RU2541733C1

RU2541733C1 - Parametric profile recorder

Info

Publication number: RU2541733C1
Application number: RU2013147033/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Тарасов; Виталий Николаевич Максимов; Василий Алексеевич Воронин; Лев Романович Мерклин; Анатолий Васильевич Скнаря; Пётр Петрович Пивнев; Антон Юрьевич Плешков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Морские Инновации" ООО "Морские Инновации"
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-02-20
Also published as: WO2015060749A1

Abstract

FIELD: instrument engineering.

SUBSTANCE: parametric profile recorder comprises a synchroniser, an indication unit, a receiving path, a radiating path, which output is connected to the acoustic radiating antenna, the input of the receiving path is connected to the acoustic receiving antenna, and the output - with the signal input of the indication unit, the unit of setting quantities of permissible deviation of angles of the radiation directions of the probing signal from the vertical, the unit of comparison, the coincidence circuit, and the control unit of the angle of inclination, which output is connected to one of the inputs of the unit of comparison. The unit of setting quantities of permissible deviation of angles of the radiation directions of the probing signal from the vertical is connected to the other input of the unit of comparison, which output is connected to one input of the coincidence circuit, and the second input of which is connected to the output of the synchroniser, and the output of the coincidence circuit is connected to the control inputs of the indication unit, the receiving path, the radiating path and the input of the synchroniser allowance.

EFFECT: elimination of errors in determining the profile parameters of bottom structures caused by the ship motions.

5 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к акустическим локационным системам и может быть использовано для определения структуры дна и донных осадков. Преимущественная область использования - гидроакустика, а также геология и другие направления, связанные с изучением структуры дна и донных осадков.The invention relates to acoustic location systems and can be used to determine the structure of the bottom and bottom sediments. The predominant area of use is hydroacoustics, as well as geology and other areas associated with the study of the structure of the bottom and bottom sediments.

Известен параметрический профилограф для поиска инородных тел в тканях животных [1], содержащий корпус, в котором расположены вращающийся генератор, генерирующий два высокочастотных сигнала с помощью двух осцилляторов, в результате взаимодействия которых в нелинейной жидкости образуется низкочастотный сигнал, проходящий через жидкую среду, также расположенную в корпусе, и фильтр нижних частот таким образом, чтобы направить низкочастотный звуковой сигнал в ткани животного с целью выявления инородных тел, находящихся в тканях, с помощью эхо-сигнала, отображаемого на дисплее, установленном в устройстве.Known parametric profilograph for searching for foreign bodies in animal tissues [1], containing a housing in which there is a rotating generator that generates two high-frequency signals using two oscillators, the interaction of which in a nonlinear liquid produces a low-frequency signal passing through a liquid medium, also located in the housing, and a low-pass filter so as to direct a low-frequency sound signal into the tissue of the animal in order to identify foreign bodies in the tissues, using echo displayed on the display installed in the device.

