Гідролокатор для пошуку прісноводних джерел в морі

Реферат: Винахід належить до гідроакустики і може використовуватись для дистанційного моніторингу водних просторів з метою пошуку прісноводних джерел в морі. Гідролокатор містить передавальну антену, передавальний тракт, перший подільник частоти, генератор тактових імпульсів, першу приймальну антену і пристрій відображення інформації. Згідно з винаходом, у нього введені: перший підсилювач-обмежувач, перший фазовий детектор, селектор стрибків напруги, аналого-цифровий перетворювач, реверсивний лічильник, обчислювач, друга приймальна антена, другий підсилювач-обмежувач, фіксатор нулів, другий подільник частоти, генератор із зовнішнім керуванням фази сигналів, другий фазовий детектор, фазообертач /2, третій фазовий детектор і пороговий пристрій. Винахід забезпечує підвищення розрізнювальної здатності оцінки границь солоності води з вертикальним профілем гідролокатора за рахунок забезпечення можливості оцінки розсіюючих властивостей дна. UA 106684 C2 (12) UA 106684 C2 UA 106684 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області гідроакустики і може використовуватись для дистанційного моніторингу водних просторів з метою пошуку прісноводних джерел в морі. Відомі пристрої для визначення прісноводних джерел в морі (А.П. Евтюхов, А.Е. Колесников, Е.А. Корепин и др. "Справочник по гидроакустике" Л.Судостроение, 1988 с. 54…57), які призначені для вимірювання фізико-хімічних властивостей води в океані з надводних кораблів, що включають у себе контейнери з датчиками фізико-хімічних властивостей води, сполучені кабель-тросом з бортовою апаратурою. Вимірювання проводяться в дрейфі в міру заглиблення контейнера. Недоліком даних пристроїв є складність і низька оперативність отримання даних. Найбільш близьким до винаходу є пристрій гідролокаційного профілювання водної товщі. В даному випадку для пошуку прісноводних зон в товщі морської води використовується залежність інтенсивності загасання звукових коливань від фізико-хімічних властивостей води для виділення границь зон води з різними фізико-хімічними характеристиками. Пристрій для гідролокаційного профілювання (кн. В.А. Воронин, С.П. Тарасов, В.И. Тимошенко "Гидроакустические параметрические системы", Ростов на Дону, Рост. Издат., 2004, с. 269…283), який містить у собі антену, комутатор прийому-передачі, передавальний тракт, формувач зондувального імпульсу, приймальний тракт, амплітудно-цифровий перетворювач, блок пам'яті обвідної реверберації і пристрій обробки і відображення інформації, причому вивід антени через комутатор прийому-передачі з'єднаний з виходом передавального тракту і з входом приймального тракту, вхід передавального тракту з'єднаний з виходом формувача зондувального імпульсу, вихід формувача зондувального імпульсу з'єднаний також із входом команди зчитування блока пам'яті обвідної реверберації, вихід приймального тракту з'єднаний зі входом амплітудно-цифрового перетворювача, вихід амплітудно-цифрового перетворювача з'єднаний з інформаційним входом блока пам'яті обвідної реверберації, вихід блока пам'яті обвідної реверберації з'єднаний із входом пристрою обробки і відображення інформації. Недоліком відомого пристрою є низька розрізнювальна здатність оцінки границь зон прісної води, що виділяються. Задачею винаходу є підвищення розрізнювальної здатності в оцінці границь солоності води з вертикальним профілем. Поставлена задача вирішується тим, що в гідролокатор, який містить передавальну антену, передавальний тракт, перший подільник частоти, генератор тактових імпульсів, першу приймальну антену і пристрій відображення інформації, причому вхід передавальної антени з'єднаний з першим виходом передавального тракту, вхід передавального тракту