RU2284485C2 - Method of determining underwater level of sound pressure in vessel frequency band - Google Patents

Method of determining underwater level of sound pressure in vessel frequency band Download PDF

Info

Publication number
RU2284485C2
RU2284485C2 RU2004120870/28A RU2004120870A RU2284485C2 RU 2284485 C2 RU2284485 C2 RU 2284485C2 RU 2004120870/28 A RU2004120870/28 A RU 2004120870/28A RU 2004120870 A RU2004120870 A RU 2004120870A RU 2284485 C2 RU2284485 C2 RU 2284485C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency band
sound pressure
zρc
hydroacoustic
measuring system
Prior art date
Application number
RU2004120870/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004120870A (en
Inventor
Анатолий Федорович Курчанов (RU)
Анатолий Федорович Курчанов
Сергей Григорьевич Цыганков (RU)
Сергей Григорьевич Цыганков
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
Priority to RU2004120870/28A priority Critical patent/RU2284485C2/en
Publication of RU2004120870A publication Critical patent/RU2004120870A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2284485C2 publication Critical patent/RU2284485C2/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measuring technique.
SUBSTANCE: method comprises using hydroacoustic measuring system that is made of combined receiver mounted on the sea bottom. The combined receiver simultaneously measures hydroacoustic pressure P, Pa and vertical component of velocity variation Z, m/s in the frequency band, and the level of sound pressure G, db is determined from equation G = 20log10(W0.5/P0), where P0 = 20 μPa and W = a(P)2 + b (Zρc)2 + dP(Zρc) under condition that the mean value W for the vertically upward direction is equal to the mean value of value (P)2 and d2 ≠ 4ab, where ρ is the water density, kg/m3, c is the sound velocity in water, m/s, and a, b, d are the constant dimensionless coefficients.
EFFECT: simplified method and enhanced accuracy of measurements.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике в области гидроакустики и может быть использовано для определения уровня подводного шума Wν [Па2] на частоте ν [Гц] объекта, проходящего над гидроакустической измерительной системой (ГИС).The invention relates to measuring technique in the field of hydroacoustics and can be used to determine the level of underwater noise W ν [Pa 2 ] at a frequency ν [Hz] of an object passing over a hydroacoustic measuring system (GIS).

Известны способы того же назначения [1, 2], заключающиеся в измерении ГИС гидроакустического давления Рν [Па] на частоте ν и обработки полученной информации.Known methods of the same purpose [1, 2], which consist of measuring the GIS sonar pressure P ν [Pa] at a frequency ν and processing the information received.

Любой из известных способов, например, [2] может быть принят за прототип.Any of the known methods, for example, [2] can be taken as a prototype.

В прототипе в качестве ГИС используется гидроакустическая антенна, выполненная в виде решетки гидрофонов. При этом для "калибровки" окружающего пространства по гидроакустическому давлению применяется излучатель опорных сигналов. Это позволяет в каждый цикл измерения уровня подводного шума сравнивать измеряемое гидроакустическое давление Рν с гидроакустическим давлением Рo, создаваемым опорным гидроакустическим излучателем с учетом контролируемых расстояний Lu и Lo соответственно от ГИС до подводного объекта и до излучателя опорных сигналов. И затем путем соответствующей обработки определить Wν.In the prototype, a sonar antenna made in the form of a hydrophone array is used as a GIS. In this case, a reference signal emitter is used to “calibrate” the surrounding space using hydroacoustic pressure. This makes it possible to compare the measured hydroacoustic pressure P ν with the hydroacoustic pressure P o generated by the reference hydroacoustic emitter taking into account the controlled distances L u and L o, respectively, from the well log to the underwater object and to the reference signal emitter, in each cycle of measuring the level of underwater noise. And then, by appropriate processing, determine W ν .