Известны параметрические профилографы [2, 3, 4], содержащие синхронизатор, приемный тракт, соединенный с акустической приемной антенной, излучающий тракт, соединенный с акустической излучающей антенной, при этом выход приемного тракта соединен с входом блока индикации. Синхронизатор через заданные временные интервалы Т, зависящие от суммарного времени прохождения акустического сигнала в канале лоцирования, состоящего из водной среды и исследуемых участков донных пород, вырабатывает периодически повторяющиеся синхросигналы, определяющие начало циклов лоцирования и поступающие на управляющие входы блока индикации, приемного тракта и излучающего тракта. Излучающий тракт вырабатывает радиоимпульсы с частотами f₁, f₂, поступающими на акустическую антенну, излучающую в среду лоцирования акустический сигнал. Этот сигнал распространяется в среде лоцирования, обладающей нелинейностью своих упругих характеристик, где происходит их взаимодействие с образованием акустического сигнала с разностной частотой F_-=|f₂-f₁| [2]. Зондирующий сигнал, состоящий из трех компонент с частотами F, f₁ и f₂, достигает дна, высокочастотные компоненты f₁ и f₂ отражаются от дна, а низкочастотный сигнал с частотой F частично отражается от поверхности дна, а частично проникает в материал дна, отражается от структурных неоднородностей дна и принимается акустической приемной антенной. Электрические сигналы, соответствующие данным эхо-сигналам, поступают на вход приемного тракта, а с его выхода на сигнальный вход блока индикации, показывающего структуру дна. Для просмотра структуры дна на протяженных участках профилограф помещают на носителе, в качестве которого обычно используется судно, перемещающееся над исследуемым участком дна.Known parametric profilographs [2, 3, 4], containing a synchronizer, a receiving path connected to an acoustic receiving antenna, a radiating path connected to an acoustic radiating antenna, while the output of the receiving path is connected to the input of the display unit. The synchronizer at predetermined time intervals T, depending on the total time of passage of the acoustic signal in the location channel, consisting of an aqueous medium and the studied sections of the bottom rocks, generates periodically repeating clock signals that determine the beginning of location cycles and received at the control inputs of the display unit, the receiving path and the radiating path . The radiating path generates radio pulses with frequencies f ₁ , f ₂ supplied to an acoustic antenna that emits an acoustic signal into the location environment. This signal propagates in a location medium having non-linearity of its elastic characteristics, where they interact with the formation of an acoustic signal with a difference frequency F _- = | f ₂ -f ₁ | [2]. A probe signal consisting of three components with frequencies F, f ₁ and f ₂ reaches the bottom, high-frequency components f ₁ and f ₂ are reflected from the bottom, and a low-frequency signal with a frequency F is partially reflected from the bottom surface, and partially penetrates the bottom material, reflected from the structural heterogeneities of the bottom and received by the acoustic receiving antenna. Electrical signals corresponding to these echo signals are received at the input of the receiving path, and from its output to the signal input of the display unit showing the bottom structure. To view the structure of the bottom in extended sections, the profilograph is placed on a carrier, which is usually used as a vessel moving over the studied section of the bottom.

Недостатком указанных профилографов являются невысокая точность и ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные большими погрешностями получаемых результатов, вызванными качкой носителя. При излучении акустического сигнала в направлении дна, отличающегося от вертикали на угол β, относительная ошибка L₀ при определении расстояния до дна будет равнаThe disadvantage of these profilographs is their low accuracy and limited operational capabilities due to large errors in the results obtained due to the rolling of the carrier. When the acoustic signal is emitted in the direction of the bottom, which differs from the vertical by an angle β, the relative error L ₀ when determining the distance to the bottom will be equal to

$L_{0} = (1 / c o s β - 1) . \begin{matrix} \end{matrix} (1)$

L_{0} = (one / c o s β - one) . \begin{matrix}  \end{matrix} (one)

Для структур дна относительные погрешности L₁ определения их размеров с учетом преломления акустического сигнала в материале дна будут определяться выражениемFor bottom structures, the relative errors L _{1 of} determining their size, taking into account the refraction of the acoustic signal in the bottom material, will be determined by the expression

$L_{1} = (1 / c o s (β / C_{1} / C_{0}) - 1) . \begin{matrix} \end{matrix} (2)$

L_{one} = (one / c o s (β / C_{one} / C_{0}) - one) . \begin{matrix}  \end{matrix} (2)

Где С₀ - скорость распространения акустических сигналов в водной среде лоцирования и C₁ - скорость в материале дна.Where C ₀ is the speed of propagation of acoustic signals in the aqueous medium of the location and C ₁ is the speed in the bottom material.

Угол β, отличный от нуля, возникает при качке носителя профилографа или по каким-либо иным причинам. В таблице 1 приведены величины погрешностей в процентах для разных значений β и соотношений скоростей C₁/C₀.An angle β other than zero occurs when the roll of the profilograph carrier or for some other reasons. Table 1 shows the error in percent for different values of β and the ratio of speeds C ₁ / C ₀ .

