SU1693379A1 - Method of determining sea-way sea surface knoll and device - Google Patents

Method of determining sea-way sea surface knoll and device Download PDF

Info

Publication number
SU1693379A1
SU1693379A1 SU894640872A SU4640872A SU1693379A1 SU 1693379 A1 SU1693379 A1 SU 1693379A1 SU 894640872 A SU894640872 A SU 894640872A SU 4640872 A SU4640872 A SU 4640872A SU 1693379 A1 SU1693379 A1 SU 1693379A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
spectrum
wave
sea
spectral density
power spectral
Prior art date
Application number
SU894640872A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Лазарев
Вадим Николаевич Лобанов
Original Assignee
Институт прикладной физики АН СССР
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 Институт прикладной физики АН СССР filed Critical Институт прикладной физики АН СССР
Priority to SU894640872A priority Critical patent/SU1693379A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1693379A1 publication Critical patent/SU1693379A1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относитс  к гидрофизическим измерени м и может быть использовано дл  измерени  спектров возвышений волнующейс  поверхности мор . Цель изобретени  - расширение области применени  за счет увеличени  диапазона волн анализируемого волнени , В соответствии с изобретением акустические волны излучают с посто нной спектральной плотностью мощности, в измеренной спектральной плотности мощности прин того излучени  выдел ют частоту мо дул - ции и определ ют ее временную зависимость, а о спектре возвышений волнени  морской поверхности суд т по спектру временной зависимости частоты модул ции спектральной плотности мощности прин того излучени . Введение в устройство коррелометра, порогового блока и блока пам ти обеспечивает исключение из прин того сигнала мощной низкочастотной составл ющей, не св занной с исследуемым спектром, что расшир ет диапазон волн анализируемого волнени . 2 с.п. ф-лы, 1 ил, С/ СThe invention relates to hydrophysical measurements and can be used to measure the elevation spectra of a rippling sea surface. The purpose of the invention is to expand the field of application by increasing the wave band of the wave being analyzed. In accordance with the invention, acoustic waves radiate with a constant power spectral density, the modulation frequency is determined at the measured power spectral density of the received radiation, and its time dependence is determined and the spectrum of the elevations of sea-surface disturbances is judged by the spectrum of the time dependence of the modulation frequency of the power spectral density of the received radiation. The introduction of a correlometer, a threshold unit and a memory unit to the device provides an exception to the received signal of a powerful low-frequency component that is not associated with the spectrum under study, which expands the wave band of the waveform being analyzed. 2 sec. f-ly, 1 silt, С / С

Description

Изобретение относитс  к гидрофизическим измерени м и может быть использовано дл  измерени  спектров возвышений волнующейс  поверхности мор .The invention relates to hydrophysical measurements and can be used to measure the elevation spectra of a rippling sea surface.

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  за счет увеличени  диапазона волн анализируемого волнени .The aim of the invention is to expand the scope by increasing the wave band of the wave being analyzed.

На чертеже представлена блок-схема устройства определени  спектра возвышений волнений морской поверхности.The drawing shows a block diagram of a device for determining the spectrum of elevations of disturbances of the sea surface.

Устройство содержит генератор 1, подключенный к нему излучатель 2 акустических волн, приемник 3 акустического излучени , подключенный к нему усилитель 4, и спектроанализатор 5. К выходу усилител  4 подключены последовательно соединенные коррелометр 6, пороговый блок 7 и блок 8 пам ти, выход которого подключен кThe device contains a generator 1, an acoustic wave emitter 2 connected to it, an acoustic radiation receiver 3, an amplifier 4 connected to it, and a spectrum analyzer 5. The output of amplifier 4 is connected in series with a correlometer 6, threshold unit 7 and memory block 8, the output of which is connected to

спектроанализатору 5. Дл  синхронизации циклов измерений частоты модул ции второй выход коррелометра 6 подключен к второму входу блока 8 пам ти. Генератор 1 выполнен в виде генератора белого шума.spectrum analyzer 5. In order to synchronize the measurement cycles of the modulation frequency, the second output of the correlometer 6 is connected to the second input of the memory block 8. The generator 1 is made in the form of a white noise generator.