Недостатками прототипа являются необходимость наличия для его реализации специального излучателя опорных сигналов, сложность и громоздкость ГИС, применяемой для измерения Рν, а также погрешности измерений Wν, определяемые отражением принимаемых сигналов от дна водоема.The disadvantages of the prototype are the need for its implementation of a special emitter of reference signals, the complexity and bulkiness of the GIS used to measure P ν , as well as measurement errors W ν , determined by the reflection of the received signals from the bottom of the reservoir.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является упрощение и удешевление практической реализации способа определения уровня подводного шума, а также повышение точности измерений Wν.The technical result obtained from the implementation of the invention is the simplification and cheapening of the practical implementation of the method for determining the level of underwater noise, as well as improving the accuracy of measurements of W ν .

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе определения уровня подводного шума на частоте ν объекта, проходящего над ГИС, гидроакустического давления Рν на частоте ν и обработки полученной информации с помощью той же ГИС дополнительно измеряют вертикальную компоненту колебательной скорости Zν [м/с] на частоте ν, а уровень подводного шума Wν определяют по математическому выражению:This technical result is achieved due to the fact that in the known method for determining the level of underwater noise at a frequency ν of an object passing over a GIS, the hydroacoustic pressure P ν at a frequency ν and processing the information obtained using the same GIS additionally measure the vertical component of the vibrational velocity Z ν [ m / s] at a frequency ν, and the level of underwater noise W ν is determined by the mathematical expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

при условиях, что среднее значение величины Wν для направления вертикально вверх совпадает со средним значением величины (Рν)2 иunder the conditions that the average value of W ν for the direction vertically upwards coincides with the average value of (P ν ) 2 and

Figure 00000003
Figure 00000003

где ρ [кг/м3] - плотность воды, с [м/с] - скорость звука, а, b, с - постоянные безразмерные коэффициенты.where ρ [kg / m 3 ] is the density of water, s [m / s] is the speed of sound, and, b, s are constant dimensionless coefficients.

В качестве ГИС целесообразно использовать гидроакустический комбинированный приемник (КП).It is advisable to use a hydroacoustic combined receiver (KP) as a GIS.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема реализации способа.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the implementation of the method.

Объект 1, например подводное судно, проходит над ГИС 2, закрепленной на морском дне 3 акватории 4.Object 1, for example, an underwater vessel, passes over the GIS 2, fixed on the seabed 3 of the water area 4.

ГИС представляет собой КП [3], имеющий малые волновые размеры. ГИС 2 расположена на глубине h под морской поверхностью 5 и может измерять акустическое давление Р и три компоненты колебательной скорости ν (xν, yν, zν). Блоки обработки сигналов и регистрирующая аппаратура на чертеже не показаны.GIS is a KP [3] having small wave sizes. GIS 2 is located at a depth h below the sea surface 5 and can measure the acoustic pressure P and the three components of the vibrational velocity ν (x ν , y ν , z ν ). Signal processing units and recording equipment are not shown in the drawing.

Эти четыре параметра подводного шума и измеряются ГИС 2 в момент прохода шумящим объектом 1 комбинированного приемника, установленного на дне 3 водоема.These four parameters of underwater noise are measured by GIS 2 at the moment of passage by the noisy object 1 of the combined receiver installed on the bottom 3 of the reservoir.

Далее проводится обработка полученных с ГИС 2 сигналов с использованием алгоритмов (1) и (2). Это позволяет для направлений, близких к вертикальному (ось z), на каждой частоте ν анализа определить амплитуду и фазу отраженного дном 3 сигнала, приведенного к плоскости, проходящей через центр ГИС 2. В результате снижается погрешность измерений гидроакустических сигналов, определяемая отражением принимаемых сигналов от дна 3.Next, the processing of the signals obtained from the GIS 2 is carried out using algorithms (1) and (2). This allows for directions close to vertical (z axis), at each frequency ν of the analysis, to determine the amplitude and phase of the bottom-reflected signal 3, reduced to a plane passing through the center of GIS 2. As a result, the measurement error of hydroacoustic signals, determined by the reflection of the received signals from bottom 3.

