Способ обнаружения волны цунами

 

Изобретение относится к гидрографии и может быть использовано для обнаружения волн цунами. Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения волны цунами, Способ реализуется с помощью устройства, которое содержит генератор 1, излучатель 2, приемник 3, генератор 4 опорного сигнала, аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, блоки 7 и 8 фильтрации, перемножитель 9, инвертор 10, блок 11 преобразования Фурье, блок 12 выделения максимальных гармоник, арифметический блок 13, блок 14 синхронизации, блок 15 отображения и блок 16 сигнализации . 1 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 F 1/66

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) иДЦп «.

Ф&

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

ЬЭ О (д) (21) 4834607/22 (22) 07.03,90 (46) 07.03.93, Бюл, ¹ 9 (75) О,А,Колигаев и Н.А,Никулин (73) О,А.Колигаев (56) Проблема цунами. Вопросы образования и распространения морских разрушительных волн от землетрясения и их оперативный прогноз. Наука, 1968, с.31.

Крылович В.И„Крюков В.А. и Михальков В.B. Нестационарные частотно-фазовые методы и средства измерения гидродинамических и гидрофизических характеристик морской среды, Сб. тезисов докладов Всесоюзного совещания по техническим средствам изучения океанов и морей. ИОАН им. П,П.Ширшова, 1985, с.47—

48, „„!Ы„„1801203 А3 (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЛНЫ ЦУНАМИ (57) Изобретение относится к гидрографии и может быть использовано для обнаружения волн цунами. Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения волны цунами, Способ реализуется с помощью устройства, которое содержит генератор 1, излучатель 2, приемник 3, генератор 4 опорного сигнала, аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, блоки 7 и 8 фильтрации, перемножитель 9, инвертор 10, блок 11 преобразования Фурье, блок 12 выделения максимальных гармоник, арифметический блок 13, блок 14 синхронизации, блок 15 отображения и блок 16 сигнализации, 1 ил, 1801203

Мо

l,(M.

Изобретение относится к гидрографии и может быть использовано для обнаружения волны цунами, Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения волны цунами.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе, заключающемся в излучении и регистрации акустического сигнала, осуществляют спектральный анализ принятого сигнала и по соотношению амплитуд выделенных спектральных компонент принимают решение об обнаружении волны цунами.

При возникновении волны цунами в районе, где отсутствуют постоянные (или более длиннопериодные) течения, в спектре излученного и затем принятого сигнала с частотой F, уровень основной составляющей уменьшается и появляются дополнительные составляющие на частотах, кратных частоте цунами Рц, при этом если индекс модуляции лежит в диапазоне Мо 1,5 — 2,5, максимальной является первая составляющая.

При наличии в районе постоянных либо более длиннопериодных по сравнению с волной цунами течений (например, приливно-отливных) с проекцией Чт скорости на направление источник — приемник до возникновения волны цунами в спектре принятого сигнала присутствует одна компонента

Чт на частоте F = fo (1+ — ) (обусловленная

С эффектом Доплера) с амплитудой Рп и отноS (F +F ц) шение В =, имеет малое значеS F ние (В «10 ).

В этом случае при возникновении волны цунами в спектре принятого гидроакустического сигнала помимо основной составляющей на частоте F с амплитудой

Рп!о(Мо) возникают боковые составляющие на частотах F +. Ец, F "-2РЦ„, с амплитудами Pnl1(Mo), Рп!2(Мо)... и QTHQшение амплитуд принимает значение которое может достигать значений В = 1 и более.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ обнаружения волны цунами. Устройство содержит

1 — генератор;

2 — излучатель;

3 — приемник;

4 — генератор опорного сигнала;

5, 6 — аналого-цифровой преобразователь;

7, 8 — блок фильтрации;

9 — комплексный перемножитель;

10 — инвертор;

11 — блок преобразования Фурье;

12 — блок выделения максимальных гармоник;

13 — блок арифметический;

14 — блок синхронизации;

15 — блок отображения;