Сущность способа определени  спектра возвышений волнени  морской поверхности состоит в использовании  влени  частотной модул ции спектра широкополосного акустического излучени , принимаемого в морской среде на некотором рассто нии от источника. Модул ци  возникает в результате интерференции акустических воли, отраженных от морской поверхности , с пр мыми волнами, т.е. такими, которые распростран ютс  по лучу, соедин ющему источник с приемником. Так, при излучении в течение времени ti-t2The essence of the method for determining the spectrum of waves of the sea surface is the use of the frequency modulation spectrum of broadband acoustic radiation received in the marine environment at a distance from the source. Modulation occurs as a result of the interference of acoustic waves reflected from the sea surface with direct waves, i.e. such that propagate along the beam connecting the source to the receiver. So, with radiation during ti-t2

ОABOUT

4343

соwith

WW

X ОX o

п полосе частот fi -fa акустических волн с посто нной спектральной плотностью Go мощности посредством источника, расположенного в одной точке морской среды с координатами Z Z0, Ј 0, где Z - вертикальна  координата, Z0 - горизонтальна  координата. Принимаемое в другой точке морской среды с координатами Z Zi, r R акустическое излучение имеет спектральную плотность мощности G (t,f), определ емую выражениемn the fi -fa frequency band of acoustic waves with a constant power spectral density Go by a source located at one point in the marine environment with coordinates Z Z0, Ј 0, where Z is the vertical coordinate, Z0 is the horizontal coordinate. Acoustic radiation received at another point in the marine environment with coordinates Z Zi, r R has a power spectral density G (t, f) defined by the expression

G(t,r) + m cos (2   т (t)), (1)G (t, r) + m cos (2 t (t)), (1)

где t - врем ;where t is time;

f - частота акустической волны;f is the frequency of the acoustic wave;

m - коэффициент отражени  акустической волны от морской поверхности;m is the reflection coefficient of the acoustic wave from the sea surface;

r (t) - задержка прихода акустической волны, отраженной от морской поверхности относительно пр мой волны.r (t) is the delay in the arrival of the acoustic wave reflected from the sea surface relative to the direct wave.

Из геометрии хода пр мой и отраженной волнFrom the geometry of the course of direct and reflected waves

Г:Ј (Х0 - Xl) ,G: Ј (X0 - Xl),

(2)(2)

гдеWhere

Xi - (Zo-Zi +R2 ;Xi - (Zo-Zi + R2;

Х0 v/(z7+ Zi + 2 Ј2 + R2 ;X0 v / (z7 + Zi + 2 Ј2 + R2;

С - скорость звука в морской среде.C is the speed of sound in the marine environment.

Поскольку на практике всегда можно выполнить условие R Z0; Zi |(t), соотношение (2) принимает видSince in practice it is always possible to fulfill the condition R Z0; Zi | (t), the relation (2) takes the form

r(t)r (t)

Ј(t)(Zo+Zi)+Z0  Ј (t) (Zo + Zi) + Z0

CRCR

(3)(3)

Из соотношени  (1) с учетом соотношени  (3) видно, что спектральна  плотность мощности принимаемого акустического излучени  вследствие интерференции пр мой и отраженной акустических ЕОЛН промоду- лирована по частоте. Частота r(t) этой модул ции равна времени задержки r(t) прихода отраженной волны относительно пр мой волны и пр мо пропорциональна величине возвышени  Ј (t) анализуемого волнени  морской поверхности. Следовательно , выделив частоту r (t) модул ции спектральной плотности G (t,f) мощности прин того излучени  и зарегистрировав ее, можно, определив спектр Gj-(Q) полученной временной зависимости r(t), определить с учетом (3) искомый спектр Gz(Q) возвышений волнени  морской поверхности из соотношени From relation (1) with regard to relation (3), it can be seen that the spectral power density of the received acoustic radiation due to the interference of the direct and reflected acoustic EOLN is frequency modulated. The frequency r (t) of this modulation is equal to the delay time r (t) of the arrival of the reflected wave relative to the direct wave and is directly proportional to the magnitude of the elevation (t) of the analyzed sea-surface wave. Therefore, by selecting the frequency r (t) of the modulation of the spectral density G (t, f) of the power of the received radiation and registering it, you can determine the spectrum Gj- (Q) of the obtained time dependence r (t) the spectrum Gz (Q) of the elevations of sea-surface disturbances from the ratio

г /г - Гг (0 7 7, Sin Q(2 -tlhg / g - Gg (0 7 7, Sin Q (2 -tlh

G(Q)Gr(Q)-Z0 G (Q) Gr (Q) -Z0

//

/(Z0 + Zi); Gr (Q) / (Z0 + Zi); Gr (Q)

(4)(four)

J r(t)exp(-iQt)dt G, R/2 , J r (t) exp (-iQt) dt G, R / 2,

0.50.5

где Ь2- частота волнени  морской поверхности .where b2 is the sea wave frequency.

