SU966636A1 - Устройство дл измерени коэффициента отражени грунта - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к геоакустическим и сейсмическим методам развед-, ки и предназначено дл  определени  коэффициента отражени  горных пород, например грунтов дна водоема (морей, рек, озер| , бесконтактным способом.

Известно устройство д.г1Я распознавани  подводных грунтов, которое содержит излучатель, генератор-синхронизатор , гидрофон, согласующий каскад , блок программного управлени , селектор отраженного сигнала, резонансный усилитель, квадратичный детектор с фильтрами нижних частот, амг плитудный ограничитель минимума,блок задержки, блок однократного обнаружени  сигнала, одновибратор, управл емый аттенюатор и регул тор tl Недостатками этого устройства  вл ютс  отсутствие коррекции на нестабильность амплиту.цы излученного сигнала .и отсутствие коррекции на расхождение сигнала, что снижает достоверность распознавани  подводных грунтов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  аппаратура ,- котора  позвол ет определ ть коэффициент отражени  от морского дна.

Аппаратура содержит блок управлени , усилители излученного и отраженного сигналов, селекторы излученного и отраженного сигналов,аналоговые ключи излученного и отлаженного сигналов, пиковые детекторы излученного и отраженного сигналов, счетчик времени до отраженного сигнала, аналого-цифр 3вой преобразователь, лога10 рифмирующие устройства излученного и отраженного сигналов, логарифмирующее , устройство времени до отраженноего сигнала,логарифмирующее устройство коэффициента, передачи приемного

15 тракта и суммирующее устройство.

Определение коэффициента отражени  в этой аппаратуре производитс  аналоговым вычислительным устройством , в котором излученный и отражен .20 ный сигналы, глубина мор , коэффициент усилени  аппаратуры и затухание упругих колебаний в воде при распространении их до дна и обратно преобразуютс  в электрические сигна25 лы, пропорциональные логарифмам тих вели.чин. Эти электрические сигналы суммируютс , сумма запоминани  аналог говым запоминающим устрсзйством и цифруетс  аналого-цифровым ТГреобразователем С 2j.

30 йедостатком прототипа  вл етс  от сутствие коррекции на расхождение из; лученного сигнала, снижающее точност измерени  коэффициента отражени . Эт объ сн етс  тем, что при работе с ге акустической аппаратурой на профиле излучающее устройство спускаетс  с о ного, борта судна, а приемное устройство - с ДРУГОГО борта, судна, причем чтобы уменьшить уровень шумов судна в приемном устройстве, приемное и из лучающее устройства буксируютс  на гибких кабел х, длина которых может быть от дес тков до сотен метров.По.этому излучающее и приемное устройст ва в процессе буксировки могут перемещатьс  независимо друг от друга как в горизонтальной, так ив вертикальной плоскост х. При этом рассто  ние Между ними может случайным обра зом измен тьс  в пределах до ± 40%, особенно в моменты изменени  курса и скорости судна. Изменение рассто ни  между излучающим и приемным устройствами приводит к изменению амплитуды излученного сигнгша в приемном устройстве из-за расхождени  упругих колебаний. Изменение амплиту ды излученного сигнала при изменении рассто ни  между излучающим и приемным устройствами приводит к дополнительной ошибке при определении коэффициента отражени . Кроме того, лога рифмическа  часть аналогового вычислительного устройства имеет низкую точность и подвержено нестабильности параметров при изменении температуры окружающей среды. , Цель изобретени  - повышение точности измерени  коэффициента отраже ни  и устранение зависимости от температуры окружающей среды. . Доставленна  цель достига етс  тем что в устройство дл  измерени  ко.эф ,фициента отражени  грунта, содержащее блок управлени , усилители излуче нного и отраженного сигналов, селекторы излученного и отраженного сигналов , аналоговые ключи излученно го и отраженного сигналов/ пиковые детекторы .излученного и отраженного сигналов, счетчик временного интервала до отраженного сигнала и аналого-цифровой преобразователь, введены счетчик временного интервала до излу ченного сигнала, устройство коррекции на расхождение излученного сигна ла, коммутатор сигналов, устройство делени  кодов, схема ИЛИ, первый и второй преобразователи код - напр же ние знакопеременного сигнала, причем устройство коррекции на расхождение излученного сигнала по сигнальному входу соединено с усилителем излучен ного сигнала, по входу управлени  со счетчиком временного интервала до излученного сигнала, по выходу-подключено ко входу пикового детектора излученного сигнала, счетчик временного интервала до излученного сигнала по первому входу соединен с блоком управлени , по второму входу с селектором излученного си -нала, коммутатор сигналов по первому входу управленг  соединен с выходом селектора излученного сигнала .и первым входом схемы ИЛИ, по второму входу управлени  соединен с выходом селектора отраженного сигнала и вторым входом схемы ИЛИ, по первому сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора излученного сигнала , по второму сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора отраженного сигнала, а по выходу соединен с сигнальным входом аналогоцифрового преобразовател , вход запуска аналого-цифрового преобразовател  соединен с выходом схемы -ИЛИ, выход аналого-цифрового преобразовател  соединен с первым входом устройства делени  кодов, второй вход которого соединен с селектором излуЦенного сигнала, а выход - со входом управлени  первого преобразовател  код-напр х ение знакопеременного сигнала , сигнальный вход которого соедиrieH с выходом усилител  отраженного сигнала,а выход - с входом второго преобразовател  код - напр жение знакопеременного сигнала, по входу управлени  соединенного со счетчиком временного интервала до отраженного сигнала, а по выходу - с сигнальным входом аналогового глюча отраженног;о сигнала. При этом устройство коррекции на расхождение излученного сигнала выполнено в виде преобразовател  код напр жение знакопеременного сигнала. На чертеже приведена структурна  схема устройства дл  измерени  коэффициента отражени . Устройство дл  измерени  коэффициента отражени  содержит блок 1 -.управлени , генератор 2 импульсных токов, излучатель 3, приемное устройство 4, усилитель 5 отраженного сигнала, первый преобразователь 6 код - напр жение знакопеременного сигнала, второй преобразователь 7 код - напр жение знакопеременного сигнала, аналоговый ключ 8 отраженного сигнала, пиковый детектор 9 отраженного сигнала, селектор 10 излученного сигнала, схему ИЛИ 11, селектор 12 отраженного сигнала , счетчик 13 временного интервала до отраженного сигнала,счетчик 14 временного интервала до излученного сигнала, коммутатор 15 сигналов, усилитель 16 излученного сигнала, устройство 17 коррекции на расхождение излученного сигнала, аналоговь1й ключ 18 излученного сигнала, пиковый детектор 19 излученного сигнала, аналого-цифровой преобразователь 20,устройство 21 делени  кодов.

