RU2525472C1 - Acoustic range-finder - Google Patents

Acoustic range-finder Download PDF

Info

Publication number
RU2525472C1
RU2525472C1 RU2013103759/28A RU2013103759A RU2525472C1 RU 2525472 C1 RU2525472 C1 RU 2525472C1 RU 2013103759/28 A RU2013103759/28 A RU 2013103759/28A RU 2013103759 A RU2013103759 A RU 2013103759A RU 2525472 C1 RU2525472 C1 RU 2525472C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
group
acoustic
indicator
frequency
Prior art date
Application number
RU2013103759/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013103759A (en
Inventor
Анатолий Сергеевич Иваницкий
Александр Абрамович Часовской
Виктор Степанович Лапшин
Василий Андреевич Егоров
Валентин Николаевич Макаров
Original Assignee
Анатолий Сергеевич Иваницкий
Александр Абрамович Часовской
Виктор Степанович Лапшин
Василий Андреевич Егоров
Валентин Николаевич Макаров
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 Анатолий Сергеевич Иваницкий, Александр Абрамович Часовской, Виктор Степанович Лапшин, Василий Андреевич Егоров, Валентин Николаевич Макаров filed Critical Анатолий Сергеевич Иваницкий
Priority to RU2013103759/28A priority Critical patent/RU2525472C1/en
Publication of RU2013103759A publication Critical patent/RU2013103759A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2525472C1 publication Critical patent/RU2525472C1/en

Links

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: acoustic range-finder has higher accuracy of range-finding owing to use of a tuneable frequency generator, maximum signal indicator, a signal trailing edge determining unit, an adjustment code output panel and a subtractor, wherein the output of the tuneable frequency generator is connected to the input of the indicator and the input of an acoustic wideband, low-frequency band receiver, and the input of the generator is connected to the output of said receiver, also connected to the input of the maximum signal indicator and through the signal trailing edge determining unit to the second input of a time mismatch converter, the group of outputs of which is connected to a first group of inputs of the subtractor, having a second group of inputs connected to a group of outputs of the adjustment code output panel and having a group of outputs connected to a group of inputs of the indicator.
EFFECT: high accuracy.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области акустической техники и может быть использовано в геологоразведовательной технике в подземных и подводных условиях.The invention relates to the field of acoustic technology and can be used in exploration technology in underground and underwater conditions.

Известно акустическое устройство определения дальности, изложенное в книге «Акустика», Ш.Я.Вахитов. Горячая линия - телеком, 2009 г., стр.633. В нем с помощью акустического излучателя, который может работать и на низкочастотном диапазоне, осуществляется качание частоты. Звуковые волны от излучателя могут отражаться от объекта и поступать в акустический приемник. За время прихода отраженной частоты частота излучателя изменится. Величина этого изменения будет характеризовать дальность. Однако точность определения дальности не всегда достаточна.Known acoustic device for determining the range described in the book "Acoustics", S. Ya. Vakhitov. Hotline - Telecom, 2009, p. 633. In it, with the help of an acoustic emitter, which can operate in the low-frequency range, the frequency is swayed. Sound waves from the emitter can be reflected from the object and enter the acoustic receiver. During the arrival of the reflected frequency, the emitter frequency will change. The magnitude of this change will characterize the range. However, the accuracy of determining the range is not always sufficient.

Известно акустическое устройство определения дальности, изложенное в вышеупомянутом источнике на стр.631-632. В нем может быть использован акустический широкополосный излучатель, в том числе и низкочастотного диапазона, излучающий частоту, например 15-20 Гц.Known acoustic device for determining the range described in the aforementioned source on pages 631-632. It can be used acoustic broadband emitter, including low-frequency range, emitting a frequency, for example 15-20 Hz.