Таблица 1Table 1 β, градусовβ, degrees 55 1010 15fifteen 20twenty 2525 L₀, процентовL ₀ percent 0,40.4 1,541,54 3,523.52 6,426.42 10,310.3 1,51,5 0,90.9 3,523.52 8,248.24 15,515,5 2626 L₁, процентовL ₁ percent С1/С0C1 / C0 22 1,541,54 6,426.42 15,515,5 30,5430.54 55,5755.57 2,52,5 2,422.42 10,310.3 2626 55,5755.57 116,6116.6 33 3,523.52 15,515,5 41,441,4 100one hundred 286,4286.4

В отдельных разработках профилографов, имеющих ширину диаграммы направленности в режиме излучения порядка 2-5 градусов, используют различные способы стабилизации пространственного положения диаграммы направленности [5]. Это становится возможным за счет значительного усложнения конструкции профилографов и удорожания их стоимости. В профилографах, уже установленных на судах, проводить данные мероприятия по стабилизации пространственного положения диаграммы направленности не представляется возможным.In some designs of profilographs having a radiation pattern width of about 2-5 degrees in the radiation mode, various methods are used to stabilize the spatial position of the radiation pattern [5]. This becomes possible due to a significant complication of the design of profilographs and an increase in their cost. In profilographs already installed on ships, it is not possible to carry out these measures to stabilize the spatial position of the radiation pattern.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является устройство для осуществления съемки рельефа дна акватории [6], содержащее приемоизлучающую антенну, передающий блок, содержащий синхронизатор, приемоизмерительный блок, блок управления и блок сбора, обработки информации и картирования рельефа дна акватории, в котором выход приемоизлучающей антенны подключен к входу приемоизмерительного блока, выход передающего блока соединен с приемоизлучающей антенной, выход приемоизмерительного блока подключен к входу блока сбора обработки информации и картирования рельефа дна акватории, вход которого соединен с выходом судовых измерителей составляющих качки, курса, скорости и координат, а блок управления соединен с передающим блоком, приемоизмерительным блоком и блоком сбора информации, обработки и картирования рельефа дна, а также блок определения средней скорости распространения звука в воде в направлении излучения гидроакустического сигнала, вход которого через блок управления соединен с выходом судового гидроакустического доплеровского измерителя скорости и выходом приемника радионавигационной или/и спутниковой навигационной системы, а выход соединен с входом блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна акватории.The closest analogue of the claimed technical solution is a device for capturing the topography of the bottom of the water area [6], containing a receiving-radiating antenna, a transmitting unit containing a synchronizer, receiving-measuring unit, a control unit and a unit for collecting, processing information and mapping the topography of the bottom of the water area, in which the output of the receiving-radiating antenna connected to the input of the receiving unit, the output of the transmitting unit is connected to the receiving antenna, the output of the receiving unit is connected to the input of the collection unit and information processing and mapping of the relief of the bottom of the water area, the input of which is connected to the output of ship meters of components of pitching, heading, speed and coordinates, and the control unit is connected to a transmitting unit, a receiving-measuring unit and a unit for collecting information, processing and mapping of the bottom relief, as well as a determination unit the average velocity of sound propagation in water in the direction of radiation of the hydroacoustic signal, the input of which through the control unit is connected to the output of the ship’s hydroacoustic Doppler meter growth and the output of the receiver of the radio navigation and / or satellite navigation system, and the output is connected to the input of the unit for collecting, processing information and mapping the relief of the bottom of the water area.

Признаки, совпадающие с заявляемым изобретением, - синхронизатор, блок индикации, приемный тракт, излучающий тракт, выход которого соединен с акустической излучающей антенной, вход приемного тракта соединен с акустической приемной антенной, а выход - с сигнальным входом блока индикации.Signs that coincide with the claimed invention are a synchronizer, an indication unit, a receiving path, a radiating path, the output of which is connected to an acoustic radiating antenna, the input of the receiving path is connected to the acoustic receiving antenna, and the output to the signal input of the indicating block.

