Пристрій гідролокаційного профілювання середовища

Реферат: Пристрій гідролокаційного профілювання середовища належить до гідроакустики і може бути використаний для дистанційного моніторингу морського дна та вивчення структури донних осадків. Пристрій гідролокаційного профілювання середовища містить антену, комутатор прийому-передачі, передавальний тракт, формувач зондувального імпульсу, приймальний тракт, амплітудно-цифровий перетворювач, блок пам'яті обвідної реверберації та пристрій обробки і відображення інформації, формувач затриманого імпульсу, пристрій виділення першого ехосигналу від дна, блок пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу, суматор і регулятор рівня. Основною відмінною ознакою донних перевідбиттів ехосигналу є їхня кратність часу поширення зондувального імпульсу до донної поверхні. У цьому зв'язку бажаний ефект досягається за рахунок формування зрушених у часі відбиттів від дна і використання їх для компенсації кратних перевідбиттів від основного зондувального імпульсу. Технічним результатом є зменшення рівня реєстрації кратних перевідбиттів донної реверберації. UA 105301 C2 (12) UA 105301 C2 UA 105301 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області гідроакустики і може бути використаний для дистанційного моніторингу морського дна та вивчення структури донних осадків. Відомі пристрої гідракустичного профілювання середовища [кн. А.В. Богородский "Гидроакустическая техника исследования и освоения океана". - Л: Гидрометеоиздат, 1984, с. 27, 28, 80-85], призначені для дослідження фізико-механічних властивостей донного ґрунту. Структура відомого пристрою гідролокаційного профілювання середовища містить у собі: випромінювач, пристрій його збудження, пристрій посилення, пристрій обробки і відображення інформації про властивості ґрунту. Оцінка глибини заснована на вимірі інтервалу часу, протягом якого зондувальний звуковий імпульс поширюється до елемента відбиття та назад. Недоліком даних пристроїв є невелика глибина профілювання. Найбільш близьким до пропонованого винаходу є пристрій гідролокаційного профілювання середовища, описаний в кн. В.А. Воронина, С.П. Тарасова, B.I. Тимошенко "Гидроакустические параметрические системи" Ростов на Дону РостИздат. 2004 с. 269-283, що містить у собі антену, комутатор прийому-передачі, передавальний тракт, формувач зондувального імпульсу, приймальний тракт, амплітудно-цифровий перетворювач, блок пам'яті обвідної реверберації та пристрій обробки і відображення інформації, причому вивід антени через комутатор прийомупередачі з'єднаний з виходом передавального тракту і із входом приймального тракту, вхід передавального тракту з'єднаний з виходом формувача зондувального імпульсу, вихід формувача зондувального імпульсу з'єднаний також із входом команди зчитування блоку пам'яті обвідної реверберації, вихід приймального тракту з'єднаний із входом амплітудноцифрового 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 високий рівень кратних перевідбиттів від донної поверхні. Задачею винаходу є зменшення рівня реєстрації кратних перевідбиттів від донної поверхні. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій гідролокаційного профілювання середовища, що містить антену, комутатор прийому-передачі, передавальний тракт, формувач зондувального імпульсу, приймальний тракт, амплітудно-цифровий перетворювач, блок пам'яті обвідної реверберації та пристрій обробки і відображення інформації, причому вивід антени через комутатор прийому-передачі з'єднаний з виходом передавального тракту і із входом приймального тракту, вхід передавального тракту з'єднаний з виходом формувача зондувального імпульсу, вихід формувача зондувального імпульсу також з'єднаний із входом команди зчитування блока пам'яті обвідної реверберації, вихід приймального тракту з'єднаний із входом амплітудно-цифрового перетворювача, вихід амплітудно-цифрового перетворювача з'єднаний з інформаційним входом блока пам'яті обвідної реверберації, з метою зменшення рівня реєстрації кратних перевідбиттів від донної поверхні введені формувач затриманого імпульсу, пристрій виділення ехосигналу від дна, блок пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу, регулятор рівня і суматор, причому перший вхід формувача затриманого імпульсу з'єднаний з виходом формувача зондувального імпульсу, вихід формувача затриманого імпульсу з'єднаний із другим входом передавального тракту та із входом команди зчитування блоку пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу, вихід