При оценке уровня подводного шума Wν, проходящих на ГИС 2 с направления, используется формула (1) и условие (2), полученные эмпирическим путем. При выполнении данных условий из трех коэффициентов a, b, d остаются независимыми и свободными только два коэффициента. Варьируя эти два коэффициента в условиях отсутствия в море других сигналов, кроме фонового шума акватории 4, добиваются минимума флуктуаций величины Wν.When estimating the level of underwater noise W ν passing to the GIS 2 from the direction, formula (1) and condition (2) obtained empirically are used. Under these conditions, of the three coefficients a, b, d, only two coefficients remain independent and free. By varying these two coefficients in the absence of other signals in the sea, in addition to the background noise of water area 4, we achieve a minimum of fluctuations in the value of W ν .

Затем запоминают найденные значения трех коэффициентов a, b, d в обрабатывающей программе. После этого ГИС 2, выполненная, например, в виде комбинированного приемника, становится готовой к использованию для измерений сигналов малошумных подводных объектов 1 известным методом запоминания максимума сигнала по методике, приложенной, например, в [4].Then, the found values of the three coefficients a, b, d are stored in the processing program. After that, GIS 2, made, for example, in the form of a combined receiver, becomes ready for use for measuring signals of low-noise underwater objects 1 by the known method of storing the signal maximum according to the technique applied, for example, in [4].

Таким образом, использование для решения поставленной задачи комбинированного приемника, позволяющего одновременно измерять сразу четыре параметра подводного шума на частоте ν, и последующая обработка полученных сигналов по алгоритмам (1, 2) позволяют повысить точность измерений, а также упростить и удешевить подводное измерительное оборудование для реализации известного способа определения уровня подводного шума, чем достигается поставленный выше технический результат.Thus, the use of a combined receiver for solving the task at hand, which allows simultaneously measuring four parameters of underwater noise at a frequency ν, and subsequent processing of the received signals using algorithms (1, 2), allows to increase the accuracy of measurements, as well as simplify and reduce the cost of underwater measuring equipment for implementation a known method for determining the level of underwater noise, which achieves the above technical result.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2063106, кл. H 04 R 29/00, 1996.1. RF patent No. 2063106, class. H 04 R 29/00, 1996.

2. Патент РФ №2010456, кл. H 04 R 1/44, 1994 - прототип.2. RF patent No. 2010456, class. H 04 R 1/44, 1994 - prototype.

3. В.А.Гордиенко, В.И.Ильичев, Л.Н.Захаров "Векторно-фазовые измерения в акустике". М., Наука, 1986, с.77-79.3. V. A. Gordienko, V. I. Il'ichev, L. N. Zakharov "Vector-phase measurements in acoustics." M., Science, 1986, pp. 77-79.

4. В.Н.Данилов, А.А.Грушин "Специальное метрологическое обеспечение гидроакустических средств". Петродворец, 1990, с.48-79.4. V.N.Danilov, A.A. Grushin "Special metrological support of hydroacoustic means". Petrodvorets, 1990, p. 48-79.

Claims (2)

1. Способ определения подводного уровня звукового давления G [дБ] в полосе частот судна, проходящего над гидроакустической измерительной системой, путем измерения системой гидроакустического давления Р [Па] в полосе частот и обработки полученной информации, отличающийся тем, что с помощью той же измерительной системы дополнительно измеряют вертикальную компоненту колебательной скорости Z [м/с] в полосе частот, а уровень звукового давления G определяют по математическому выражению1. The method of determining the underwater sound pressure level G [dB] in the frequency band of the vessel passing over the sonar measuring system by measuring the sonar pressure system P [Pa] in the frequency band and processing the received information, characterized in that using the same measuring system additionally measure the vertical component of the vibrational velocity Z [m / s] in the frequency band, and the sound pressure level G is determined by mathematical expression G=20log10(W0.5/P0),G = 20log 10 (W 0.5 / P 0 ), где P0=20 мкПа и где W=а(Р)2+b(Zρc)2+dP(Zρc)where P 0 = 20 μPa and where W = a (P) 2 + b (Zρc) 2 + dP (Zρc) при условиях, что среднее значение величины W для направления вертикально вверх совпадает со средним значением величины (Р)2 иunder the conditions that the average value of W for the vertical direction coincides with the average value of (P) 2 and d2≠4ab,d 2 ≠ 4ab, где ρ [кг/м3] - плотность воды; с [м/с] - скорость звука в воде; a, b, d - постоянные безразмерные коэффициенты.where ρ [kg / m 3 ] is the density of water; s [m / s] is the speed of sound in water; a, b, d are constant dimensionless coefficients. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидроакустической измерительной системы применяют комбинированный приемник.2. The method according to claim 1, characterized in that a combined receiver is used as a sonar measuring system.
RU2004120870/28A 2004-09-15 2004-09-15 Method of determining underwater level of sound pressure in vessel frequency band RU2284485C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120870/28A RU2284485C2 (en) 2004-09-15 2004-09-15 Method of determining underwater level of sound pressure in vessel frequency band