К достоинствам ближайшего аналога следует отнести повышение точности съемки рельефа дна за счет повышения точности определения средней скорости звука в воде. Однако, как и в случае [5], это становится возможным лишь за счет значительного усложнения конструкции профилографов и удорожания их стоимости. Кроме того, недостатком ближайшего аналога, как и всех предыдущих аналогов, является наличие погрешности получаемых результатов, обусловленной качкой носителя.The advantages of the closest analogue include improving the accuracy of shooting the bottom topography by increasing the accuracy of determining the average speed of sound in water. However, as in the case of [5], this becomes possible only due to a significant complication of the design of profilographs and an increase in their cost. In addition, the disadvantage of the closest analogue, like all previous analogues, is the presence of an error in the results obtained due to the rolling of the carrier.

Основной задачей заявляемого изобретения является разработка параметрического профилографа, способного выполнять определение параметров структур дна с высокой точностью без существенных усложнений конструкции профилографа. При этом в соответствии с предложенным техническим решением возможна модернизация уже имеющихся профилографов, установленных на различных носителях.The main objective of the invention is the development of a parametric profilograph capable of determining the parameters of the bottom structures with high accuracy without significant complications of the design of the profilograph. Moreover, in accordance with the proposed technical solution, it is possible to upgrade existing profilographs installed on various media.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении точности определения параметров донных структур, а также расширении эксплуатационных возможностей параметрического профилографа.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of determining the parameters of bottom structures, as well as expanding the operational capabilities of a parametric profiler.

Технический результат достигается тем, что в известный параметрический профилограф, содержащий синхронизатор, блок индикации, приемный тракт, излучающий тракт, выход которого соединен с акустической излучающей антенной, вход приемного тракта соединен с акустической приемной антенной, а выход - с сигнальным входом блока индикации, дополнительно введены блок задания величин допустимого отклонения углов направлений излучения зондирующего сигнала от вертикали, блок сравнения, схема совпадения и блок контроля угла наклона, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, при этом блок задания величин допустимого отклонения углов направлений излучения зондирующего сигнала от вертикали соединен с другим входом блока сравнения, выход которого соединен с входом схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом синхронизатора, а выход схемы совпадения соединен с управляющими входами блока индикации, приемного тракта, излучающего тракта и входом разрешения синхронизатора.The technical result is achieved by the fact that in a known parametric profilograph containing a synchronizer, an indication unit, a receiving path, a radiating path, the output of which is connected to an acoustic radiating antenna, the input of the receiving path is connected to an acoustic receiving antenna, and the output to the signal input of the indicating unit, additionally a unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the directions of the radiation of the probe signal from the vertical, a comparison unit, a matching circuit, and a control unit for the angle of inclination, the output of which connected to one of the inputs of the comparison unit, while the unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the directions of the radiation of the probe signal from the vertical is connected to another input of the comparison unit, the output of which is connected to the input of the matching circuit, the second input of which is connected to the output of the synchronizer, and the output of the matching circuit is connected with the control inputs of the display unit, the receiving path, the radiating path and the synchronization enable input.

Рационально выполнить блок сравнения в виде компаратора.It is rational to execute the comparison unit in the form of a comparator.

Предпочтительно выполнить блок контроля угла наклона в виде датчика вертикали, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора, при этом инвертирующий вход компаратора соединить с выходом блока задания величин допустимого отклонения углов направлений излучения зондирующего сигнала от вертикали.It is preferable to perform the tilt angle control unit in the form of a vertical sensor, the output of which is connected to the non-inverting input of the comparator, while the inverting input of the comparator is connected to the output of the unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the radiation directions of the probe signal from the vertical.

Целесообразно выполнить схему совпадения в виде логического элемента «И», вход которой соединен с выходом компаратора, а второй вход логического элемента «И» подключен к выходу синхронизатора.It is advisable to perform a coincidence circuit in the form of an AND gate, the input of which is connected to the output of the comparator, and the second input of the AND gate is connected to the output of the synchronizer.

Рекомендуется выполнить блок задания величин допустимого отклонения углов направлений излучения зондирующего сигнала от вертикали в виде в виде цифроаналогового преобразователя, вход которого подключен к процессору, сопряженному с блоком ввода.It is recommended to perform a unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the directions of the radiation of the probe signal from the vertical in the form of a digital-to-analog converter, the input of which is connected to the processor paired with the input unit.