блоку пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу з'єднаний із входом регулятора рівня, вихід якого, у свою чергу, з'єднаний із другим інверсним входом суматора, перший вхід суматора з'єднаний з виходом блока пам'яті обвідної реверберації, другий вихід амплітудно-цифрового перетворювача з'єднаний з інформаційним входом блока пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу, другий вихід приймального тракту з'єднаний із входом пристрою виділення ехосигналу від дна, вихід пристрою виділення ехосигналу від дна з'єднаний, у свою чергу, із другим входом формувача затриманого імпульсу, а вихід суматора з'єднаний із входом пристрою обробки і відображення інформації. Основною відмінною ознакою перевідбиттів є їхня кратність часу поширення зондувального імпульсу до донної поверхні. У цьому зв'язку сукупність згаданих ознак забезпечує формування зрушених у часі відбиттів від дна ехосигналів і використання їх для компенсації кратних перевідбиттів від основного зондувального імпульсу. Фіг. 1. - схема прототипу; Фіг. 2. - схема пропонованого пристрою; Фіг. 3. - епюри сигналів а) реверберації від основного зондувального імпульсу; б) реверберації обвідної від затриманого зондувального імпульсу; в) різниця двох обвідних донної реверберації. Пристрій гідролокаційного профілювання середовища, що заявляється, містить формувач зондувального імпульсу 1, формувач затриманого імпульсу 2, блок пам'яті обвідної 1 UA 105301 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 реверберації від затриманого імпульсу 3, передавальний тракт 4, пристрій виділення ехосигналу від дна 5, амплітудно-цифровий перетворювач 6, блок пам'яті обвідної реверберації 7, регулятор рівня 8, комутатор прийому-передачі 9, приймальний тракт 10, суматор 11, пристрій обробки і відображення інформації 12, антену 13, причому вихід формувача зондувального імпульсу 1 з'єднаний із входом передавального тракту 4, першим входом формувача затриманого імпульсу 2 і входом команди зчитування блоку пам'яті обвідної реверберації 7, вихід передавального тракту 4 з'єднаний через комутатор прийому-передачі 9 з антеною 13, одночасно антена 13 через комутатор прийому-передачі 9 з'єднана із входом приймального тракту 10, перший вихід приймального тракту 10 з'єднаний із входом амплітудноцифрового перетворювача 6, а другим виходом із входом пристрою виділення ехосигналу від дна 5, перший і другий виходи амплітудно-цифрового перетворювача 6 з'єднані з інформаційним входом блоку пам'яті обвідної реверберації 7 і інформаційним входом блоком пам'яті обвідної затриманого імпульсу З відповідно, вихід блока пам'яті обвідної реверберації 7 з'єднаний з першим входом суматора 11, вихід пристрою виділення ехосигналу від дна 5 з'єднаний із другим входом формувача затриманого імпульсу 2, вихід якого, у свою чергу, з'єднаний із другим входом передавального тракту й із входом команди зчитування блока пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу 3, вихід блока пам'яті обвідної реверберації затриманого імпульсу 3 з'єднаний через регулятор рівня 8 із другим входом суматора 11, вихід суматора 11 з'єднаний із входом пристрою обробки і відображення інформації 12. Формувач зондувального імпульсу 1 - пристрій, який формує зондувальний імпульсний сигнал. Формувач затриманого імпульсу 2 - пристрій, який формує імпульс, затриманий щодо основного імпульсу на час приходу першого донного ехосигналу. Блок пам'яті обвідної затриманого імпульсу 3 - цифровий блок пам'яті обвідної реверберації від затриманого зондувального імпульсу. Передавальний тракт 4 містить передкінцеві та кінцеві каскади посилення зондувальних імпульсів з потужності. Пристрій виділення ехосигналу від дна 5 - пристрій, що забезпечує виділення переднього фронту першого ехосигналу від донної поверхні. Амплітудно-цифровий перетворювач 6 перетворює аналогові сигнали в цифрові. Блок пам'яті обвідної реверберації 7 - цифровий блок пам'яті обвідної реверберації від основного зондувального імпульсу. Регулятор рівня 8 - забезпечує рівність амплітуд першого ехосигналу від затриманого зондувального імпульсу і другого кратного ехосигналу від основного зондувального імпульсу. Комутатор прийому-передачі 9 - електронний пристрій, який забезпечує передачу з виходу передавального тракту в антену потужного зондувального імпульсу в режимі випромінювання і ехосигналу донної реверберації з виходу антени на вхід приймального тракту в режимі прийому. Як правило, комутатор прийому-передачі реалізується з використанням 