з'єднаний з виходом першого подільника частоти, вхід першого подільника частоти з'єднаний з виходом генератора тактових імпульсів, вихід першого подільника частоти також з'єднаний з першим входом пристрою відображення інформації, який відрізняється тим, що з метою підвищення розрізнювальної здатності щодо оцінки кордонів солоності води з вертикальним профілем у нього введені: перший підсилювач-обмежувач, перший фазовий детектор, селектор стрибків напруги, аналого-цифровий перетворювач, реверсивний лічильник, обчислювач, друга приймальна антена, другий підсилювач-обмежувач, фіксатор нулів, другий подільник частоти, генератор із зовнішнім керуванням фази сигналів, другий фазовий детектор, фазообертач /2, третій фазовий детектор і пороговий пристрій, причому другий вихід передавального тракту з'єднаний з першим входом другого подільника частоти, вихід генератора тактових імпульсів також з'єднаний з другим входом аналого-цифрового перетворювача і другим входом реверсивного лічильника, перша приймальна антена з'єднана з входом першого підсилювачаобмежувача, вихід першого підсилювача-обмежувача з'єднаний з входом першого фазового детектора, вихід першого фазового детектора з'єднаний з входом селектора стрибків напруги і першим входом аналого-цифрового перетворювача, вихід селектора стрибків напруги з'єднаний з першим входом реверсивного лічильника, третій вхід реверсивного лічильника з'єднаний з виходом першого подільника частоти, вихід реверсивного лічильника з'єднаний з першим входом обчислювача, другий вхід обчислювача з'єднаний з виходом аналого-цифрового перетворювача, третій вхід обчислювача з'єднаний з виходом першого подільника частоти, четвертий вхід обчислювача з'єднаний з виходом порогового пристрою, п'ятий вхід обчислювача з'єднаний з виходом третього фазового детектора, вихід обчислювача з'єднаний з другим входом пристрою відображення інформації, друга приймальна антена з'єднана з входом другого підсилювача-обмежувача, вихід якого з'єднаний з другим входом другого фазового детектора, з другим входом третього фазового детектора та з другим входом першого фазового детектора і входом фіксатора нулів, вихід фіксатора нулів з'єднаний з другим входом другого подільника частоти, вихід другого подільника частоти з'єднаний з входом генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів, перший вихід якого з'єднаний з першим входом другого 1 UA 106684 C2 5 10 15 20 фазового детектора і входом фазообертача /2, другий вихід генератора, що фазується, з'єднаний з другим входом передавального тракту, вихід другого фазового детектора з'єднаний з входом порогового пристрою. Розглянемо фізичні ознаки, які дозволяють виявити джерела прісної води в морі гідроакустичними засобами. Основний параметр, що відрізняє прісну воду від морської - це швидкість поширення звуку. В залежності від інтенсивності прісноводного джерела, розташованого на дні моря і від глибини джерела, прісна вода може утворювати або "колодязі" прісної води, що досягають поверхні моря, або придонні "лінзи" прісної води, які поступово переходять в солону морську воду. Тому гідролокатор повинен визначати і реєструвати зміни швидкості поширення звуку, як у функції глибини, так і уздовж лінії шляху. Крім того в "колодязі" є сильна течія від дна до поверхні води, тому необхідно визначати гідролокатором цю вертикальну складову швидкості течії. Геометричне співвідношення задачі пояснюється (Фіг. 4) А1 - передавальна антена, гострий промінь якої орієнтований вниз А1. На відстані L за горизонталлю від нього знаходяться приймальні антени А2, A3, відстань між якими дорівнює l  к , де:  - довжина хвилі сигналу, який випромінюється передавальною антеною А1. Антени А2, A3 здійснюють фазову інтерференційну пеленгацію джерела об'ємної реверберації, що виникає при випромінюванні короткого імпульсу антеною А1. Нехай у момент часу t 0  0 випромінюється короткий гідроакустичний імпульс, у міру поширення імпульсу в глибину буде виникати сигнал об'ємної реверберації і прийматися антенами А2 і A3. Фазовий зсув  між сигналами на виходах антен А2, A3 дорівнює d l  2K cos  , де: K  ,  - пеленг ревербераційного сигналу відносно горизонту.   