Заявляемый параметрический профилограф за счет введения таких существенных отличительных признаков, как блок задания величин допустимого отклонения углов направлений излучения зондирующего сигнала от вертикали, блок сравнения, схема совпадения и блок контроля угла наклона, позволяет повысить точность и расширить эксплуатационные возможности параметрического профилографа. Существенные отличия позволяют проводить лоцирование на углах, отличающихся от вертикали на заданную незначительную величину, что позволяет получать высокую точность результатов при значительной качке судна. При этом заявляемое техническое решение, не являясь усложненным, позволяет модернизировать уже имеющиеся параметрические профилографы, установленные на различных носителях.The inventive parametric profilograph due to the introduction of such significant distinguishing features as a unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the radiation directions of the probe signal from the vertical, a comparison unit, a matching circuit and a control unit for the angle of inclination, allows to increase the accuracy and expand the operational capabilities of the parametric profilograph. Significant differences make it possible to locate at angles that differ from the vertical by a given insignificant amount, which makes it possible to obtain high accuracy of the results with significant ship pitching. Moreover, the claimed technical solution, not being complicated, allows you to upgrade existing parametric profilographs installed on various media.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема заявляемого параметрического профилографа в предпочтительном варианте.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the inventive parametric profilograph in a preferred embodiment.

Параметрический профилограф содержит блок контроля угла наклона, выполненный в одном из вариантов реализации в виде датчика вертикали 1, соединенного с неинвертирующим входом компаратора 2, блок задания величин допустимого отклонения углов направлений излучения зондирующего сигнала от вертикали (БЗУ) 3, соединенный с инвертирующим входом компаратора 2, выход которого соединен с одним из входов схемы совпадения, в одном из вариантов реализации, выполненного в виде логического элемента «И» 4, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора 5. При этом выход логического элемента «И» 4 соединен с входом разрешения синхронизатора 5, с управляющими входами блока индикации 6, приемного тракта 7 и излучающего тракта 8, выход которого соединен с акустической излучающей антенной 9. Вход приемного тракта 7 соединен с акустической приемной антенной 10, а выход приемного тракта 7 - с сигнальным входом блока индикации 6. БЗУ 3 в одном из вариантов реализации может быть выполнен на процессоре с блоком ввода и цифроаналоговом преобразователе (на чертеже не показаны).The parametric profilograph contains a tilt angle control unit made in one embodiment in the form of a vertical sensor 1 connected to a non-inverting input of the comparator 2, a unit for specifying the values of the permissible deviation of the angles of the radiation directions of the probe signal from the vertical (BZU) 3, connected to the inverting input of the comparator 2 , the output of which is connected to one of the inputs of the coincidence circuit, in one embodiment, made in the form of a logical element "AND" 4, the second input of which is connected to the synchronous output isator 5. At the same time, the output of the logic element “AND” 4 is connected to the enable input of the synchronizer 5, with the control inputs of the display unit 6, the receiving path 7 and the radiating path 8, the output of which is connected to the acoustic radiating antenna 9. The input of the receiving path 7 is connected to the acoustic receiving antenna 10, and the output of the receiving path 7 with the signal input of the indicating unit 6. BZU 3 in one embodiment may be performed on a processor with an input unit and a digital-to-analog converter (not shown in the drawing).

Заявляемое изобретение работает следующим образом.The claimed invention works as follows.

