Устройство для сейсмоакустической разведки конкреций на дне океана

Устройство для сейсмоакустической разведки конкреций на дне океана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ КОНКРЕЦИЙ НА ДНЕ ОКЕАНА, содержащее последовательно, соединенные задающий генератор, усилитель мощности и излучатель, приемную антенну, состоящую Из N(N 3) ненаправленных идентичных приемников акустических колебаний, соединенных последовательно с N усилителями, М (М 1) блоков формирования диаграммы направленности акустического луча, при этом выходы всех N усилителей соединены с входами каж ,дого из М блоков формирования диаграммы направленности акустического луча , и последовательно соединенные фильтр, детектор и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения его производительности и помехоустойчивости при разведке конкреций , оно дополнительно содержит М блоков управляемых линий задержек, сумматор, блок управления и управляемый генератор тактовых импульсов, причем выходы блоков формирования диаграммы направленности акустического луча соединены с входами блоков управляемых линий задержек, а выходы последних соединены с входами сумма§ тора, выход которого соединен с входом фильтра, входы блока управления СО являются входами устройства, выход блока управления соединен с зтравляющим входом запуска задающего генератора , входом синхронизации регистрато-а ра и через управляемый генератор тактовых импульсов - с управляющими входами М блоков управляемых линий 00 00 задержек, излучатель при этом выполнен из последовательно соединенных -Nj пьезокерамических колец, закрепленных г на отрайсающем акустические колебания СП экране, который установлен под углои 30 к вертикали, причем длина излучателя в М раз меньше длины приемной антенны.

09! (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(5! G О! V l 39

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРИТИЙ (2l) 3692!03/24-25 (22) 23.0l.84 (46) 07.02.85. Бюл. № 5 (72) Ю. Ю. Житковский, В. В. Краснобородько, Ю. И. Ломоносов, Ю. П. Лысанов и В. В. Савельев (7l) Институт океанологии им. П. П. Ширшова и Акустический институт им. акад. Н. Н. Андреева (53) 550.83(088.8) (56) !. Авторское свидетельство СССР

¹ 20532l, кл. G О! Ч !/00, !966.

2. Авторское свидетельство СССР № 898361, кл. G Ol Ч 1/00, !977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 3582674/!8-25 (048660), кл. С О! V !/ОО, 3!.03.83 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ КОНКРЕЦИЙ НА ДНЕ

ОКЕАНА, содержащее последовательно. соединенные задающий генератор, усилитель мощности и излучатель, приемную антенну, состоящую из

N(N Ъ 3) ненаправленных идентичных приемников акустических колебаний, соединенных последовательно с N усилителями, М (М > l) блоков формирования диаграммы направленности акустического луча, при этом выходы всех

К усилителей соединены с входами каж,дого as М блоков формирования диаграммы направленности акустического луча, и последовательно соединенные фильтр, детектор и регистратор, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его производительности и помехоустойчивости при разведке конкреций, оно дополнительно содержит

М блоков управляемых линий задержек, сумматор, блок управления и управляемый генератор тактовых импульсов, причем выходы блоков формирования диаграммы направленности акустического луча соединены с входами блоков управляемых линий задержек, а выходы последних соединены с входами сумма" тора, выход которого соединен с вхоИ дом фильтра, входы блока управления являются входами устройства, выход блока управления соединен с управляющим входом запуска задающего генератора, входом синхронизации регистрато-д ра и через управляемый генератор тактовых импульсов — с управлякщими входами М блоков управляемых линий задержек, излучатель при этом выполнен из последовательно соединенных

t пьезокерамических колец, закрепленных Я

I на отражающем акустические колебания экране, который установлен под углом

300 к вертикали, причем длина излу чателя в М pas меньше длины приемной антенны.

1 1!3877

Изобретение относится к морской сейсмоакустической разведке и может быть использовано для обнаружения железомарганцевых конкреций на дне океана на ходу судна практически при любой глубине места.

Известны устройства для сейсмоакустической разведки, содержащие генератор с усилителями мощности, излучатель и приемную антенну акусти- 10 ческих колебаний с N(N ? 3) параллель,но соединенными приемниками, фильтр, усилитель и регистратор Р! 3 и (2).