Шлях RB , який пройшов сигнал до моменту часу t B , відносно моменту випромінювання   2 25 зондувального імпульсу, що відповідає пеленгації об'ємної реверберації в точці B , розташованої на глибині HB , дорівнює A1B  BE  Ltg B  L  RB , відповідно час приходу cos B  1 L tg B   cos  B сигналу t B з глибини HB є t B   CB усереднена за глибиною від 0 до HB . 30     , де C - швидкість поширення звуку, B Розіб'ємо глибину до дна на ряд шарів HB , товщина кожного шару H  Hi  Hi1 C де  тривалість зондувального імпульсу. Час приходу сигналу t i1 , від точки Bi1 , відносно моменту випромінювання зондувального імпульсу дорівнює   1  L tg i1   cos  i1   (1) t i1   Ci1 Шлях через точку B i є Ri  A1Bi1  FE  Bi1Bi  Bi  BiF . Але відрізки A1Bi1 і FE відповідають шарам, за якими проходить сигнал зі швидкістю Ci1 , а відрізки Bi1Bi и BiF лежать в шарі, де 35 швидкість Ci  Ci1  Ci . Позначимо X  A1Bi1  FE - шлях через усі вищерозміщені шари по (i-1) шар, де середня швидкість звуку дорівнює Ci1 . Позначимо Y  Bi1Bi  BiF - шлях тільки через шар (і), де швидкість звуку Ci  Ci1  Ci . Тоді час t i проходження сигналом траєкторії A1BiE X Y . (2)  Ci1 Ci1  Ci Звідки отримаємо ti  40 Ci  X  Y  t i Ci1 , (3) X ti  Ci1 2 UA 106684 C2     де X  Ltg  i1  1  1  , Y  L( tg i  tg i1 ) 1  1  .    sin  i  sin i     Таким чином, якщо через однакові проміжки часу t брати відліки кута візування  i , джерела об'ємної реверберації, то із співвідношення (3) можна визначити зміну швидкості поширення звуку Ci у і-ому шарі відносно швидкості звуку Ci1 в вищерозміщених шарах. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Швидкість поширення звуку C 0 у приповерхневому шарі визначається часом проходження сигналом ділянки L , тобто C0  L  l / 2 , де t1 - час появи першого, після випромінювання t1 зондувального імпульсу, сигналу на антені А2. Обчислюючи швидкість звуку послідовно від шару C 0 до шару C i , можна побудувати залежність швидкості звуку в функції глибини. При зменшенні швидкості звуку в придонній області виявляється джерело прісної води в тому випадку, якщо утворюється придонна "лінза" прісної води. Виявлення "колодязя" прісної води здійснюється при збігу двох ознак: - наявність вертикального градієнта швидкості течії, - за різкої зміни C 0 уздовж лінії шляху судна. Основна перевага описаного методу порівняно з відомими методами визначення вертикального профілю швидкості звуку (патент РФ № 2456554 "Способ измерения распределения скорости звука в жидкой среде", патент РФ № 23319116 "Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах"), полягає в підвищенні розрізнювальної здатності вимірювання приростів швидкості звуку за вертикаллю, оскільки розрізнювальна здатність пропонованого гідролокатора визначається тривалістю зондувального імпульсу, а не шириною променя приймальної антени в багатопроменевій системі, як у прототипі, тобто описаний спосіб дозволяє отримати більшу кількість статистичних незалежних відліків швидкості звуку в функції глибини і більш детально відобразити придонну область з прісною водою. Фіг. 1 - структурна схема вимірювача, аналог; Фіг. 2 - структурна схема гідролокатора, прототип; Фіг. 3 - структурна схема пропонованого гідролокатора; Фіг. 4 - геометричні співвідношення задачі; Фіг. 5 - напруга на виході фазового детектора; Фіг.6 - відрізки гармонічної напруги Гідролокатор, що заявляється, містить: передавальну антену 1, передавальний тракт 2, перший подільник частоти 3, генератор тактових імпульсів 4, пристрій відображення інформації 5, першу приймальну антену 6, перший підсилювач-обмежувач 7, перший фазовий детектор 8, селектор стрибків напруги 9, реверсивний лічильник 10, обчислювач 11, другу приймальну антену 12, другий підсилювач-обмежувач 13, фіксатор 14, аналого-цифровий перетворювач 15, пороговий пристрій 16, другий подільник частоти 17, генератор із зовнішнім керуванням фази сигналів 18, другий фазовий детектор 19, фазообертач  / 2 20, третій фазовий детектор 21, причому вихід генератора тактових імпульсів 4 з'єднаний із входом першого подільника частоти 3, другим входом реверсивного лічильника 10 і другим входом аналого-цифрового перетворювача 15, вихід першого подільника частоти 3 з'єднаний з першим входом передавального тракту 2, третім входом реверсивного лічильника 10, третім входом обчислювача 11 і першим входом пристрою відображення інформації 5, перший вихід передавального тракту 2 з'єднаний з входом передавальної антени 1, другий вихід передавального тракту 2 з'єднаний з першим входом другого дільника частоти 17, другий вхід передавального тракту 2 з'єднаний з другим виходом генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів 18, перша приймальна антена 6 виходом з'єднана через перший підсилювачобмежувач 7 з входом першого фазового детектора 8, вихід першого фазового детектора 8 з'єднаний з входом селектора стрибків напруги 9 і першим входом аналого-цифрового перетворювача 15, вихід селектора стрибків напруги 9 з'єднаний з першим входом реверсивного лічильника 10, вихід реверсивного лічильника 10 з'єднаний з першим входом обчислювача 11, другий вхід обчислювача 11 з'єднаний з виходом аналого-цифрового перетворювача 15, друга приймальна антена 12 з'єднана зі входом другого підсилювача обмежувача 13, у свою чергу вихід другого підсилювача-обмежувача 13 з'єднаний з другим входом першого фазового детектора 8, з другим входом фіксатора нулів 14, з другим входом другого фазового детектора 19 і другим входом третього фазового детектора 21, вихід 3 UA 106684 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фіксатора нулів 14 з'єднаний з другим входом другого подільника частоти 17, вихід якого у свою чергу з'єднаний з входом генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів 18, перший вихід генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів 18 з'єднаний з першим входом другого фазового детектора 19 і входом фазообертача  / 2 , вихід другого фазового детектора 19 з'єднаний з входом порогового пристрою 16, вихід фазообертача  / 2 з'єднаний з першим входом третього фазового детектора 21, вихід якого з'єднаний з п'ятим входом обчислювача 11, четвертий вхід обчислювача 11 з'єднаний з виходом порогового пристрою 16 і нарешті, вихід обчислювача 11 з'єднаний з другим входом пристрою відображення інформації 5. Передавальна антена 1 - гідроакустична передавальна антена з широкою (40-60)° характеристикою направленості в одній площині і вузькою (1-2)° характеристикою направленості в іншій площини, орієнтованими у напрямку дна і в бік від судна. Передавальний тракт 2 - містить передокінцеві та кінцеві каскади посилення зондувальних імпульсів. Перший подільник частоти 3, другий подільник частоти 17 - цифрові пристрої, що зменшують частоту вхідного сигналу у вказану кількість разів. Генератор тактових імпульсів 4 - пристрій, призначений для вироблення тактових імпульсів, які керують роботою пристрою відображення інформації 5, реверсивного лічильника 10, аналого-цифрового перетворювача 15, передавального тракту і обчислювача 11. Перша приймальна антена 6 і друга