Синхронизатор 5 вырабатывает видеоимпульс U1 с высоким логическим уровнем, поступающий на один из входов логического элемента «И» 4, на второй вход которого поступает напряжение U2 с выхода компаратора 2. На неинвертирующий вход компаратора 2 поступает сигнал U3 с датчика вертикали 1. Величина сигнала U3 пропорциональна углу β отклонения направления излучения акустической излучающей антенны 9 от вертикали, появляющемуся в результате качки судна. На инвертирующий вход компаратора 2 с блока задания величин допустимого отклонения углов направлений излучения зондирующего сигнала от вертикали (БЗУ) 3 подается напряжение U4, величина которого определяется значением допустимого отклонения углов направлений излучения зондирующего сигнала от вертикали. Значения допустимого угла отклонения могут быть заданы процессором с блоком ввода, сигналы с которого преобразуются цифроаналоговым преобразователем (на чертеже не показаны). Как видно из таблицы 1, при малых значениях углов β, например менее 5°, погрешность при определении расстояний до дна и величин структурных элементов дна не превышает 3,52%, что в отдельных случаях может быть допустимо.The synchronizer 5 generates a video pulse U1 with a high logic level, which is fed to one of the inputs of the logic element “I” 4, to the second input of which the voltage U2 is supplied from the output of the comparator 2. The signal U3 from the vertical sensor 1 is received at the non-inverting input of the comparator 2. The value of the signal U3 is proportional to the angle β of the deviation of the radiation direction of the acoustic emitting antenna 9 from the vertical, resulting from the rolling of the vessel. At the inverting input of the comparator 2 from the unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the directions of radiation of the probe signal from the vertical (BZU) 3, a voltage U4 is supplied, the value of which is determined by the value of the permissible deviation of the angles of the directions of radiation of the probe signal from the vertical. Values of the permissible deviation angle can be set by a processor with an input unit, the signals from which are converted by a digital-to-analog converter (not shown in the drawing). As can be seen from table 1, for small angles β, for example, less than 5 °, the error in determining the distances to the bottom and the values of the structural elements of the bottom does not exceed 3.52%, which in some cases may be acceptable.

Если U3>U4, то есть угол β больше допустимого, то напряжение U2 будет равно нулю и на выходе логического элемента 4 напряжение U5 будет равно низкому логическому уровню, который блокирует дальнейшую работу синхронизатора 5. При уменьшении угла качки судна β до допустимого значения напряжение U3 станет меньше напряжения U4 и на выходе компаратора 2 появится напряжение U2 с высоким логическим уровнем, а на выходе логического элемента 4 сформируется напряжение U5 с высоким логическим уровнем, которое определит начало цикла лоцирования.If U3> U4, that is, the angle β is greater than the permissible one, then the voltage U2 will be zero and at the output of logic element 4, the voltage U5 will be equal to a low logic level that blocks the further operation of the synchronizer 5. When the pitch angle of the vessel β decreases to an acceptable value, the voltage U3 the voltage U4 becomes lower and the voltage U2 with a high logic level appears at the output of the comparator 2, and the voltage U5 with a high logic level is formed at the output of the logic element 4 that will determine the beginning of the location cycle.

Напряжение U5 разрешает работу синхронизатора 5, и он начинает формировать сигнал U1 с низким логическим уровнем и с длительностью Т, зависящей от суммарного времени прохождения акустического сигнала в канале лоцирования, состоящего из водной среды и исследуемых участков донных пород. После этого синхронизатор 5 вырабатывает напряжение U1 с высоким логическим уровнем, и при появлении напряжения U2 с высоким логическим уровнем цикл лоцирования повторяется. В качестве синхронизатора 5 может использоваться, например, ждущий мультивибратор, запускаемый сигналом U5 высокого логического уровня и имеющий выходной сигнал в стабильном состоянии - высокого уровня, и в квазистабильном состоянии длительностью Т - низкого уровня.The voltage U5 allows the synchronizer 5 to work, and it begins to generate a signal U1 with a low logical level and with a duration T, depending on the total transit time of the acoustic signal in the location channel, consisting of an aqueous medium and the studied areas of bottom rocks. After that, the synchronizer 5 generates a voltage U1 with a high logical level, and when the voltage U2 with a high logical level appears, the lasing cycle is repeated. As a synchronizer 5, for example, a standby multivibrator triggered by a high logic level signal U5 and having an output signal in a stable state of a high level and in a quasi-stable state of duration T of a low level can be used.