Звуковые волны, излучаемые излучателем, могут отражаться от объекта. Для определения дальности излучатель может излучать импульсы звуковой частоты в момент поступления на его вход, например, сигнала с управляемого импульсного генератора. Отраженный от объекта импульс поступает в акустический широкополосный приемник низкочастотного диапазона. Дальность определяется в преобразователе временного рассогласования по временному интервалу между импульсом с генератора и сигналом с акустического приемника и отображается на индикаторе. Однако точность определения дальности не всегда достаточна. С помощью предлагаемого устройства увеличивается точность определения дальности. Достигается это введением генератора подстраиваемой частоты, индикатора максимального сигнала, блока определения заднего фронта, панели выдачи кода поправки и вычитателя, при этом выход генератора подстраиваемой частоты соединен с входом индикатора и с входом акустического широкополосного приемника низкочастотного диапазона, а вход генератора соединен с выходом этого приемника, соединенного также входом индикатора максимального сигнала и через блок определения заднего фронта сигнала со вторым входом преобразователя временного интервала, группа выходов которого соединена с первой группой входов вычитателя, имеющего вторую группу входов, соединенную с группой выходов панели выдачи кода поправки, и имеющего группу выходов, соединенную с группой входов индикатора.Sound waves emitted by the emitter may be reflected from the object. To determine the range, the emitter can emit sound frequency pulses at the moment of arrival at its input, for example, of a signal from a controlled pulse generator. The pulse reflected from the object enters the low-frequency acoustic broadband receiver. The range is determined in the time difference converter by the time interval between the pulse from the generator and the signal from the acoustic receiver and is displayed on the indicator. However, the accuracy of determining the range is not always sufficient. Using the proposed device increases the accuracy of determining the range. This is achieved by introducing a tunable frequency generator, a maximum signal indicator, a trailing edge detection unit, a correction code issuing panel and a subtractor, while the output of the tunable frequency generator is connected to the indicator input and to the input of the low-frequency acoustic broadband receiver, and the generator input is connected to the output of this receiver also connected by the input of the maximum signal indicator and through the block determining the trailing edge of the signal with the second input of the transformer ervala group of outputs of which is connected with the first group of inputs of a subtractor, having a second input group connected to the group output panel issuing correction code and having an output group connected with the group indicator inputs.

На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения:In figure 1 and in the text the following notation:

1 - управляемый импульсный генератор1 - controlled pulse generator

2 - акустический широкополосный излучатель низкочастотного диапазона2 - acoustic broadband low-frequency radiator

3 - отражательный объект3 - reflective object

4 - индикатор максимального сигнала4 - maximum signal indicator

5 - акустический широкополосный приемник низкочастотного диапазона5 - acoustic broadband low-frequency receiver

6 - блок определения заднего фронта сигнала6 - block determining the trailing edge of the signal