Дл  обеспечени  получени  информации о спектре возвышений всех длин волн анализируемого волнени  необходимо излучать и регистрировать акустические волны в течение интервала времени ti-t.2, превышающего интервал Т времени, определ емый соотношениемIn order to obtain information about the elevation spectrum of all wavelengths of the waves being analyzed, it is necessary to radiate and record acoustic waves during the time interval ti-t.2, which is longer than the time interval T determined by the ratio

,-., -.

-Т уТмЯмакс ,-T uTmYamax,

gg

где g - ускорение свободного падени , Амакс - наибольша  из длин волн анализируемого волнени ,where g is the acceleration of free fall, Amax is the greatest of the wavelengths of the wave being analyzed,

Устройство определени  спектра возвышений волнени  морской поверхности работает следующим образом.The device for determining the range of elevations of the sea surface as follows.

С помощью генератора 1 и излучател  2,With the help of generator 1 and radiator 2,

установленного в морской среде, излучают акустические волны.installed in the marine environment, emit acoustic waves.

Приемником 3 осуществл ют прием акустического излучени . Выходной сигнал приемника, несущий информацию о прин том акустическом излучении, через усилитель 4 подают на коррелометр 6, с помощью которого измер ют спектральную плотность мощности- прин того излучени , по которой определ ют значение коррел ционной функции реализации сигнала, и по максимуму коррел ционной функции измер ют частоту модул ции, равную запаздыванию т отраженной волны относительно пр мой. С помощью порогового блока 7 выдел ют измеренную частоту модул ции на фоне сигнала, обусловленного шумами морской среды, и с помощью блока 8 пам ти накапливают измеренные значени  частоты модул ции. Дл  того, чтобы обеспечить получение полезной информации дл  всех длин волн анализируемого волнени , включа  и самые длинные волны, временную зависимость Г (t) снимают в течение времени, превышающем интервал Т. Выходной сигнал сReceiver 3 receives acoustic radiation. The output signal of the receiver, carrying information about the received acoustic radiation, through the amplifier 4 is fed to the correlometer 6, with which the spectral density of the received power is measured, which determines the value of the correlation function of the signal realization, and the maximum correlation function the modulation frequency, equal to the delay of the reflected wave relative to the direct wave, is measured. Using the threshold unit 7, the measured modulation frequency is extracted against the background of the signal caused by the noise of the marine environment, and the measured modulation frequencies are accumulated using the memory unit 8. In order to provide useful information for all wavelengths of the wave being analyzed, including the longest waves, the time dependence T (t) is taken for a time longer than the interval T. The output signal c

блока 8 пам ти подают на процессор, с помощью которого определ ют спектр Gf(Q) временной зависимости г (т.). По измеренному спектру Gj-(Q) в соответствии с соотношением (4) определ ют искомыйmemory unit 8 is fed to a processor, with which the spectrum Gf (Q) of the time dependence r (m) is determined. The desired spectrum is determined from the measured spectrum Gj- (Q) in accordance with relation (4).

спектр G,(Q) возвышений волнени  морской поверхности.spectrum G, (Q) wave elevations of the sea surface.

Claims (2)

