Параметричний профілограф

Параметричний профілограф, що містить високочастотну акустичну антену, низькочастотну акустичну антену, передавальний тракт, антенний комутатор, приймальний високочастотний тракт, формувач високочастотного зондувального імпульсу, приймальний низькочастотний тракт, пристрій відображення інформації і пристрій керування, вихід формувача високочастотного зондувального імпульсу, з'єднаний з входом передавального тракту, вихід передавального тракту через антенний комутатор, з'єднаний з виводом високочастотної акустичної антени, яка у свою чергу одночасно через антенний комутатор з'єднана з входом високочастотного приймального тракту, низькочастотна акустична антена з'єднана з входом низькочастотного приймального тракту, вихід якого з'єднаний з першим входом пристрою відображення інформації, синхронізуючий вхід високочастотного приймального тракту з'єднаний з другим виходом пристрою керування, перший синхронізуючий вихід пристрою керування з'єднаний з входом низькочастотного приймального тракту, синхронізуючий вхід формувача високочастотного зондувального імпульсу з'єднаний з третім виходом пристрою керування, четвертий керуючий вихід пристрою керування з'єднаний з другим входом 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до галузі гідроакустики і може бути використаний при геологічних дослідженнях морського дна, зокрема спостереження підводної обстановки і профілювання донних відкладень при виборі району поставлення геологічних станцій за допомогою акустичного модуля, що спускається на ковзних захопленнях по вантажному тросі геологічних трубок (Фіг.1). Відомі акустичні профілографи ( Лонсдейл П.Ф., Тайс Р.К., Спайсс Φ.Η. Топографическая придонная съемка и исследование отражения звука от дна на абиссали. - В кн.: Акустика морских осадков. Пер. с англ. М., Мир. 1977, с. 274-278), призначені для дослідження стратифікації і фізикомеханічних властивостей грунту і включають до себе: випромінювач, пристрій його збудження, приймально-акустичну антену, пристрій обробки і відображення інформації про властивості грунту. Недоліком акустичного профілографа при необхідності звуження характеристики направленості, підвищення глибини профілювання є великі габарити. Найбільше близьким до передбачуваного винаходу є гідроакустичний пристрій ( кн. A.B. Богородский «Гидроакустическая техника исследования и освоения океана» -Л: 1984, с. 27, 28, 94-95, А.И. Тикунов «Рыбопоисковые приборы и комплексы Л: Судостроение 1989, с. 28-29) , що містить у собі високочастотну акустичну антену, приймальну низькочастотну акустичну антену, передавальний тракт, формувач високочастотного зондувального імпульсу, високочастотний приймальний тракт, низькочастотний приймальний тракт, пристрій відображення інформації і пристрій керування, причому вихід передавального тракту з'єднаний із виводом високочастотної акустичної антени, яка одночасно з'єднана з входом високочастотного приймального тракту, вихід високочастотного приймального тракту з'єднаний із першим входом пристрою відображення інформації, низькочастотна акустична антена з'єднана з входом низькочастотного приймального тракту, вихід низькочастотного приймального тракту з'єднаний із другим входом пристрою відображення інформації, перший вихід пристрою керування з'єднаний із керуючим входом низькочастотного приймального тракту другий вихід пристрою керування з'єднаний із керуючим входом високочастотного приймального тракту, третій вихід пристрою керування з'єднаний із синхронізуючим входом формувача високочастотного зондувального імпульсу, четвертий вихід пристрою керування з'єднаний із входом пристрою відображення інформації. Недоліком даного гідроакустичного пристрою при підвищенні необхідної глибини зондування є низька розрізнювальна здатність, яка необхідна для ехолокації придонних об'єктів і верхніх осадових шарів. Метою винаходу є підвищення розрізнювальної здатності реєстрації придонних об'єктів і верхніх осадових шарів. Поставлена мета досягається тим, що в пара 74833 4 метричний профілограф, що містить високочастотну акустичну антену, низькочастотну акустичну антену, передавальний тракт, антенний комутатор, приймальний високочастотний