7 - генератор подстраиваемой частоты7 - adjustable frequency generator

8 - индикатор8 - indicator

9 - преобразователь временного рассогласования 9 - time misalignment converter

10-вычитатель10-subtractor

11 - панель выдачи кода правки, 11 - panel issuing edit code,

при этом выход управляемого импульсного генератора 1 соединен с первым входом преобразователя временного рассогласования 9 и с входом акустического широкополосного излучателя низкочастотного диапазона 2, имеющего акустический выход, связанный с акустическим входом отражательного объекта 3, акустический выход которого связан с акустическим входом акустического приемника низкочастотного диапазона 5, имеющего вход, соединенный с входом индикатора 8, имеющего группу входов, соединенную с группой выходов вычитателя 10, имеющего вторую и первую группы входов, соответственно соединенную с группой выходов панели выдачи кода поправки 11 и с группой выходов преобразователя временного рассогласования 9, имеющего второй вход, соединенный через блок определения заднего фронта сигнала 6 с выходом акустического широкополосного приемника низкочастотного диапазона 5, соединенного также с входом индикатора максимального сигнала 4 и имеющего вход, соединенный с выходом генератора подстраиваемой частоты 7, вход которого соединен с выходом акустического широкополосного приемника низкочастотного диапазона 5.wherein the output of the controlled pulse generator 1 is connected to the first input of the time mismatch transducer 9 and to the input of the acoustic broadband low-frequency emitter 2 having an acoustic output connected to the acoustic input of the reflective object 3, the acoustic output of which is connected to the acoustic input of the acoustic receiver of the low-frequency range 5, having an input connected to the input of the indicator 8 having a group of inputs connected to a group of outputs of a subtractor 10 having a second and ne group of inputs, respectively, connected to the group of outputs of the panel issuing the correction code 11 and to the group of outputs of the transient mismatch transducer 9, having a second input connected via the trailing edge detection unit 6 to the output of the acoustic broadband low-frequency receiver 5, also connected to the input of the maximum indicator signal 4 and having an input connected to the output of the adjustable frequency generator 7, the input of which is connected to the output of the acoustic broadband receiver low frequency range 5.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Звуковые волны, излучаемые акустическим широкополосным излучателем низкочастотного диапазона 2, отражаются от отражательного объекта 3, которым может быть, например, дно скважины, образованной в результате бурения. Звуковые сигналы излучаются в момент поступления на вход излучателя 2 импульса от управляемого импульсного генератора 1. При этом возможен режим работы генератора с удлиненным и укороченным импульсами. Отраженные звуковые волны поступают в акустический широкополосный приемник низкочастотного диапазона 5, где преобразуются в электрические сигналы. С помощью генератора подстраиваемой частоты 7 осуществляется настройка приемника 5 на такую принимаемую частоту, при которой на индикаторе максимальной амплитуды 4 будет наблюдаться максимальная амплитуда. Это осуществляется благодаря тому, что имеет место резонансный эффект для определенной частоты, зависящий от глубины скважины, и в момент выделения максимальной амплитуды на индикаторе 4 на индикаторе 8 фиксируется частота с генератора 7, которая и характеризует глубину скважины. Таким образом, каждой резонансной частоте будет соответствовать определенная глубина, то есть дальность до дна скважины. В этом режиме звуковой импульс может быть удлиненным и равным времени измерения. Точность определения глубины может составлять доли метра. При наличии же бурильного оборудования внутри скважины или других мешающих отражателей резонанс может отсутствовать. Поэтому используются и укороченные излучающие импульсы, частота следования которых зависит от максимального времени запаздывания отраженного сигнала. Однако длительность отраженного сигнала может быть увеличена из-за наличия следующих друг за другом отражений внутри скважины. Поэтому с помощью преобразователя временного рассогласования 9 определяется глубина до оконечного объекта на дне скважины. При этом измеряется временное рассогласование между импульсом с управляемого генератора 1 и задним фронтом сигнала с приемника 5, который через блок определения заднего фронта 6 поступает на второй вход преобразователя 9, а на первый вход поступает сигнал с генератора 1. Исполнение блока определения заднего фронта аналогичен блоку вторичной обработки, где может анализироваться длительность сигнала и исключаться случайные сигналы. Пример конкретного исполнения блока вторичной обработки представлен в книге «Радиотехнические системы», В.П.Пестряков и др., 1985 г., стр.219. Код временного рассогласования с группы выходов преобразователя 9 поступает на первую группу входов вычитателя 10, а на вторую группу его входов поступает код-поправка с панели выдачи кода поправки 11, характеризующего длительность акустического укороченного импульса, излучаемого излучателем 2. Разность с группы выходов преобразователя.9, несущая в себе информацию о дальности, поступает в индикатор 8 для отображения.Sound waves emitted by an acoustic broadband radiator of the low frequency range 2 are reflected from the reflective object 3, which may be, for example, the bottom of a well formed as a result of drilling. Sound signals are emitted when a pulse arrives at the input of the emitter 2 from a controlled pulse generator 1. In this case, a generator operating mode with elongated and shortened pulses is possible. Reflected sound waves enter the acoustic broadband low-frequency receiver 5, where they are converted into electrical signals. Using the adjustable frequency generator 7, the receiver 5 is tuned to the received frequency at which the maximum amplitude is observed on the maximum amplitude indicator 4. This is due to the fact that there is a resonant effect for a certain frequency, depending on the depth of the well, and at the time of maximum amplitude allocation on indicator 4 on indicator 8, the frequency from generator 7 is fixed, which characterizes the depth of the well. Thus, each resonant frequency will correspond to a certain depth, that is, the distance to the bottom of the well. In this mode, the sound pulse can be elongated and equal to the measurement time. The accuracy of determining the depth can be fractions of a meter. If there is drilling equipment inside the well or other interfering reflectors, there may be no resonance. Therefore, shortened emitting pulses are also used, the repetition rate of which depends on the maximum delay time of the reflected signal. However, the duration of the reflected signal can be increased due to the presence of successive reflections inside the well. Therefore, using the time mismatch transducer 9, the depth to the target at the bottom of the well is determined. In this case, the time mismatch between the pulse from the controlled generator 1 and the trailing edge of the signal from the receiver 5 is measured, which through the trailing edge detection unit 6 is supplied to the second input of the converter 9, and the signal from the generator 1 is supplied to the first input. The execution of the trailing edge detection unit is similar to the block secondary processing, where the signal duration can be analyzed and random signals excluded. An example of a specific implementation of the secondary processing unit is presented in the book "Radio Engineering Systems", V.P. Pestryakov et al., 1985, p. 219. The temporary mismatch code from the group of outputs of the converter 9 goes to the first group of inputs of the subtractor 10, and the second group of its inputs receives the correction code from the panel issuing the correction code 11, characterizing the duration of the acoustic shortened pulse emitted by the emitter 2. The difference from the group of outputs of the converter 9 carrying information about the range, enters the indicator 8 for display.