Таким образом, изобретение обеспечивает исключение в спектре принимаемого сигнала мощной низкочастотной составл - ющей, не св занной с исследуемым спект- ром, что позвол ет расширить диапазон волн анализируемого волнени . Формула изобретени  1. Способ определени  спектра возвы- шений волнени  морской поверхности, заключающийс  в том, что в морской среде размещают излучатель и приемник акустических волн, излучают акустическую волну, принимают пр мую волну и отраженную от морской поверхности, измер ют спектральную плотность мощности прин того излучени , по которой суд т о контролируемом параметре,отличающийс  тем,что,с целью расширени  области применени , Thus, the invention provides an exclusion in the spectrum of the received signal of a powerful low frequency component that is not associated with the spectrum under study, which makes it possible to expand the wave band of the analyzed waves. Claim 1. A method for determining the wave spectrum of a sea surface, which consists in placing an emitter and receiver of acoustic waves in a marine environment, emit an acoustic wave, receive a direct wave and reflected from the sea surface, measure the received power spectral density. radiation, according to which a controlled parameter is judged, characterized in that, in order to expand the field of application, акустические волны излучают с посто нной спектральной плотностью мощности, определ ют частоту модул ции спектральной плотности мощности прин того излучени , а спектр возвышений волнени  морской поверхности определ ют по ее временной зависимости .acoustic waves emit with a constant power spectral density, determine the frequency of modulation of the power spectral density of the received radiation, and the spectrum of sea-surface wave elevations is determined by its time dependence. 2. Устройство определени  спектра возвышений волнени  морской поверхности, содержащее генератор, соединенный с ним излучатель акустических волн, приемник акустических волн, соединенный с ним усилитель и спектроанализатор, отличаю- щ е е-с   тем, что оно снабжено подключенными к усилителю последовательно соединенными коррелометром, пороговым блоком и блоком пам ти, вторым входом соединенным с выходом коррелометра, выходом со спектроанализатором, а генератор выполнен в виде генератора белого шума.2. A device for detecting the spectrum of sea-wave elevations, containing a generator, an acoustic wave emitter connected to it, an acoustic wave receiver connected to it, an amplifier and a spectrum analyzer that is equipped with series-connected correlometers connected to the amplifier, a threshold unit and a memory unit, a second input connected to the output of the correlometer, an output with a spectrum analyzer, and the generator is designed as a white noise generator.
SU894640872A 1989-01-25 1989-01-25 Method of determining sea-way sea surface knoll and device SU1693379A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894640872A SU1693379A1 (en) 1989-01-25 1989-01-25 Method of determining sea-way sea surface knoll and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894640872A SU1693379A1 (en) 1989-01-25 1989-01-25 Method of determining sea-way sea surface knoll and device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1693379A1 true SU1693379A1 (en) 1991-11-23

Family

ID=21424375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894640872A SU1693379A1 (en) 1989-01-25 1989-01-25 Method of determining sea-way sea surface knoll and device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1693379A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник по гидроакустике./Под ред. А.Е.Колесникова. -Л.: Судостроение, 1982, с. 236-239. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4283953A (en) Method and apparatus for determining a granularity property of a subsurface formation around a borehole
ATE123579T1 (en) METHOD FOR DISTANCE MEASUREMENT AND DEVICE THEREFOR.
SU1693379A1 (en) Method of determining sea-way sea surface knoll and device
KR940002516B1 (en) Apparatus for determining surface fissures
GB2034888A (en) Method and apparatus for determining a granularity property of a subsurface formation around a borehole
RU2039352C1 (en) Method of measuring dielectric permeabilities and thicknesses of layers of multilayer medium
JPH0228116B2 (en)
KR930020478A (en) Method and apparatus for detecting broken fuel rods using acoustic energy frequency attenuation
RU2063106C1 (en) Method for measuring noise-emission pressure level of moving object under sonar testing ground conditions with time-varying transfer function
SU896541A1 (en) Method of measuring reflection factor of sound from surface
SU544925A1 (en) Acoustic logging method
SU1188647A1 (en) Method of article ultrasonic inspection
RU2010456C1 (en) Method of measurement of sound pressure level of underwater acoustic source in natural water reservoir and reference signal transducer for its implementation
RU1770921C (en) Method of determining low-frequency reflection coefficient of acoustic waves
Frodyma et al. Interferometry for Underwater Vibrational Measurements
SU1467461A1 (en) Method of ultrasonic check of article
SU1188641A1 (en) Method of measuring rate of acoustic wave propagation in dielectrics and apparatus for accomplishment of same
RU2052805C1 (en) Method for measurement of liquid media parameters by attenuation of ultrasound
RU2191405C1 (en) Procedure determining radial velocity of object
SU1377622A1 (en) Method of determining temperature
SU900179A1 (en) Method and device for determination of directional pattern width in ultrasonic converters and flaw detectors
SU1603286A1 (en) Method of measuring parameters of normal waves in acoustic waveguides
SU991165A1 (en) Ultrasonic method of measuring coating thickness
SU1525568A1 (en) Ultrasonic mirror-through transmission flaw detector
SU1022050A1 (en) Ultrasonic converter operating frequency determination method