Однако эти устройства обладают небольшой чувствительностью к мелкой структуре верхнего слоя дна, покрытого конкрециями; появляются рассеянные сигналы от слоев дна и стай придонных биологических скоплений, что вызвано плохой помехозащищенностью 20 таких устройств и ведет к ложному срабатыванию системы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для сейсмоакустической разведки конкреций на дне океана, реализующее способ обнаружения конкреций на дне океана и содержащее . последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности и излучатель, 0 приемную антенну, состоящую из

"N(N > 3) ненаправленных идентичных приемников акустических колебаний, соединенных последовательно с N усилителями, и М (M > 1) блоков форми-З рования диаграммы направленности акустического. луча, и последовательно соединенные фильтр, детектор и регистратор (3 3.

Недостатками известного устройства 40 являются небольшие производительность и помехоустойчивость при обнаружении конкреций, поскольку для обнаружения конкреций необходимо специальным механическим или электронным устройством изменять направление антенны на разные участки дна, в то же время, появление в какой-то момент биологических скоплений на дне ведет к ложному срабатыванию устройства. 50

Цель изобретения — повышение производительности и помехоустойчивости при разведке конкреций.

Иоставленная цель достигается тем, что устройство для сеймоакустической 55 разведки конкреций на дне океана, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности и излучатель, приемную антенну, состоящую из N(N> 3) ненаправ1 ленных идентичных приемников акусти- ческих колебаний, соединенных последовательно с N усилителями, M (M ? 1) блоков формирования диаграммы направ;ленности акустического луча, при этом выходы всех N усилителей соединены с входами каждого из M блоков формирования диаграммы направленно.сти акустического луча, и последовательно соединенные фильтр, детектор и регистратор, введены дополни тельно M блоков управляемых линий задержек, сумматор, блок управления и управляемый генератор тактовых импульсов, причем выходы блоков формирования диаграммы направленности акустического луча соединены с входами блоков управляемых линий задержек, а выходы последних соединены с входами .сумматора, выход которого соединен с входом фильтра, входы блока управления являются входами устройства, выход блока управления соединен с управляющим входом запуска задающего генератора, входом синхронизации регистратора и через управляемый генератор тактовых импульсов — с управляющими входами М . блоков управляемых линий задержек, при этом излучатель выполнен из последовательно соединенных пьезокерамических конец, закрепленных на отражающем акустические колебания экране, который установлен под углом

30 к вертикали, причем длина излучателя в M pas меньше длины приемной антенны.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 — схема общего вида устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор тонально-импульсных сигналов, усилитель 2 мощности и излучатель 3, набранный из одинаковых последовательно соединенных пьезокерамических колец, закрепленных вдоль направления сужения судна на акустически отражающем экране, который расположен под углом к вертикали 30 .

Приемная антенна состоит из ненаправленных идентичных приемников 4 акустических колебаний (4.1-4.N) ° выставленных в горизонтальную линию и соединенных последовательно с усилителями 5 (5.1 — 5.N), выходы кото3 1138 рых соединены с каждым из входов М блоков 6 (6, 1-6М ) формирования диаграммы направленности луча, выходы последних через М блоков 7 (7.1-7.M) управляемых линий задержек соединены с входами сумматора 8, который последовательно соединен с фильтром 9, детектором 10 и регистратором II. Управляющий вход блоков 7 управляемых линий задержек соединен через управляемый генератор 12 тактовых импульсов с блоком 13,управления, первый вход которого- соединен с выходом судового лага, а второй вход - с выходом судового эхолота, выход блока

13 управления соединен с управляющим входом запуска задающего генератора 1 и входом синхронизации регистратора

11.