приймальна антена 12 - гідроакустичні приймальні антени, призначені для прийому гідроакустичних сигналів. Перший підсилювач-обмежувач 7 і другий підсилювач-обмежувач 13 - виконують типову задачу з частотної селекції, посилення і обмеження амплітуди ревербераційних сигналів. Перший фазовий детектор 8, другий фазовий детектор 19 і третій фазовий детектор 21 пристрої для визначення фазових зміщень вхідних сигналів. Селектор стрибків напруги 9 - пристрій, що забезпечує селекцію сигналів зі стрибків амплітуд вхідних сигналів. Обчислювач 11 - програмно-цифровий пристрій, що реалізує обчислення заданого алгоритму. Аналого-цифровий перетворювач 15 - пристрій, що здійснює перетворення обвідної ревербераційного процесу, що безперервно змінюється, в цифровий код. Реверсивний лічильник 10 - лічильник фіксованих значень реалізацій з реверсивною функцією. Пристрій відображення інформації 5 - пристрій відображення службової та гідроакустичної інформації. Фіксатор нулів 14 - електронний пристрій, що фіксує моменти переходу сигналу через нульове значення. Генератор із зовнішнім керуванням фази сигналів 18 - генератор сигналів із зовнішнім керуванням фази сигналів. Фазообертач  / 2 20 - пристрій для зміни фази сигналу, що проходить через нього. Пороговий пристрій 16 - пристрій, що фіксує момент перевищення вхідними сигналами заданого порогу. Гідролокатор, що заявляється, працює у такий спосіб: передавальний тракт 2 за першим виходом виробляє короткий імпульс на несучій частоті Г  2fГ тривалістю  u , який надходить на передавальну антену 1 і випромінюється у воду за променем, вузьким у поперечному напрямку судна-носія і орієнтованим вертикально вниз. Сигнал об'ємної реверберації, що виникає в товщі води при поширенні гідроакустичного імпульсу, приймається першою приймальною антеною 6 і другою приймальною антеною 12. Сигнали посилені першим підсилювачем-обмежувачем 7 надходять на вхід селектора стрибків напруги 9 і перший вхід аналого-цифрового перетворювача 15. Сигнали посилені другим підсилювачем-обмежувачем 13 надходять на другий вхід першого фазового детектора 8, до складу якого входить фільтр нижніх частот. Перший фазовий детектор 8 має лінійну амплітудну характеристику, тобто вихідна напруга фазового детектора UФД  K при,   2 де   2 , l - відстань за горизонталлю між антенами 6 і 12,  - довжина хвилі гідроакустичного сигналу, що випромінюється. При рівності фазового зсуву  цілого числа періодів гідроакустичного сигналу, тобто коли ( t )  2n , де n послідовно в часі, може приймати значення n  K; K  1 K  2;... 0, напруга на ; виході фазового детектора стрибком змінюється від мінімального до максимального значення. При розповсюдженні гідроакустичного імпульсу вниз за променем напруга на виході фазового детектора 8 матиме вигляд, представлений на Фіг. 5. 4 UA 106684 C2 Ці стрибки напруги виділяються селектором стрибків напруги 9 і надходять на перший вхід реверсивного лічильника 10. Оскільки кожен стрибок напруги відповідає зсуву  на 2 , підрахувавши кількість стрибків n , визначаємо фазові зсуви в моменти часу t n , як n  2n , де n - кількість стрибків, записана до моменту t n реверсивним лічильником 10. 5 Для визначення фазового зсуву i' в довільний тактовий момент часу t i' до виходу першого фазового детектора 8 підключений перший вхід аналого-цифрового перетворювача 15, який видає в двійковому коді поточне значення фазового зсуву  i'' , виміряне відносно фазового зсуву n  2n . Ці значення фазового зсуву  i'' зчитуються в тактові моменти часу t i'' надходять на другий вхід обчислювача 11, що підсумовує 10 15 20 25 30 n  i''  i' . За цією величиною визначається  i як i  arccos i' / 2K і далі за формулою 3 знаходиться Ci . Обчислені значення приросту швидкості поширення