тракт, формувач високочастотного зондувального імпульсу, приймальний низькочастотний тракт, пристрій відображення інформації і пристрій керування, причому вихід формувача високочастотного зондувального імпульсу з'єднаний із входом передавального тракту, вихід передавального тракту, через антенний комутатор з'єднаний із виводом високочастотної акустичної антени, яка у свою чергу одночасно через антенний комутатор з'єднана з входом високочастотного приймального тракту, низькочастотна акустична антена з'єднана з входом низькочастотного приймального тракту, який у свою чергу з'єднаний своїм виходом із першим входом пристрою відображення інформації, синхронізуючий вхід високочастотного приймального тракту з'єднаний із другим виходом пристрою керування, перший синхронізуючий вихід пристрою керування з'єднаний із входом низькочастотного приймального тракту, синхронізуючий вхід формувача високочастотного зондувального імпульсу з'єднаний із третім виходом пристрою керування, четвертий керуючий вихід пристрою керування з'єднаний із другим входом пристрою відображення інформації, введені: формувач виду частотної модуляції (ЧM), багатоканальний корелятор, багатоканальний блок оперативної пам'яті, суматор і формувач затримок, причому перший вихід формувача виду ЧM з'єднаний із першим входом формувача високочастотного зондувального імпульсу, другий вихід формувача виду ЧM з'єднаний із другим входом формувача високочастотного зондувального імпульсу, n-ий вихід формувача виду ЧM з'єднаний із n-им входом формувача високочастотного зондувального імпульсу, одночасно вихід 1 формувача виду ЧM з'єднаний із першим керуючим входом багатоканального корелятора, вихід 2 формувача види ЧM з'єднаний із другим керуючим входом багатоканального корелятора, n-ий вихід формувача виду ЧM з'єднаний із n-им керуючим входом багатоканального корелятора, вхід багатоканального корелятора з'єднаний із виходом високочастотного приймального тракту, перший вихід багатоканального корелятора з'єднаний із першим входом блока оперативної пам'яті, другий вихід корелятора з'єднаний із другому входом бататоканального блока оперативної пам'яті, n-ий вихід багатоканального корелятора з'єднаний із n-им входом багатоканального блока оперативної пам'яті, перший керуючий вхід багатоканального блока оперативної пам'яті з'єднаний із першим виходом формувача затримок, другий керуючий вхід багатоканального блока оперативної пам'яті з'єднаний із другим виходом формувача затримок, n-ий керуючий вхід блока оперативної пам'яті з'єднаний із n-им виходом формувача затримок, перший вихід блока оперативної пам'яті з'єднаний із першим входом суматора, другий вихід блока оперативної пам'яті з'єднаний із другим входом сума 5 74833 6 тора, n-ий вихід блока оперативної пам'яті з'єдназ'єднаний із входом передавального тракту 3, виний n-им входом суматора, вихід суматора з'єднахід передавального тракту 3 через антенний комуний із третім входом пристрою відображення інтатор 2 з'єднаний із виводом високочастотної анформації, п'ятий вихід пристрою керування тени 1, одночасно високочастотна антена 1 через з'єднаний із керуючим входом формувача затриантенний комутатор 2 з'єднана з входом приймамок, шосгий вихід пристрою керування з'єднаний із льного ВЧ тракту 9, управляючий вхід приймальвходом формувача виду ЧM. ного ВЧ тракта 9 з'єднаний із синхронізуючим виДані ознаки дають можливість підвищити розходом 2 пристрою керування 13, вихід різнювальну здатність при гідролокаційному споприймального ВЧ тракту 9 з'єднаний із входом стереженні підводної обстановки в районі постабагатоканального корелятора 10, перший керуюновки геологічних станцій за рахунок формування чий вхід багатоканального корелятора 10 з'єднавипромінюючого сигналу у виді послідовності N ний із першим виходом формувача виду ЧM 5, радіоімпульсів (пачки радіоімпульсів із тривалістю другий керуючий вхід багатоканального корелягора 10, з'єднаний із другим виходом формувача Тп.