Алгоритм работы устройства дл  измерени  коэффициента отражени  следующий

,- toTP

1

А иълй.Ь-у,,

V

коэффициент отражени /

где

В масштабный коэффициент, амплитуда отраженного сигОтр нала}

временный интервал, измеAt

отр ренный от момента излучени  до вступлени  отраженной волны/

А

амплитуда излученного сигмз нала i

,f - временной интервал, измеренный от момента излучени  до вступлени  излученной волны.

Блок управлени  1 вырабатывает тактовый импульс, который запускает генератор 2 импульсных токов, счетчики 13 и 14 и селекторы 10 и 12. Токовый мпульс с генератора 2 импульсных токов подаетс  на излучатель 3, -где преобразуетс  вимпульс упругих колебаний . На приемное устройство 4 поступает пр мой излученный импульс упругих колебаний и импульс, отраженный от дна. В приемном устройстве 4 эти импульсы преобразуютс  b электрические сигналы. Излученный сигнал с выхода приемного устройства 4 поступает навход усилител  16, с выхода которого подаетс  на вход селектора 10 и вход устройства коррекции 17. релектор 10 по первому вступлению изаученного сигнала вырабатывает им ульс , который останавливает счетчик 14. В этот же момент импульс со втог ро.го выхода селектора 10 открывает аналоговый ключ 18. При остановке счетчика 14 на нем устанавливаетс  код, пропорциональны;, временному интервалу до излученного сигнала A.t|,i. Амплитуда излученного сигнала при прохождении его через устройство коррекции 17 умножаетс  на коэффициент передачи/ пропорциональный tn,,K . С выхода корректора 17 излученный сигнал через открытый аналоговый ключ 18 поступает на пиковый детектор 19, где амплитуда излученного сигнала запоминаетс , а затем по команде из селектора 10 через коммутатор 15 сигналов подаетс  на вход аналого-цифрового преобразовател  20. Аналого-цифровой преобразователь 20 преобразует амплитуду излученного сигнала, пропорциональную Aj , t,l, в цифровой код, который с выхода аналого-цифрового преобразовател  поступает на устройство 21 делеени  кодов, где осуществл етс  операци  делени  кода масштабного коэффициента В на код, пропорциональный выхода устройства 21 делени  кодов цифровой код, пропорциональный В/А|,,дД подаетс  на первый преобразователь 6. Отраженный сигнал с выхода приемного устройства 4 через усилитель 5 поступает на преобразователь 6 и селектор 12, который по первому вступлению отраженного сигнала вырабатывает импульс, оста0 навливающий счетчик 13. В этот же момент импульс со второго выхода селектора 12 открывает аналоговый ключ 8. При остановке счетчика 13 на нем устанавливаетс  код, пропорциональ5 ный временному интервалу от момента излучени  до первого вступлени  отра женного сигнала. Амплитуда отраженного сигнала при прохождении его через первый преобразователь 6 умножаетс  на коэффициент передачи, пропор0 циональный В/Ау, At д,, . С выхода преобразовател  6 отраженный сигнал поступает на второй преобразователь 7, где амплитуда отраженного сигнала умножаетс  на коэффициент передачи,