звуку Ci , в моменти часу t i , виміряні відносно моментів випромінювання зондувальних імпульсів, що надходять з виходу обчислювача 11 на вхід 2 пристрою відображення інформації 5 для реєстрації вертикального профілю швидкості звуку. Лінійно зростаючі величини t i формуються в обчислювачі 11 після надходження на вхід 3 обчислювача 11 синхроімпульсу, з виходу першого подільника частоти 3, відповідного моменту випромінювання зондувального імпульсу. Для керування роботою пристрою відображення інформації 5 і аналого-цифрового перетворювача 15 використовується генератор тактових імпульсів 4 з періодом t , який також задає моменти випромінювання зондувальних імпульсів, зменшуючи частоту генератора тактових імпульсів 4 за допомогою першого подільника частоти 3. Синхроімпульси з виходу першого подільника частоти 3 надходять на передавальний тракт 2 і одночасно дозволяють запис у реверсивний лічильник 10 по другому входу числа К. В міру поширення зондувального імпульсу буде збільшуватись кут візування  i , фазовий зсув  і у реверсному лічильнику 10 послідовно зменшуватись попередньо записане число n  K,K  1,K  2,..., що зчитується в тактові моменти часу за розрізнювальним сигналом, який надходить на другий вхід реверсивного лічильника 10. Ці числа n надходять на перший вхід обчислювача 11, а на другий вхід надходять оцифровані значення фазового зсуву з виходу аналого-цифрового перетворювача 15. Обчислювач 11 виконує підсумовування n  2n  i'' , визначає поточне значення  i , а також виконує інші вищезазначені операції. Розглянутий пристрій може визначати залежності Ci від глибини тільки за наявності UC шум 2 n на виходах приймальних антен не менше 3, де UC - амплітудне значення сигналу об'ємної реверберації на виході другої приймальної антени 12,  n - середньоквадратичне значення шуму там же. Для вимірювання цього відношення використовуються послідовно з'єднані пристрої: фіксатор нулів 14, другий подільник частоти 17, генератор із зовнішнім керуванням фази сигналів 18, другий фазовий детектор 19, і фазообертач  / 2 20, підключені до виходу другого підсилювача-обмежувача 13, який практично не впливає на величину відношення сигнал/шум. Він нормалізує тільки вихідну амплітуду напруги, тому до його виходу підключено вимірювач величини відношення сигнал/шум, що складається з фіксатора нулів 14, другого подільника частоти 17, генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів, другого фазового детектора 19 і порогового пристрою 16. Вимірювач відношення сигнал/шум працює наступним чином: нехай сигнал об'ємної реверберації на інтервалі часу кореляції має вигляд: uC ( t )  UC ( c t  c  i ) де UC , c , c - відповідно амплітуда, частота і фаза об'ємної реверберації,  i - помилка фазування, c  2fc - утова частота, яка може відрізнятися від частоти випромененого сигналу на величину доплерівського зсуву. Ця напруга надходить на фіксатор нулів 14, який виробляє позитивні імпульси в моменти переходу сигналу через нульовий рівень з позитивною крутизною (на початку кожного періоду). Ці імпульси надходять на другий подільник частоти 17, на виході якого з'являються імпульси з частотою в N разів меншою, де N – коефіцієнт розподілу подільника. Позначимо період  досить інтенсивного сигналу об'ємної реверберації, тобто при відношенні сигнал   35 40 45 50 і i' 5 UA 106684 C2 5 10 15 проходження імпульсів на виході подільника частоти 2 17, як   N . Ці імпульси надходять на fc вхід синхронізації генератора, що фазується 18, який має частоту fc і в моменти надходження фазових імпульсів з другого подільника частоти 17 (напруга має фазу, яка дорівнює нулю) його коливання починаються з нульовою фази. Оскільки фазові імпульси з періодом  надходять в моменти часу переходу через нульовий рівень сигналів об'ємної реверберації, то в ці моменти часу сигнал з виходу генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів 18 і сигнал об'ємної реверберації збігаються за фазою, тобто напруга генератора, що фазується 18 uГ ( t )  UГ cos(Г t  c  i ) де Г  2fГ - кутова частота генератора.  