВРЧ), частота которой равна разности частот волн накачки F f₂ f₁. Оба условия использование ПА и ВРЧ позволяет выполнить условие (2) благодаря известному свойству ПА сохранение постоянной ширины характеристики направленности (2θ) (ВРЧ) в широком диапазоне разностной частоты F. Если расстояние до дна изменяется в силу рельефа, то равенство (2) будет сохраняться, если при условии 2 θ соnst частота ВРЧ будет изменяться в противоположном направлении. Для перестройки частоты ВРЧ достаточно незначительно изменить частоту накачки, что достигается изменением частоты модуляции балансно-модулированного сигнала, используемого в качестве накачки. Значение частоты ВРЧ согласно условию (2) зависит от расстояния до дна, которое определяется по величине задержки эхо-сигнала накачки от дна. Задержка эхо-сигнала накачки в каждом конкретном случае значения расстояния до дна Δt служит мерой для изменения частоты модуляции.The role of the confining cone for the emitted wave is played by the lobe of the directivity of the parametric antenna (PA). As a working wave in a PA, a difference frequency wave (TFC) is used, the frequency of which is equal to the frequency difference of the pump waves F f ₂ f ₁ . Both conditions using PA and VLF allow condition (2) to be fulfilled due to the well-known property of PA preserving a constant width of the directivity characteristic (2θ) (VLF) in a wide range of difference frequency F. If the distance to the bottom changes due to the relief, then equality (2) will be preserved if, under condition 2 θ const, the frequency of the TGF will change in the opposite direction. To tune the frequency of the HFC, it is sufficient to slightly change the pump frequency, which is achieved by changing the modulation frequency of the balanced-modulated signal used as a pump. The value of the frequency of the frequency response according to condition (2) depends on the distance to the bottom, which is determined by the delay value of the pump echo from the bottom. The delay of the pump echo in each case, the distance to the bottom Δt serves as a measure for changing the modulation frequency.

Таким образом, предлагаемый эхо-локатор для поиска объектов вблизи дна, на дне и в приповерхностном слое дна не имеет ограничений, связанных с расстоянием до дна и взаимным расположением объекта и дна, поскольку положенный в основу его работы способ устранения мешающего влияния эхо-сигналов от дна не зависит от расстояний излучатель/дно и дно/объект. Использование нормального лоцирования дна исключает потери энергии эхо-сигналов от погруженных в дно объектов, связанные с угловой зависимостью коэффициента прохождения звуком границы вода/дно. Поскольку для нормальной работы эхо-локатора не нужен буксируемый вдоль дна носитель, то отпадает необходимость бортового оборудования для спуска, подъема и буксировки, исключаются непроизводительные затраты времени на опускание и подъем носителя, а также простой оборудования в период неблагоприятных для буксирования погодных условий. Thus, the proposed echo-locator for searching for objects near the bottom, on the bottom and in the near-surface layer of the bottom does not have restrictions related to the distance to the bottom and the relative position of the object and the bottom, since the basis of its work is to eliminate the interfering effect of echo signals from the bottom is independent of the emitter / bottom and bottom / object distances. The use of normal bottom location eliminates the loss of energy of echo signals from objects immersed in the bottom, associated with the angular dependence of the transmission coefficient of the sound of the water / bottom border. Since the carrier towing along the bottom is not necessary for the normal operation of the echo-locator, there is no need for on-board equipment for launching, lifting and towing, unproductive time for lowering and lifting the carrier, as well as simple equipment during periods of adverse weather conditions for towing, are eliminated.

На фиг. 1 приведена структурная схема эхо-локатора; на фиг. 2 спектрограммы, показывающие динамику частот накачки (f₁, f₂) и ВРЧ (F) при изменении расстояния до дна (h₂ > h₁); на фиг. 3 эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.In FIG. 1 shows a structural diagram of an echo locator; in FIG. 2 spectrograms showing the dynamics of the pump frequencies (f ₁ , f ₂ ) and the frequency response (F) when the distance to the bottom (h ₂ > h ₁ ) changes; in FIG. 3 voltage plots explaining the operation of the device.