5 пропорциональный AtQ-rp Таким образом , с выхода преобразовател  7 на вход аналогового ключа 8 поступает отраженный сигнал, амплитуда которого пропорциональна В SiTfA.

0 Этот сигнал через открытый аналого- , вый ключ 8 подаетс  на пиковый детектор 9, где его амплитуда, равна  коэффициенту отражени , запоминаетс , а затем по команде, поступающей че5 рез схему ИЛИ 11 на вход запуска аналого-цифрового преобразовател  20 из селектора 12, через коммутатор сигналов 15 подаетс  на сигнальный вход аналого-цифрового преобразовател  20

0 Аналого-цифровой преобразователь 20 преобразует поступающее напр жение, пропорциональное коэффициенту отражени , в цифровой код.

Цифровой выход аналого-цифрового

5 преобразовател   вл етс  выходом всегоустройства дл  измерени  коэффициента отражени .

Использование новых элементов счетчика временного интервала-до излученного сигнала и устройства кор0 рекции на расхождение излученного сигнала, выгодно отличает предлагаемое устройство дл  измерени  коэффициента отражени , так как позвол ет исключить ошибку, св занную с изме5 нением амплитуды излученного сигнала в приемного устройстве из-за нестабильности рассто ни  между излучателем и приемным устройством.

Введение устройства делени  кодов,

0 коммутатора сигналов, схемы «ли, первого и второго преобразовател  код напр жение знакопеременного сигнала, выполненных на элементах цифровой т ехники, позвол ет повысить точность

Claims (2)

1. 5 вычислени  коэффициента отражени  и резко снизить зависимость вычислени  от температуры. Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  коэффициента отражени  грунта, содержаЛаее блок управлени , усилители излученного и отраженного сигналов, селекторы излученного и отраженного сигналов, аналоговые ключи излученно го и отраженного сигналов, пиковые , детекторы излученного и отраженного сигналов, счетчик временного интерва ла до отраженного сигнала и аналогоцифровой преобразователь, о т л и чайщеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  коэффициента отражени  и устранени  зависимости от температуры окружающей среды, введены счетчик временного ин тервала до излученного сигнала, устройство коррекции на расхождение из-i лученного сигнала, коммутатор сигналов , устройство делени  кодов, схема ИЛИ, первый и второй преобразователи код - напр жение знакопеременного сигнала, причем устройство коррекции на расхождение излученного сигнала п сигнальному входу соединено с усилителем излученного сигнала, по входу управлени  - со счетчиком временного интервала до излученного сигнала , по выходу подключено ко входу пикового детектора излученного сигнала, счетчик временного интервала до излученного сигнала по первому входу соединей с блоком управление, по второму входу - с селектором излученного сиг нала, коммутатор сигналов по первому входу управлени  соединен с выходом селектора излученного сигнала и первым входом схемы ИЛИ, по второму вксду управлени  соединен с выходом селектора отраженного сигнала и вторым входом схемы ИЛИ, по. первому сигнальному входусоединен с выходом пикового детектора.излученного сигнала, по второму сигнальному входу соединен с выходом пикового детектора отраженного сигнала, а по выходу соединен с сигнальным входом аналого-цифрового преобразовател , вход запуска аналого-цифрового преобразовател  соединен с выходом схемы ИЛИ, выход аналого-цифрового преобразовател  соединен с первым входом устройств.а делени  кодов,- второй вход которого соединен с селектором.излученногоiсигнала , а выход - со входом управлени  первого преобразовател  код - напр жение знакопеременного сигнала, сигнальный вход которого соединен с вы-Цодом усилител  отраженного сигнала, а выход - со входом второго преобразовател  код - напр жение знакопеременного сигнала, по входу управлени  соединенного со счетчиком временного интервала до отраженного сигнала, а по выходу - с сигнальньтм входом анаj foroBoro ключа отраженного сигнала.
2. 2. Устройство по п. 1 г о т л и чающеес  тем, что устройство коррекции на расхождение излученного сигнала выполнено в виде преобразовател  код - напр жение знакопеременного сигнала. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 856827, кл. G 01 D 1/00, 1979, 2,Патент СИЛ № 3555499, кл. 340-3, опублик. 1978 (прототип).