Пример конкретного исполнения преобразователя 19 представлен в книге «Справочник-задачник по радиолокации», Васин В.В., Степанов Б.М., -М., 1977 г., стр.214, фиг.9.7. Предлагаемое устройство может быть использовано для определения глубины скважин. При этом увеличивается точность определения глубины залегания пластов. Устройство можно использовать для определения дальности, в том числе и до оконечного объекта, а также удлиненного, например, в шахтах, туннелях и других закрытых помещениях, а также для определения глубины водоемов и дальностей до внезапно появившихся препятствий.An example of a specific implementation of the transducer 19 is presented in the book "Reference-task book on radiolocation", Vasin VV, Stepanov BM, -M., 1977, p.214, Fig.9.7. The proposed device can be used to determine the depth of the wells. This increases the accuracy of determining the depth of the beds. The device can be used to determine the range, including to the terminal object, as well as elongated, for example, in mines, tunnels and other enclosed spaces, as well as to determine the depth of water bodies and ranges to suddenly appearing obstacles.

Claims (1)

Акустическое устройство определения дальности, состоящее из управляемого импульсного генератора, акустического широкополосного излучателя низкочастотного диапазона, отражательного объекта, преобразователя временного рассогласования и индикатора, где выход управляемого импульсного генератора соединен с первым входом преобразователя временного рассогласования и с входом акустического широкополосного излучателя низкочастотного диапазона, имеющего акустический выход, связанный с акустическим входом отражательного объекта, акустический выход которого связан с акустическим входом акустического приемника низкочастотного диапазона, имеющего вход, соединенный с входом индикатора, отличающееся тем, что вводятся: генератор подстраиваемой частоты, индикатор максимального сигнала, блок определения заднего фронта сигнала, вычитатель и панель выдачи кода поправки, при этом выход генератора подстраиваемой частоты соединен с входом индикатора и с входом акустического широкополосного приемника низкочастотного диапазона, а вход генератора соединен с выходом этого приемника, соединенного также входом индикатора максимального сигнала и через блок определения заднего фронта сигнала со вторым входом преобразователя временного рассогласования, группа выходов которого соединена с первой группой входов вычитателя, имеющего вторую группу входов, соединенную с группой выходов панели выдачи кода поправки и имеющего группу выходов, соединенную с группой входов индикатора. An acoustic ranging device consisting of a controlled pulse generator, an acoustic broadband low-frequency emitter, a reflective object, a time mismatch transducer and an indicator, where the output of a controlled pulse generator is connected to the first input of a temporary mismatch transducer and to the input of a low-frequency acoustic broadband emitter having an acoustic output associated with the acoustic input of a reflective object, acoustics the output of which is connected to the acoustic input of the acoustic receiver of the low-frequency range, having an input connected to the indicator input, characterized in that it includes: a tunable frequency generator, a maximum signal indicator, a signal trailing edge detection unit, a subtractor and a correction code issuing panel, while the output the adjustable frequency generator is connected to the input of the indicator and to the input of the acoustic broadband low-frequency receiver, and the input of the generator is connected to the output of this a nickname, also connected by the input of the maximum signal indicator and through the signal trailing edge determination unit to the second input of the time mismatch converter, the group of outputs of which is connected to the first group of inputs of the subtractor having the second group of inputs connected to the group of outputs of the panel for issuing the correction code and having the group of outputs, connected to a group of indicator inputs.
RU2013103759/28A 2013-01-29 2013-01-29 Acoustic range-finder RU2525472C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013103759/28A RU2525472C1 (en) 2013-01-29 2013-01-29 Acoustic range-finder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013103759/28A RU2525472C1 (en) 2013-01-29 2013-01-29 Acoustic range-finder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013103759A RU2013103759A (en) 2014-08-10
RU2525472C1 true RU2525472C1 (en) 2014-08-20

Family

ID=51354811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013103759/28A RU2525472C1 (en) 2013-01-29 2013-01-29 Acoustic range-finder

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2525472C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU189788U1 (en) * 2019-02-11 2019-06-04 Общество с ограниченной ответственностью "КОМПСТАР" ULTRASONIC DALNOMER