Эхо-локатор для поиска объектов вблизи дна, на дне и в приповерхностном слое дна состоит из генератора высокой частоты 1 и генератора низкой частоты 2, выходы которых подключены к первому и второму входам балансного модулятора 3, последовательно соединенного с импульсным генератором 5, усилителем мощности 6, коммутатором прием-излучение 7 и обратимым электроакустическим преобразователем 8. К второму выходу коммутатора 7 последовательно присоединены предварительный усилитель 9, пороговая схема 10, измеритель временных интервалов 11, преобразователь время/напряжение 12 и усилитель постоянного тока 13, выход которого соединен с управляющим входом генератора низкой частоты 2. Низкочастотный звукоприемник 14 последовательно соединен с приемником 15 и индикатором 16, выход которого соединен, во-первых, с импульсным генератором 5 и, во-вторых, с вторым входом измерителя 11. Стабилизированная платформа 17 механически связана с преобразователем 8 и звукоприемником 14. The echo locator for searching objects near the bottom, at the bottom and in the near-bottom layer of the bottom consists of a high-frequency generator 1 and a low-frequency generator 2, the outputs of which are connected to the first and second inputs of a balanced modulator 3, connected in series with a pulse generator 5, a power amplifier 6 , a receive-emission switch 7 and a reversible electro-acoustic transducer 8. A preamplifier 9, a threshold circuit 10, a time interval meter 11, a transformer are sequentially connected to the second output of the switch 7 a time / voltage generator 12 and a DC amplifier 13, the output of which is connected to the control input of the low-frequency generator 2. The low-frequency sound receiver 14 is connected in series with the receiver 15 and the indicator 16, the output of which is connected, firstly, with the pulse generator 5 and, secondly second, with the second input of the meter 11. The stabilized platform 17 is mechanically connected to the transducer 8 and the sound receiver 14.

Работает схема следующим образом. The scheme works as follows.