и. 2N и з змінюванням від імпульсу до імпульвиду ЧM 5, n-ий керуючий вхід багатоканального су закону ЧM несучої частоти й організації роздікорелятора з'єднаний із n-им виходом формувача льного N-канального кореляційною прийому для виду ЧM 5, перший вихід багатоканального коререверберації від кожного N-го радіоімпульсу з ввелятора 10 з'єднаний із першим входом багатокаденням відповідних 2(N і) и затримок та підсумонального БОП 11, другий вихід багатоканального вуванням N огінаючих вихідних сигналів корелятокорелятора 10 з'єднаний із другим входом багатора. канального БОП 11, n-ий вихід багатоканального У результаті профілювання верхніх шарів донкорелятора 10 з'єднаний із n-им входом багатока1 нального БОП 11, перший керуючий вхід багатоканих відкладень на низькій частоті fнч харакнального БОП 11 з'єднаний із першим виходом 2 и формувача затримок 7, другий керуючий вхід батеризується невеликим загасанням із розрізнювагатоканального БОП 11 з'єднаний із другим вихольною дом формувача затримок 7, n-ий керуючий вхід СТп.и. багатоканального БОП 11 з'єднаний із п-им вихоздатністю Rн , де С - швидкість звука 2 дом формувача затримок 7, перший вихід багатоу воді, а реєстрація малорозмірних придонних канального БОП 11 з'єднаний із першим входом об'єктів і верхніх шарів мулу може проводитися суматора 12, другий вихід багатоканального БОП сигналами на високій несучій частоті face з розріз11 з'єднаний із другим входом суматора 12, n-ий С вихід БОП 11 з'єднаний із n-им входом суматора нювальною здатністю Rв 12, вихід суматора 12 з'єднаний із третім входом 2Fm пристрою відображення інформації 14, п'ятий виде Fm - девіація несучої частоти зондувальних хід пристрою керування 13 з'єднаний із керуючим імпульсів. входом формувача затримок 7, НЧ акустична анНа фіг.1 приведено малюнок , що ілюструє тена б з'єднана з входом приймального НЧ тракту принцип дії параметричного профілографа; 8, вихід НЧ приймального тракту 8 з'єднаний із На фіг.2 приведена структурна схема парамепершим входом пристрою відображення інформатричного профілографа, що пропонується; ції 14, управляючий вхід НЧ приймального тракту На фіг.3 приведена епюра пачки зондувальних 8 з'єднаний із першим керуючим виходом прирадіоімпульсів; строю керування 13, вихід 4 пристрої керування 13 На фіг.4 приведені закони частотної модуляції з'єднаний із другим входом пристрою відображеннесучої частоти зондувального імпульсу. ня інформації 14. Параметричний профілограф, що заявляється Високочастотна акустична антена 1 - акустич(Фіг.2), містить акустичну високочастотну (ВЧ) анна приймально-передавальна антена, працююча тену 1, антенний комутатор 2, передавальний на принципі самодетектування, що полягає в тому, тракт 3, формувач високочастотного (ВЧ) зондущо за одну посилку формуються і випромінюються вального імпульсу 4, формувач виду частотної пачка радіоімпульсів (Фіг.3). При поширенні таких модуляції (ЧM) 5, низькочастотну (НЧ) приймальну імпульсів у водяному середовищі відбувається антену 6, формувач затримок 7, приймальний нинелінійна взаємодія спектральних складових, тобзькочастотний (НЧ) тракт 8, приймальний високото формується параметрична антена. Частотні частотний (ВЧ) тракт 9, багатоканальний кореляскладові у імпульсі фазозв'язні і частина енергії тор 10. багатоканальний блок оперативної пам'яті імпульсу переноситься в область різницевих час(БОП) 11. суматор 12, пристрій керування 13, притот. Параметрична антена в режимі самодетектустрій відображення інформації 14, причому шостий вання випромінює широкосмужний сигнал, що міскеруючий вихід пристрою керування 13 з'єднаний тить низькочастотні гармонки, ехосигнали від яких із входом формувача виду 4M 5, перший вихід приймаються приймальним трактом (А.И. Тикунов формувача виду ЧM 5 з'єднаний із першим входом «Рыбопоисковые приборы и комплексы Л: Судостформувача ВЧ зондувального імпульсу 4, другий роение 1989, с. 29-30). вихід формувача виду ЧM 5 з'єднаний з другим Антенний комутатор 2 - являє собою електвходом формувача ВЧ зондувального імпульсу 4, ронний пристрій, що забезпечує передачу з виходу n-ий вихід формувача виду ЧM 5 з'єднаний із n-им передавального тракту 3 в акустичну ВЧ антену 1 входом формувача ВЧ зондувального імпульсу 4, потужного зондувального імпульсу в режимі вивихід формувача ВЧ зондувального імпульсу 4 промінювання і ехосигналу донної реверберації з 7 74833 8 виходу акустичної ВЧ антени на вхід