SU1675687A1

SU1675687A1 - Устройство дл измерени вертикального распределени скорости звука в жидких средах

Info

Publication number: SU1675687A1
Application number: SU894759052A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Бравичев
Original assignee: Ленинградское высшее инженерное морское училище им.адм.С.О.Макарова
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1991-09-07

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл акустических измерений и может быть использовано дл измерени вертикального распределени скорости звука в жидких средах. Целью изобретени вл етс повышение точности и увеличение глубины зондировани , что достигаетс за счет спектрального анализа частотно-модулированных акустических сигналов, отраженных от неоднородностей зондируемой среды. Отраженные от неоднородностей среды сигналы принимают двум приемниками, разнесенными на известное рассто ние. Прин тые сигналы смешивают и анализируют с помощью спектроаналиэатора. Определ етс угол прихода фронта отраженного сигнала, по которому вычисл ютс скорость звука в жидкости и ее зависимость от глубины . 1 ил. л С

Description

Изобретение относитс к устройствам дл акустических измерений и может быть использовано дл измерени вертикального распределени скорости звука в жидких средах.

Целью изобретени вл етс повышение точности и увеличение глубины зондировани за счет спектрального анализа частотно модулированных акустических сигналов , отраженных от неоднородностей зондируемой среды.

На чертеже представлена блок-схема устройства дл измерени вертикального распределени скорости звука в жидких средах.

Устройство дл измерени вертикального распределени скорости звука в жидких средах содержит последовательно соединенные генератор 1 радиоимпульсов и

акустический излучатель 2, подключенные к второму выходу генератора 1 радиоимпульсов последовательно соединенные формирователь 3 временной оси и вычислительный блок 4, установленные с одной стороны от акустического излучател 2 на заданном рассто нии два акустических приемника 5 и 6, подключенные к выходам последних первый и второй усилители-ограничители 7 и 8, блок 9 определени угла наклона характеристики направленности акустических приемников 5, 6, входы ;-.ото- рого подключены к выходам соответствующих усилителей-ограничителей 7, 8, частотный модул тор 10, выход которого подключен к управл ющему входу генератора 1 радиоимпульсов, а блок 9 определени угла наклона характеристики направленности акустических приемников 5, 6 выполнен

а

vj

ел о сю

vj

из последовательно соединенных смесител 11 и спектроанализзтора 12, выход которого подключен к второму входу вычислительного блока 4, а первый и второй входы смесител 11 служат соответственно первым и вторым входами блока 9 определени угла наклона характеристики направленности акустических приемников 5, 6.

Устройство работает следующим образом .

С помощью генератора 1 радиоимпульсов и частотного модул тора 10 возбуждают акустический излучатель 2 электрическим импульсным сигналом с внутренней частотной модул цией несущих колебаний и запускают формирователь 3 временной оси опорных импульсов. Акустический импульс, распростран сь в сторону дна, рассеиваетс на различных неодиородност х жидкой среды. Рассе нный акустический сигнал принимаетс акустическими приемниками 5 и 6, которые вместе с усилител ми-ограничител ми 7 и 8, смесителем 11 и спектроа- нализатором 12 образуют коррел ционную приемную акустическую систему. Характеристика направленности Ф(1) такой приемной системы описываетс выражением

и

где cos UCn - запаздывание прин того сигнала на входе второго акустического приемника относительно сигнала, прин того первым акустическим приемником;

d - рассто ние между акустическими приемниками;

LI - угол прихода лучей к приемникам:

Сп скорость звука в жидкости у приемника;

fo - частота несущих колебаний;

Дf - величина девиации частоты.

По мере распространени излученного акустического импульса в глубину увеличиваетс от 0 до 90 угол прихода U принимаемого рассе нного акустического сигнала. Вследствие этого измен етс спектр частот на выходе смесител 11, который зависит от закона модул ции, излучаемого сигнала йот временной задержки сигнала на втором акустическом приемнике 6 относительно первого 5, Спектроаиалпзатор 12 регистрирует изменение угла наклона L0| основного максимума характеристи и направленности приемной системы. Усилители-ограничители 7 и 8 усиливают сигнал, прин тый акусти- ческими приемниками, и устран ют амплитудную модул цию.

Расчет профил вертикального распределений скорости 3Eiys a осуществл етс по известным значени м рассто ни D между

излучателем и акустическими приемниками, угла прихода фронта отраженного сигнала LI, определ емого по спектральному составу смешанных сигналов, и измеренного со- ответственно этим углам, времени ti и скорости звука Ci на разных глубинах.

Предельна глубина измерени вертикального распределени скорости звука определ етс по формуле

.

Zm - VLVCH2th , М 8 В

где L- коэффициент, учитывающий рассеивающие свойства жидкой среды;

V- коэффициент, учитывающий направленные свойства излучающей и приемной систем;

С - скорость звука в жидкости;

F - акустическа мощность излучател ;

В - чувствительность по интенсивности акустической приемной системы;

гп - длительность импульса излучаемого сигнала.

Из формулы (2) видно, что увеличение

глубины может быть достигнуто увеличением тп -длительности импульса излучаемого сигнала. Но в прототипе дискретность определени угла наклона характеристики направленности приемной системы зависит от дискретности линии задержки, котора дл обеспечени однозначности измерени временных интервалов должна быть больше длительности импульса излучаемого сигнапа . Таким образом увеличение глубины ведет к увеличению дискретности, а как следствие и к увеличению погрешности измерений .

В предлагаемом устройстве врем запаздывани акустического сигнала на втором акустическом приемнике б относительно сигнала на первом акустическом приемнике 5 определ етс по спектральному составу смешанных сигналов от

этих приемников, и погрешность измерени времени запаздывани зависит от разрешающей способности спектроанализатора 9 и глубины частотной модул ции, что повышает точность определени временной задержки . А так как при увеличении длительности излучаемого импульса можно одновременно увеличивать и глубину модул ции, то достигаетс и увеличение глубины зондировани без ухудшени точности измерени .

Таким образом предлагаемое устройство позвол ет повысить точность и увеличить глубину измерени вертикального распределени скорости звука в жидких средах при

сохранении высокой скорости его изменени .

Claims

Формула изобретени Устройство дл измерени вертикального распределени скорости звука в жидких средах, содержащее последовательно соединенные генератор радиоимпульсов и акустический излучатель, установленные с одной стороны от излучател на заданном рассто нии два акустических приемника, подключенные к выходам последних первый и второй усилители-ограничители, блок определени угла наклона характеристики направленности акустических приемников, входы которого подключены к выходам соответствующих усилителей-ограничителей, и подключенные к второму выходу генератора радиоимпульсов последовательно соединенные формирователь временной оси и вычислительный блок, отличающеес тем, что, с целью повышени точности и

увеличени глубины зондировани , оно снабжено частотным модул тором, выход которого подключен к управл ющему входу генератора радиоимпульсов, а блок определени угла наклона характеристики направленности акустических приемников выполнен из последовательно соединенных смесител и спектроанализатора, выход которого подключен к второму входу вычислительного блока, а первый и второй входы.

смесител служат соответственно первым и вторым входами блока определени угла наклона характеристики направленности акустических приемников.

V