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267743C1 (en) * 2004-05-31 2006-01-10 Лев Петрович Гаврилюк Contactless method and device for measuring distance to object
RU2327498C1 (en) * 2006-12-04 2008-06-27 Вячеслав Адамович Заренков Method and device for detecting and localisation of covered biologic subjects or their remains
RU2368919C1 (en) * 2008-03-05 2009-09-27 Давыдов Владимир Сергеевич Method of identifying targets from sonar signals
RU2008113239A (en) * 2008-03-27 2009-10-10 Виктор Иванович Дикарев (RU) METHOD FOR DETECTING LOCATION OF MOBILE OBJECTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU102270U1 (en) * 2010-06-21 2011-02-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" PARAMETRIC ECHO Sounder
RU2413240C1 (en) * 2009-09-23 2011-02-27 Святослав Николаевич Гузевич Method to determine distance from receiver of electromagnet field on object to transmitter and device for its realisation
CN102486538A (en) * 2010-12-05 2012-06-06 中国科学院沈阳自动化研究所 Target detection method for millimeter-wave anticollision radar

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267743C1 (en) * 2004-05-31 2006-01-10 Лев Петрович Гаврилюк Contactless method and device for measuring distance to object
RU2327498C1 (en) * 2006-12-04 2008-06-27 Вячеслав Адамович Заренков Method and device for detecting and localisation of covered biologic subjects or their remains
RU2368919C1 (en) * 2008-03-05 2009-09-27 Давыдов Владимир Сергеевич Method of identifying targets from sonar signals
RU2008113239A (en) * 2008-03-27 2009-10-10 Виктор Иванович Дикарев (RU) METHOD FOR DETECTING LOCATION OF MOBILE OBJECTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2413240C1 (en) * 2009-09-23 2011-02-27 Святослав Николаевич Гузевич Method to determine distance from receiver of electromagnet field on object to transmitter and device for its realisation
RU102270U1 (en) * 2010-06-21 2011-02-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" PARAMETRIC ECHO Sounder
CN102486538A (en) * 2010-12-05 2012-06-06 中国科学院沈阳自动化研究所 Target detection method for millimeter-wave anticollision radar

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU189788U1 (en) * 2019-02-11 2019-06-04 Общество с ограниченной ответственностью "КОМПСТАР" ULTRASONIC DALNOMER

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013103759A (en) 2014-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106772393B (en) A kind of improved ultrasonic ranging method based on flight time detection
RU2014138142A (en) METHOD FOR DETERMINING THE LOCATION OF UNDERWATER DEVICE
WO2009125843A1 (en) Ultrasonic wave propagation time measurement system
EP2894496A3 (en) Ultrasonic logging methods and apparatus for measuring cement and casing properties using acoustic echoes
WO2014199758A1 (en) Doppler shift frequency measuring device and tidal current meter equipped with same
WO2012178013A3 (en) System and device for acoustic measuring in a medium
EA201590605A1 (en) METHOD AND KINEMATIC CALIBRATION SYSTEM FOR MEASUREMENT OF DISPLACEMENTS AND VIBRATIONS OF OBJECTS AND CONSTRUCTIONS
CN104062645A (en) Method for measuring phase difference between parametric array difference-frequency wave and same-frequency small-amplitude wave signal
RU2011116249A (en) HYDROACOUSTIC SYNCHRONOUS LONG-DIMENSIONAL NAVIGATION SYSTEM FOR POSITIONING UNDERWATER OBJECTS IN THE NAVIGATION FIELD OF RANDOMLY SITUATED HYDROACOUSTIC RESPONSE BEACONS
KR101454827B1 (en) High resolution distance measuring method by phase shifted value of ultrasonic signal
RU2525472C1 (en) Acoustic range-finder
RU2016114998A (en) Radar method for detecting and determining motion parameters of low-altitude, low-observable objects in the decameter range of radio waves
RU2546852C1 (en) Hydroacoustic method of distance measurements using explosion signal
RU2541699C1 (en) Hydroacoustic method of distance measurement with help of explosive source
RU2631906C1 (en) Device for determining location of signal source
KR100979286B1 (en) Apparatus and method for detecting distance and orientation between objects under water
GB2541817A (en) Formation measurements using flexural modes of guided waves
RU2510608C1 (en) Method of measuring thickness of ice from underwater vehicle
RU2612201C1 (en) Method of determining distance using sonar
RU2010140546A (en) METHOD FOR MEASURING THE DISTANCE TO THE MONITORED OBJECT
RU2543674C1 (en) Active sonar
RU2452977C1 (en) Method of measuring distance to monitored facility
RU2674552C1 (en) Sonar method of object detection and measurement of parameters thereof
RU2452979C1 (en) Method of measuring distance to monitored facility
RU2515610C1 (en) Over-horizon radar