i - помилка фазування у і-му циклі фазування. Напруги uc ( t ) і uГ ( t ) надходять на другий фазовий детектор 19, який містить фільтр нижніх частот, для виділення складової різницевої частоти, тобто частоти   c  Г . Тоді напругу на виході другого фазового детектора 19 запишемо у вигляді: uД ( t )  K ДUСUГ cos(t  i ) де K Д коефіцієнт передачі другого фазового детектора 19. Ця напруга являє собою (Фіг. 4) відрізки гармонічного коливання частоти  , тривалості  з фазою  i .  i - помилка фазування, викликана тим, що фаза суміші сигнал+шум відрізняється від фази сигналу на величину  i , одновимірна щільність ймовірності якої має вигляд P( i ) (Б.Р. Левин "Теоретические основы статистической радиотехники М.: "Сов. Радио", 1974 с. 342)  1  2  cos i e  F(  2 cos i )e 2 2 UC де   - відношення сигнал/шум; 2 n P( i )  20  2 sin2 i 2 (4) UC - середньоквадратична напруга перешкоди; 2 n F(  2 cos i ) табульований інтеграл ймовірності. 25  Постійна складова UД напруги u Д ( t ) є UД  1  u Д ( t )dt 0 Виконавши ряд перетворень, запишемо: K ДUCUГ 1 UД  M(cos i sin   2 sin i sin2 ) 2 2 1 де: M(cos  i sin   2 sin  i sin 2  ) - символ математичного сподівання. 2 Оскільки M(sin i )  0 то 1 sin  (5) K ДUCUГM(cos i ) 2  1 1 де: M(cos  i )    1F1( ; 2;   2 ) (Б.Р.Левин "Теоретические основы статистической 2 2 радиотехники" М.: "Сов. Радио", 1974 с.352) - вироджена гіпергеометрична функція аргументу x , тобто постійна складова напруги 1F ( x ) 1 на виході другого фазового детектора 19 залежить від величини відношення сигнал/шум  . Незначні розлади частоти генератора fГ відносно частоти об'ємної реверберації fс при UД  30 35 40 постійній величині будуть мати малий вплив на UД внаслідок малих змін функції sinx / x при невеликих x . Величини UС і UГ також практично постійні, тому що UС знімається з виходу другого підсилювача-обмежувача 13, а UГ - амплітуда напруги на виході генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів 18. Отже, напруга на виході другого фазового детектора 19 практично пропорційна відношенню сигнал/шум, вона надходить на пороговий пристрій 16, де встановлений граничний рівень, відповідний мінімально допустимій величині відношення сигнал/шум. Обчислювач 11 працює 6 UA 106684 C2 5 10 15 20 25 тільки при спрацьовуванні порогового пристрою 16, з якого на четвертий вхід обчислювача 11 приходить сигнал підтвердження необхідної величини відношення сигнал/шум. Розглянемо постійну складову напруги на виході третього фазового детектора 21, вхід 2 якого через фазообертач 11 з'єднаний з виходом генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів 18, тому сигнали об'ємної реверберації і сигнали з генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів 18 надходять в квадратурі. Проробивши викладки, аналогічні вищенаведеним, отримаємо:  sin2 1 2 (6) UЧ  K ДUCUГM(cos i )  2 2 Звідки випливає, що напруга на виході третього фазового детектора 21 є пропорційною величиною вертикальної складової швидкості течії прісноводного джерела, присутнього в "колодязі". Як випливає з формули (5), напруга на виході другого фазового детектора 19 є тільки функцією відношення сигнал/шум. При зменшенні цього відношення нижче заданого рівня зменшується напруга на виході другого фазового детектора 19 і пороговий пристрій 16 відключає обчислювач 11 від пристрою відображення інформації 5, перешкоджаючи реєстрації недостовірних даних про вертикальний профіль швидкості поширення