2 пар інверсно включених силових діодів. Приймальний тракт 10 призначений для посилення, частотної селекції відбитих сигналів. Суматор 11 призначений для підсумовування сигналів за першим входом з виходу блока пам'яті обвідної реверберації і за по інверсних входах сигналу з виходу регулятора рівня. Пристрій обробки і відображення інформації 12 робить обробку та відображення гідролокаційної інформації. Антена 13 - гідроакустична приймально-передавальна антена. Пристрій гідролокаційного профілювання середовища, що заявляється, працює в такий спосіб: - формувач зондувального імпульсу 1 формує імпульс запуску і подає його на вхід передавального тракту 4, на перший вхід формувача затриманого імпульсу 2 і на вхід команди зчитування блока пам'яті обвідної реверберації 7, передавальний тракт 4 підсилює зондувальні імпульси. Посилений передавальним трактом 4 за потужністю сигнал основного зондувального імпульсу, та перетворений антеною 13 в акустичний сигнал, випромінюється антеною 13 у водний простір у напрямку донної поверхні. Відбиті від дна сигнали від основного зондувального імпульсу і прийняті антеною 13 після перетворення надходять через антенний комутатор 9 на вхід приймального тракту 10, де після посилення і частотної селекції надходять на вхід пристрою виділення першого ехосигналу від дна 5 і на вхід амплітудно-цифрового перетворювача 6, у якому відбувається перетворення з аналогового сигналу в цифровий. Далі цей сигнал надходить на інформаційний вхід блока пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу 3. Одночасно із приймального тракту 10 сигнал через пристрій виділення першого ехосигнала від дна 5 надходить на другий вхід формувача затриманого імпульсу 2, де 2 UA 105301 C2 5 10 15 20 25 30 здійснюється формування імпульсу, який затриманий відносно випромененого імпульсу на час проходження імпульсу до дна. Затриманий імпульс надходить на другий вхід передавального тракту і випромінюється у воду та одночасно надходить на вхід команди зчитування блоку обвідної реверберації від затриманого імпульсу 3. Далі через регулятор рівня 8 сигнал надходить на другий інверсний вхід суматора 11, на перший вхід суматора 11 надходить сигнал з виходу блока пам'яті обвідної реверберації 7. У суматорі 11 відбувається віднімання сигналів обвідної реверберації, у результаті цього відбувається подавления кратних за часом і рівнем. Далі сигнал надходить на пристрій обробки і відображення інформації 12. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій гідролокаційного профілювання середовища, що містить антену, комутатор прийомупередачі, передавальний тракт, формувач зондувального імпульсу, приймальний тракт, амплітудно-цифровий перетворювач, блок пам'яті обвідної реверберації та пристрій обробки і відображення інформації, причому вивід антени через комутатор прийому-передачі з'єднаний з виходом передавального тракту і із входом приймального тракту, вхід передавального тракту з'єднаний з виходом формувача зондувального імпульсу, вихід формувача зондувального імпульсу також з'єднаний із входом команди зчитування блока пам'яті обвідної реверберації, вихід приймального тракту з'єднаний із входом амплітудно-цифрового перетворювача, вихід амплітудно-цифрового перетворювача з'єднаний з інформативним входом блока пам'яті обвідної реверберації, який відрізняється тим, що додатково введені формувач затриманого імпульсу, пристрій виділення першого ехосигналу від дна, блок пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу, суматор і регулятор рівня, причому вхід формувача затриманого імпульсу з'єднаний з виходом формувача зондувального імпульсу, вихід формувача затриманого імпульсу з'єднаний із другим входом передавального тракту та із входом команди зчитування блока пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу, вихід блока пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу з'єднаний із входом регулятора рівня, вихід якого, у свою чергу, з'єднаний із другим входом, що інвертує, суматора, другий вихід амплітудно-цифрового перетворювача з'єднаний з інформаційним входом блока пам'яті обвідної реверберації від затриманого імпульсу, другий вихід приймального тракту з'єднаний із входом пристрою виділення першого ехосигналу від дна, вихід пристрою виділення ехосигналу від дна з'єднаний, у свою чергу, із другим входом формувача затриманого імпульсу, вихід суматора з'єднаний із входом пристрою обробки і відображення інформації. 3 UA 105301 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 4