16 — блок сигнализации, Работа устройства осуществляется следующим образом, Генератор 1 выдает электрический сигнал высокостабильной частоты f на излучатель 2, который преобразует электрический сигнал в акустический. Приемник 3 принимает акустический сигнал и преобразует его в электрический, который с выхода приемника поступает на информационный вход первого аналого-цифрового преобразователя 5. Опорный генератор 4 осуществляет генерацию электрического сигнала частоты

f, который с выхода генератора 4 поступает на информационный вход второго аналого- цифрового преобразователя 6. На управляющие входы аналого-цифровых преобразователей 5 и 6, а также на первые управляющие входы блоков 7 и 8 фильтрации с первого выхода блока синхронизации

14 поступают прямоугольные импульсы частотой f< > 2f (в соответствии с теоремой

Котельникова). С выходов аналого-цифровых преобразователей 5 и 6 принятый и опорный сигналы в цифровом виде поступают на информационные входы соответственно первого 7 и второго 8 блоков фильтрации, в память коэффициентов которых занесены комплексные отсчеты импульсной характеристики узкополосного фильтра, настроенного на частоту F. При f =

=100 Гц частота дискретизации входных сигналов должна быть f< > 200 Гц, Частота дискретизации сигналов на выходе блоков фильтрации определяется полосой пропускания блоков фильтрации F f2 > 2F (при F =

0,1 Гц 1 2 > 0,2 Гц). При этом импульсная характеристика фильтров блоков фильтрации должна быть аппроксимирована не менее, чем Й = f< (F = 200 Гц) 0,1 Гц = 2000 отсчетами.

Таким образом с второго выхода блока синхронизации сигнал синхронизации частотой f2 поступает на вторые входы синхронизации блоков 7 и 8 фильтрации и на вход синхронизации блока 11 преобразования

Фурье. По этому сигналу с выходных регистров первого и второго выходов первого бло1801203

Формула изобретения

Способ обнаружения волны цунами, заключающийся в излучении и приеме акустического сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения волны цунами, определяют спектр принятого сигнала с диапазоне частот от f = — 10 до f =+10 Гц, где f — частота

-2 излучаемого сигнала, выделяют две спектральные компоненты максимальной амплитуды и при отношении амплитуд выделенных спектральных компонент от 0,5 до 2,0 принимают решение об обнаружении волны цунами, 35

45

Составитель Ю.Боковой

Техред М.Моргентал Корректор Н.Гунько

Редактор

Заказ 190 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул,Гагарина, 101 ка 7 фильтрации реальная и мнимая части отсчетов отфильтрованного принятого сигнала поступают на первый и второй входы комплексного перемножителя 9, на третий и четвертый входы которого поступают со- 5 ответственно реальная часть и через инвертор 10 мнимая часть отсчетов отфильтрованного опорного сигнала.

Посредством рассмотренной части схемы осуществляется перенос спектра приня- 10 того сигнала в низкочастотную область, прореживание отсчетов сигнала, позволяющее упростить остальную часть устройства и сделать инвариантной к частоте излучаемого сигнала. 15

С выходов комплексного умножителя реальная и мнимая части гетеродинированного сигнала поступают на информационные входы блока 11 преобразования Фурье, В блоке преобразования Фурье N комплек- 20 сных отсчетов гетеродинированого сигнала переводятся в N комплексных спектральных отсчетов. В память адресов блока преобразования Фурье занесены адреса памяти отсчетов, где содержатся спект- 25 ральные отсчеты заданного диапазона частот (— 10 — 10 )Гц, реальная и мнимая части которых по синхроимпульсам третьего выхода блока синхронизации поступают на информационные входы блока 30 выделения максимальных гармоник. В блоке выделения максимальных гармоник выделяются два локальных максимума спектра с наибольшей амплитудой. Квадраты амплитуд этих максимумов выдаются на вход блока арифметического, где вычисляется их отношение, которое сравнивается с порогом и подается на блок 15 отображения (например, самописец), Частичное обновление реализации гетеродинированного сигнала происходит при поступлении очередного отсчета с комплексного перемножителя 9, т.е. с частотой fz. При этом происходит обновление спектра на выходе блока 11 преобразования Фурье, возобновляется работа блока выделения максимальных гармоник и обновляется информация на входах блоков отображения и сигнализации, Выход порогового устройства блока арифметического соединен с устройством

16 сигнализации (звуковой или световой),