Непрерывные электрические колебания U₁ высокой частоты f₀ с выхода генератора высокой частоты 1 и непрерывные электрические колебания U₂ низкой частоты (F/2) с выхода генератора низкой частоты 2 поступают на балансный модулятор 3. Непрерывный балансно-модулированный сигнал U₃ (двучастотный сигнал f₁ и f₂, см. фиг. 2) с выхода модулятора 3 поступает на ключ 4, где под действием управляющего сигнала U₄ с выхода импульсного модулятора 5 преобразуется в радиоимпульсы с балансно-модулированным заполнением U₅. Радиоимпульсы усиливаются усилителем мощности 6 и после прохождения коммутатора 7 поступают на электроакустический преобразователь 8 и излучаются в среду. За счет квадратичного характера нелинейности в среде происходит квадратичное акустическое детектирование излученного сигнала (сигнала накачки), т.е. генерация волны разностной частоты (ВРЧ) частотой F f₂ f₁. Эхо-сигналы ВРЧ, отразившиеся от объектов, расположенных над дном U_6.1 и в приповерхностном слое дна U_6.2, принимаются низкочастотным звукоприемником 14, расположенным на акустической оси преобразователя 8, проходят обработку в приемнике 15 и поступают на индикатор 16. В индикаторе 16 эхо-сигналы от объектов отображаются и регистрируются. Эхо-сигналы накачки принимаются преобразователем 8, проходят коммутатор 7, усиливаются в предварительном усилителе 9 и поступают на пороговую схему 10, которая срабатывает только на сильные эхо-сигналы от дна U_7.2, не пропуская слабые эхо-сигналы U_7.1 (от рыб и других объектов над дном). Выходной сигнал пороговой схема 10 U₈ поступает на вход триггерной схемы измерителя измерения временных интервалов 11. На второй вход измерителя 11 подается синхроимпульс U₉ с выхода индикатора 16. Измеритель временных интервалов 11 вырабатывает импульс U₁₀ длительностью, равной времени задержки эхо-сигнала накачки от дна U_7.2 относительно момента излучения. В преобразователе вре- мя-напряжение 12 импульс U₁₀ преобразуется в постоянное напряжение U₁₁, которое усиливается в усилителе постоянного тока 13 и подается на управляющий вход генератора низкой частоты 2. Низкочастотный генератор 2 вырабатывает частоту F/2, которая соответствует условию (2) формирования на поверхности дна двух зон Френеля. При изменении расстояния до дна автоматически изменяется частота генератора 2 (см. фиг. 2). Индикатор 16 осуществляет синхронизацию работы устройства и задает частоту следования импульсов излучения синхроимпульсами, подаваемыми на импульсный генератор 5. Стабилизирующая платформа 17 удерживает электроакустический преобразователь 8 и низкочастотный звукоприемник 14 ориентированными акустической осью по нормали к поверхности дна, устраняет влияние качки корабля.Continuous electrical oscillations U ₁ high frequency f ₀ from the output of the high frequency generator 1 and continuous electric oscillations U ₂ low frequency (F / 2) from the output of the low frequency generator 2 are fed to the balanced modulator 3. Continuous balance-modulated signal U ₃ (two-frequency signal f ₁ and f ₂ , see Fig. 2) from the output of the modulator 3 is supplied to the key 4, where under the influence of the control signal U ₄ from the output of the pulse modulator 5 is converted into radio pulses with balanced modulated filling U ₅ . The radio pulses are amplified by a power amplifier 6 and, after passing through the switch 7, are fed to an electro-acoustic transducer 8 and radiated into the medium. Due to the quadratic character of nonlinearity in the medium, quadratic acoustic detection of the emitted signal (pump signal) occurs, i.e. generation of a difference frequency wave (TFC) with a frequency of F f ₂ f ₁ . VLF echo signals reflected from objects located above the bottom of U _6.1 and in the surface layer of the bottom of U _6.2 are received by the low-frequency sound receiver 14 located on the acoustic axis of the transducer 8, are processed in the receiver 15 and fed to the indicator 16. In the indicator 16, the echo Signals from objects are displayed and recorded. Echo pump signals are received by the transducer 8, go through the switch 7, amplified in the preamplifier 9 and go to the threshold circuit 10, which only works on strong echoes from the bottom of U _7.2 , not passing weak echoes of U _7.1 (from fish and others objects above the bottom). The output signal of the threshold circuit 10 U ₈ is input to the trigger circuit of the meter for measuring time intervals 11. The second input of the meter 11 is supplied with a clock pulse U ₉ from the output of the indicator 16. The time meter 11 generates a pulse U _{10 with a} duration equal to the delay time of the pump echo from bottom U _7.2 relative to the moment of radiation. In the time-voltage converter 12, the pulse U _{10 is} converted to a constant voltage U ₁₁ , which is amplified in the DC amplifier 13 and fed to the control input of the low-frequency generator 2. The low-frequency generator 2 produces a frequency F / 2, which corresponds to condition (2) the formation of two Fresnel zones on the bottom surface. When you change the distance to the bottom automatically changes the frequency of the generator 2 (see Fig. 2). The indicator 16 synchronizes the operation of the device and sets the frequency of the radiation pulses with clock pulses supplied to the pulse generator 5. The stabilizing platform 17 holds the electro-acoustic transducer 8 and the low-frequency sound receiver 14 with the acoustic axis oriented normal to the bottom surface, eliminates the influence of the ship's pitching.

Claims

Sonar to search for objects near the bottom, bottom and near-surface layer of the bottom, containing a low-frequency generator and a high-frequency generator, a receiver, an indicator, a series-connected key, a power amplifier, a switch receiving radiation and an inverse electro-acoustic transducer, a pre-amplifier whose input is connected to the second output of the switch, a stabilized platform, mechanically connected to the electro-acoustic transducer, characterized in that a balanced modulator, two inputs are introduced into it which is connected to the outputs of the generators, a low-frequency sound receiver, to the output of which a receiver is connected, connected to the indicator, to the output of the indicator are a pulse generator and a time interval meter, to the output of which a time voltage converter and a DC amplifier are connected in series, the output of which is connected to the control input of the generator low frequency, a threshold circuit connected between the output of the pre-amplifier and the second input of the time interval meter, the output of the pulses The entire generator is connected to the control input of the key.