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120870/28A RU2284485C2 (en) 2004-09-15 2004-09-15 Method of determining underwater level of sound pressure in vessel frequency band

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004120870A RU2004120870A (en) 2006-02-20
RU2284485C2 true RU2284485C2 (en) 2006-09-27

Family

ID=36050502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004120870/28A RU2284485C2 (en) 2004-09-15 2004-09-15 Method of determining underwater level of sound pressure in vessel frequency band

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2284485C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571181C1 (en) * 2014-09-08 2015-12-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Apparatus for monitoring underwater noise of water craft
RU2801077C1 (en) * 2023-02-17 2023-08-01 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method for measuring noise of underwater vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571181C1 (en) * 2014-09-08 2015-12-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Apparatus for monitoring underwater noise of water craft
RU2801077C1 (en) * 2023-02-17 2023-08-01 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method for measuring noise of underwater vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004120870A (en) 2006-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fonseca et al. Remote estimation of surficial seafloor properties through the application Angular Range Analysis to multibeam sonar data
Williams et al. Comparison of sound speed and attenuation measured in a sandy sediment to predictions based on the Biot theory of porous media
RU2569414C2 (en) Noise suppression system with dual transducer for underwater hydrophone streamer
JPS625301B2 (en)
JP2008275351A (en) Bottom quality discrimination device and bottom quality discrimination method
Belov et al. Estimating the acoustic characteristics of surface layers of the sea bottom using four-component vector-scalar receivers
US9897712B2 (en) Method of acquiring ghost-free signatures for broadband source calibration
CN111308421B (en) Method for acquiring acoustic radiation of target free field in shallow sea
RU2284485C2 (en) Method of determining underwater level of sound pressure in vessel frequency band
JPS627515B2 (en)
RU2624791C1 (en) Two-component receiver of pressure gradient and method of measuring pressure gradient with its use
Hutt et al. Measurements of underwater sound intensity vector
Chu et al. Calibration of a broadband acoustic transducer with a standard spherical target in the near field
RU2525701C1 (en) Method to suppress reverberation interference
CN111308422A (en) Method for exciting plane wave sound field in local area of shallow sea
RU2141743C1 (en) Method for calibration of hydroacoustic measuring circuit of measuring instrument
RU2510045C2 (en) Side-scanning phase sonar
RU2090984C1 (en) Hydrophone sensitivity measurements on board sea-going ships by method of comparison in low-frequency range
RU2740334C1 (en) Method of receiving seismic-acoustic and hydroacoustic waves at the bottom of a water reservoir and device for its implementation
RU2587536C1 (en) Method of measuring attenuation coefficient of ultrasound
CN107894275A (en) A kind of computational methods of limited water field measurement low-frequency minimum
RU2814150C1 (en) Parametric profiler
Grall et al. Depth determination accuracy of the modified Prony method in a swath mapping application
CN112649872B (en) Method and system for correcting waveform distortion of transducer
Fonseca et al. Seafloor characterization through the application of AVO analysis to multibeam sonar data

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170916