Устройство работает следующим. образом;

Электрический сигнал заданной частоты, длительности и периода повторения задакццего генератора 1 через усилитель 2 мощности, где он усиливается, поступает на излучатель 3, набранный из последовательно соединенных пьезокерамических колец, закрепленных в направлении движения судна на акустически отражающем

30 экране, который установлен под углом 30 к вертикали. Ширина диаграммы направленности излучателя в вертикальной плоскости (поперек движения) меньше 60 . Излучатель 3 пре- 35 образует электрический сигнал в акустический. Акустическая посылка, достигнув дна, рассеивается на нем и возвращается в обратном направлении, поступая на приемники 4. 1-4. N, где она 40 преобразуется в электрический сигнал.

Принятые сигналы усиливаются в усилителях 5. 1-5. N и поступают в М блоков 6. 16М формирования диаграммы направленности луча. Так как в формировании 45 участвует вся длина антенны, которая в M раз длиннее излучающей, то и ширина в-этом направлении каждого луча приемной антенны будет в М раэ уже. Соседние оси диаграмм направленности лучей располагаются так, чтобы.расстояния между ними равнялись этой ширине. Общая ширина всех М лучей не должна превышать 1О-2ОО. Принятый сигнал от каждого направления посту- 55 пает на блоки 7.1-7.М управляемых линий задержек и далее на входы сумматора 8. Блоки 7.1-7М управляемых

775 4 линий задержек (выполненные, например, на сдвиговых регистрах ) задерживают принятый сигнал на время, за которое последний (по ходу судна) луч на дне займет положение этого луча; т.е. когда рассеянные области их совпадают. Таким образом, сигнал на выходе сумматора 8 представляет собой сумму М сигналов, рассеянных от одного и того же участка дна, снятого в разное время под разными углами, что приводит к уменьшению случайного выброса в l% раз.

На управляющие входы блоков 7 управляемых линий задержек поступают тактовые импульсы от управляемого генератора 12 тактовых импульсов, частота которых и, следовательно, время задержки в блоках 7 определя,ются блоком 13 управления, вход которого соединен с управляющим входом генератора 12 тактовых импульсов. На входы блока 13 управления подаются данные о скорости движения (V) и глубине места (Н), а с выхода блока

13 управления поступает сигнал в управляемый генератор 12 тактовых импульсов, пропорциональный скорости движения судна и обратно пропорциональный глубине. места.

Полученный таким образом сигнал с выхода сумматора 9 последовательно фильтруется в фильтре 9, выделяется амплитуда сигнала в детекторе 10 и регистрируется в регистраторе 11, где амплитуда рассеянного сигнала записывается в виде, например, затемнения, пропорционального амплитуде, а время прихода пропорционально расстоянию от приемной антенны до озвученного участка (фиг. 2). С целью синхронизации с выхода блока 13 .управления подаются сигналы на начало излучения посылки в задающий генератор 1 и регистратор 11. Следовательно, в регистраторе 11 в виде, например, яркостной картины в реальном масштабе времени получается картина дна океана с расположенными иа ней конкреционными участками в виде затемнений. Величина затемнений зависит от плотности залегания конкреций на дне.

Возможность практического осуществления предлагаемого устройства была проверена в условиях открытого океана в Институте океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР в 6-м рей5 ll се t акустическом, специализированном по поиску конкреций) на НИС

"Академик Мстислав Келдыш" в ивнев сентябре l983 года. Рабочая частота составляла 6,5 кГц при длительности посылок 2- 200 мс. Диаграммы направленности излучателя составляли в вертикальной плоскости поперек движения 57, вдоль — l2, а приемной антенны поперек - круговая, а вдоль движения О,У . Исследования производились при глубине места 4.км.

Эксперименты подтвердили полную работоспособность устройства и суще38775 ственное увеличение производительности и помехоустойчивости по сравнению с базовым устройством. Исходя .из большей значимости задачи по

5 обнаружению железомарганцевых конкреций на дие океана и их добычи, можно предполагать, что устройство . при использовании его на специалнзированных научно-исследовательских и геологических судах обеспечит существенную экономию народнохозяйственных средств при разведке новых районов железомарганцевых конкреций.

1)38775

Фиг.2

Составитель Н. Журавлева

Редактор P. Циника ТехредЛ.Иартяиова Корректор Г. Orap

Заказ )0683/36 Тиран 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ао делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4