приймального канального БОП 11. ВЧ тракту 9 в режимі прийому. Як правило, антенПристрій керування 13 - формує і видає синхний комутатор 2 реалізується з використанням 2-х ронізуючі імпульси у формувач виду ЧM 5, формупар інверсно включених силових діодів. вач ВЧ зондувального імпульсу 4, приймальний Передавальний тракт 3 містить у собі передоНЧ тракт 8, приймальний ВЧ тракт 9, формувач станні та останні каскади посилення зондувальних затримок 7 і пристрій відображення інформації 14. імпульсів. Пристрій відображення інформації 14 являє Формувач ВЧ зондувального імпульсу 4 - фособою відеотермінал (дисплей). рмує електричні сигнали накачування по однокаЗапропонований параметричний профілограф нальної схемі у виді послідовності N-імпульсів із працює таким способом: законами частотної модуляції несучої частоти, що Пристрій керування 13 формує синхроімпульзмінюються від імпульсу до імпульсу (Фіг.3). си і видає їх на синхронізуючі входи формувача Формувач виду ЧM 5 - формує закони частотвидуЧM 5, формувача ВЧ зондувального імпульсу ної модуляції несучої частоти зондувального імпу4, приймального НЧ тракту 6, приймального ВЧ льсу (Фіг. 4). тракту 9, формувача затримок 7 і пристрої відоАкустична НЧ антена 6 - акустична приймальбраження інформації 14. Формувач виду ЧM 5 фона антена, призначена для приймання низькочасрмує імпульсні сигнали, зміни амплітуди яких витотних сигналів. значають закони, по яких відбувається' частотна Приймальний НЧ тракт 8 і приймальний ВЧ модуляція несучих коливань. Формувач ВЧ зондутракт 9 виконують типову задачу частотної селеквального імпульсу 4 формує імпульсні сигнали з ції і посилення ревербераційних сигналів. внутрішньою модуляцією по частоті, котрі підсиБагатоканальний корелятор 10 - пристрій дня люються по напрузі і потужності передавальним формування й оцінки взаємно кореляційної функції трактом 3 і через антенний комутатор 2 подаються ревербераційних сигналів. Через відносно високої на вхід акустичної антени 1 і випромінюються у інерційністі тимчасових процесів в гідроакустики й воду. Відбиті від донної поверхні ВЧ і НЧ ехосигобліком великої швидкодії, забезпеченою сучаснали повертаються на ВЧ і НЧ антени. НЧ сигнали ною елементною базою, корелятори можуть бути приймаються низькочастотною антеною 6, підсиреалізовані по рівнобіжній схемі. При цьому досяглюються і селектуються по частоті в приймальнонення мікроелектроніки дають можливість реалізуму НЧ тракті 8 і з виходу приймального НЧ тракту вати корелятор в інтегральному виконанні з вико8 надходять на перший вхід пристрою відобраристанням типових мікропроцесорних пристроїв ження інформації 14 представляючи інформацію (Я.Д. Ширман. В.И.Манжос «Теория и техника обпро структуру донних осадів. работки радиолокационной информации на фоне Відбиті від дна високочастотні сигнали прийпомех» - М. Радио и связь 1981; Г.Я. Мирский маються акустичною ВЧ антеною 1 , через антен«Характеристики стохастической взаимосвязи и их ний комутатор 2 надходять на вхід приймального измерения»-М.Энергоиздат, 1982) або на програВЧ тракта 9. Далі посилені сигнали надходять на мному рівні з використанням ПЄОМ. вхід багатоканального корелятору 10, у кожному з Багатоканальний БОП 11 - багатоканальний каналів якого робиться кореляційне опрацювання, цифровий запам'ятовуючий пристрій із прямою потім в багатоканальному БОП 11 відбувається адресацією, на керуючі входи якого приходять запам'ятовування і зчитування інформації відповісинхронізуючи імпульси, тривалість яких дорівнює: дно до керуючих сигналів, що приходять із схеми затримки. Після підсумовування в суматорі 12 індля першого входу з1 (N 1)2 и ; формація ВЧ тракту про придонні об'єкти надходля другого входу з2 (N 2)2 и ; дить на пристрій відображення інформації. Параметричний профілограф, що заявляється, для n-ого входу зn 0 . вигідно відрізняється від прототипу тим, що дозвоФормувач затримок 7 - пристрій формуючий ляє підвищити розрізнювальну здатність реєстраімпульси затримок. ції придонних об'єктів. Суматор 12 - пристрій, що забезпечує підсумовування обвіднаючих сигналів із виходів багато 9 Комп’ютерна верстка M. Клюкін 74833 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601