звуку у воді. Напруга з виходу другого фазового детектора 19 використовується також при визначенні швидкості поширення звуку C 0 у приповерхневому шарі C0  L  l / 2 , де t1 - затримка t1 першого ехо-сигналу після випромінювання зондувального імпульсу. Для обчислення C 0 на третій вхід обчислювача 11 подається синхросигнал про випромінювання зондувального імпульсу, а на вхід 5 - сигнал про появу на другій приймальній антені 12 сигналу від зондувального імпульсу, що прийшов за боковими пелюстками передавальної антени 1. Обчислене значення C 0 також реєструється пристроєм відображення інформації спільно з кожним профілем C i , визначеним у функції глибини, і швидкістю вертикальної течії прісної води в "колодязі". ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 Гідролокатор, який містить передавальну антену, передавальний тракт, перший подільник частоти, генератор тактових імпульсів, першу приймальну антену і пристрій відображення інформації, причому вхід передавальної антени з'єднаний з першим виходом передавального тракту, вхід передавального тракту з'єднаний з виходом першого подільника частоти, а вхід першого подільника з'єднаний з виходом генератора тактових імпульсів, вихід першого подільника також з'єднаний з першим входом пристрою відображення інформації, який відрізняється тим, що у нього введені: перший підсилювач-обмежувач, перший фазовий детектор, селектор стрибків напруги, аналого-цифровий перетворювач, реверсивний лічильник, обчислювач, друга приймальна антена, другий підсилювач-обмежувач, фіксатор нулів, другий подільник частоти, генератор із зовнішнім керуванням фази сигналів, другий фазовий детектор, фазообертач /2, третій фазовий детектор і пороговий пристрій, причому другий вихід передавального тракту з'єднаний з першим входом другого подільника частоти, вихід генератора тактових імпульсів з'єднаний також з другим входом аналого-цифрового перетворювача і другим входом реверсивного лічильника, перша приймальна антена з'єднана з входом першого підсилювача обмежувача, вихід першого підсилювача обмежувача з'єднаний з входом першого фазового детектора, вихід першого фазового детектора з'єднаний з входом селектора стрибків напруги і першим входом аналого-цифрового перетворювача, вихід селектора стрибків напруги з'єднаний з першим входом реверсивного лічильника, третій вхід реверсивного лічильника з'єднаний з виходом першого подільника частоти, вихід реверсивного лічильника з'єднаний з першим входом обчислювача, другий вхід обчислювача з'єднаний з виходом аналого-цифрового перетворювача, третій вхід обчислювача з'єднаний з виходом першого подільника частоти, четвертий вхід обчислювача з'єднаний з виходом порогового пристрою, п'ятий вхід обчислювача з'єднаний з виходом третього фазового детектора, вихід обчислювача з'єднаний з другим входом пристрою відображення інформації, друга приймальна антена з'єднана з входом другого підсилювача обмежувача, вихід якого з'єднаний з другим входом другого фазового детектора, з другим входом третього фазового детектора, з другим 7 UA 106684 C2 5 входом першого фазового детектора і входом фіксатора нулів, вихід фіксатора нулів з'єднаний з другим входом другого подільника частоти, вихід другого подільника частоти з'єднаний з входом генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів, перший вихід якого з'єднаний з першим входом другого фазового детектора і входом фазообертача /2, другий вихід генератора із зовнішнім керуванням фази сигналів з'єднаний з другим входом передавального тракту, вихід другого фазового детектора з'єднаний з входом порогового пристрою, а вхід 3-го фазового детектора з'єднано з фазообертачем /2. 8 UA 106684 C2 9 UA 106684 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10