Напряжение U5 с высоким логическим уровнем запускает остальные блоки параметрического профилографа, а именно излучающий тракт 8, приемный тракт 7 и блок индикации 6. Излучающий тракт 8 вырабатывает радиоимпульсы с частотами f₁, f₂, поступающими на акустическую антенну 9, излучающую в среду лоцирования акустический сигнал. Этот сигнал распространяется в среде лоцирования, обладающей нелинейностью своих упругих характеристик, где происходит их взаимодействие с образованием акустического сигнала с разностной частотой F_-=|f₂-f₁|, [2]. Зондирующий сигнал, состоящий из трех компонент с частотами F, f₁ и f₂, достигает дна, высокочастотные компоненты f₁ и f₂ отражаются от дна, а низкочастотный сигнал с частотой F частично отражается от поверхности дна, а также проникает в материал дна, отражается от структурных неодноростей дна и принимается акустической приемной антенной 10. Электрические сигналы, соответствующие данным эхо-сигналам, поступают на вход приемного тракта 7, где выполняется их обработка по заданному алгоритму, например раскрытому в [7] (фильтрация, усиление, регулировка в блоках «Временная автоматическая регулировка усиления», «Отсечка», детектирование и другие операции), а с его выхода на сигнальный вход блока индикации 6, показывающего структуру дна. Для просмотра структуры дна на протяженных участках параметрический профилограф помещают на носителе, в качестве которого обычно используется судно, перемещающееся над исследуемым участком дна. Так как ширина диаграммы направленности акустической приемной антенны 10 в параметрических профилографах обычно значительно больше, чем направленность акустической излучающей антенны 9, и больше, чем угол качки судна, то качка судна не будет оказывать влияния на прием эхо-сигналов.The voltage U5 with a high logical level triggers the remaining blocks of the parametric profilograph, namely the radiating path 8, the receiving path 7 and the indicating unit 6. The radiating path 8 generates radio pulses with frequencies f ₁ , f ₂ supplied to the acoustic antenna 9, emitting acoustic signal. This signal propagates in a location medium having nonlinearity of its elastic characteristics, where they interact with the formation of an acoustic signal with a difference frequency F _- = | f ₂ -f ₁ |, [2]. A probe signal consisting of three components with frequencies F, f ₁ and f ₂ reaches the bottom, high-frequency components f ₁ and f ₂ are reflected from the bottom, and a low-frequency signal with a frequency F is partially reflected from the bottom surface, and also penetrates the bottom material, reflected from the structural non-uniformities of the bottom and received by the acoustic receiving antenna 10. Electrical signals corresponding to these echo signals are fed to the input of the receiving path 7, where they are processed according to a given algorithm, for example, disclosed in [7] (filtering, amplification, regulation ION in blocks "Temporary automatic gain control,""cutoff", and other detection step), and with its output to the signal input of the indication unit 6, showing the bottom structure. To view the bottom structure in extended sections, a parametric profilograph is placed on a carrier, which is usually used as a vessel moving above the studied bottom section. Since the width of the radiation pattern of the acoustic receiving antenna 10 in parametric profilographs is usually much larger than the directivity of the acoustic radiating antenna 9 and greater than the pitch angle of the vessel, the pitching of the vessel will not affect the reception of echo signals.

Заявляемый параметрический профилограф за счет введения отличительных признаков позволяет расширить эксплуатационные возможности параметрического профилографа. Лоцирование выполняется на углах, отличающихся от вертикали на заданную незначительную величину, что позволяет получать высокую точность результатов при значительной качке судна. При этом заявляемое техническое решение позволяет модернизировать уже имеющиеся параметрические профилографы, установленные на различных носителях.The inventive parametric profiler due to the introduction of distinctive features allows you to expand the operational capabilities of a parametric profiler. Locating is performed at angles that differ from the vertical by a given insignificant value, which allows to obtain high accuracy of the results with a significant roll of the vessel. Moreover, the claimed technical solution allows you to upgrade the existing parametric profilographs installed on various media.

Техническая реализация предложенного параметрического профилографа не представляет сложностей. Все его электронные блоки являются стандартными, используемыми в различных гидроакустических локационных системах. Ряд блоков профилографа (синхронизатор, блок индикации и другие) могут быть реализованы на основе микроконтроллерных систем или персональных ЭВМ. Испытания макета заявляемого параметрического профилографа показали его качественные преимущества по сравнению с имеющимися реализациями.The technical implementation of the proposed parametric profiler is not difficult. All of its electronic components are standard, used in various sonar systems. A number of profilograph blocks (synchronizer, display unit and others) can be implemented on the basis of microcontroller systems or personal computers. Tests of the model of the proposed parametric profilograph showed its qualitative advantages compared with existing implementations.

Информационные источникиInformation sources

1. Патент US 3763463, МКИ G01S 9/66, опубликован 1973, ОБ №43.1. Patent US 3763463, MKI G01S 9/66, published 1973, OB No. 43.

2. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. - Л.: Судостроение, 1981, 340 с.2. Novikov B.K., Rudenko OV, Timoshenko V.I. Nonlinear sonar. - L .: Shipbuilding, 1981, 340 p.

3. Богородский А.В., Горбунов Н.Л., Остроухов А.А., Фомин Ю.П. Гидроакустические средства для освоения энергетических и минеральных ресурсов океана. Труды конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики», Санкт-Петербург, ФГУП «ЦНИИ «Гидроприбор», 2002 г., с.19-23.3. Bogorodsky A.V., Gorbunov N.L., Ostroukhov A.A., Fomin Yu.P. Hydroacoustic tools for the development of energy and mineral resources of the ocean. Proceedings of the conference "Applied technologies of hydroacoustics and hydrophysics", St. Petersburg, Federal State Unitary Enterprise Central Research Institute "Gidropribor", 2002, p.19-23.

4. Бяков Ю.А., Котов И.Н., Подшувейт В.Б. Геоакустические методы и системы исследования океанистического дна. - Геленджик, НИПИ «Океангеофизика», 2001, 92 с.4. Byakov Yu.A., Kotov I.N., Podsuvait V.B. Geoacoustic methods and systems for studying the ocean floor. - Gelendzhik, Research Institute of Oceanophysics, 2001, 92 p.

5. Hare R. Depth and position error budgets for multibeam echosounding // International Hydrographic Review. 1995, v.LXXII, №2, p.37-69.5. Hare R. Depth and position error budgets for multibeam echosounding // International Hydrographic Review. 1995, v. LXXII, No. 2, p. 37-69.

6. Патент RU 2340916, МКИ G01S 15/06, опубликован 10.12.2008.6. Patent RU 2340916, MKI G01S 15/06, published December 10, 2008.

7. Кобяков Ю.С., Кудрявцев Н.Н., Тимошенко В.И. Конструирование гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры. - Л.: Судостроение, 1986. - 272 с.7. Kobyakov Yu.S., Kudryavtsev N.N., Timoshenko V.I. Design of sonar fishing equipment. - L .: Shipbuilding, 1986 .-- 272 p.

Claims

1. A parametric profilograph comprising a synchronizer, an indication unit, a receiving path, a radiating path, the output of which is connected to an acoustic radiating antenna, an input of the receiving path is connected to an acoustic receiving antenna, and an output to a signal input of the indicating unit, characterized in that it additionally a unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the directions of the radiation of the probe signal from the vertical, a comparison unit, a coincidence circuit, and a control unit for the angle of inclination, the output of which is connected to one of the input comparison unit, while the unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the directions of the radiation of the probe signal from the vertical is connected to another input of the comparison unit, the output of which is connected to one input of the matching circuit, the second input of which is connected to the output of the synchronizer, and the output of the matching circuit is connected to the control inputs of the block indication, receiving path, radiating path and synchronizer enable input.

2. The parametric profiler according to claim 1, characterized in that the comparison unit is made in the form of a comparator.

3. The parametric profilograph according to claim 2, characterized in that the tilt angle control unit is made in the form of a vertical sensor, the output of which is connected to the non-inverting input of the comparator, while the inverting input of the comparator is connected to the output of the unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the radiation directions of the probe signal from verticals.

4. The parametric profiler according to claim 1, characterized in that the coincidence circuit is made in the form of a logical element "AND", the input of which is connected to the output of the comparator, and the second input of the logical element "AND" is connected to the output of the synchronizer.

5. The parametric profiler according to claim 1, characterized in that the unit for setting the values of the permissible deviation of the angles of the radiation directions of the probe signal from the vertical is made in the form of a digital-to-analog converter, the input of which is connected to a processor paired with the input unit.