Устройство для классификации объектов по акустической жесткости

 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в локационных системах для обнаружения и классификации объектов по их акустической жесткости. Цель изобретения - увеличение дальности действия и повышение надежности классификации. С помощью обратимого акустического преобразователя 5 в воду излучается импульсный амплитудно-модулированный радиосигнал, вырабатываемый генератором 2. Сформирование за счет нелинейности среды распространения волны разностной частоты (ВРЧ) с частотами, равными одинарной и удвоенной частоте модуляции сигнала, отражаются от лоцируемого объекта 7, принимаются низкочастотной антенной 11 и после фильтрации по частоте в блоках 15 и 16 поступают на входы фазовых детекторов 26 и 27. На другие входы фазовых детекторов поступают сигналы, являющиеся результатом преобразования огибающей отраженного амплитудно-модулированного сигнала в блоке квадратичного детектора 12 и частотных фильтров 13 и 14. Так как фаза отраженных сигналов ВРЧ зависит от акустической жесткости лоцируемого объекта, а фаза огибающей не зависит от нее, то сравнивая с помощью фазовых детекторов 26 и 27 фазы сигналов и расквантовывая результирующий сигнал с выхода сумматора 28 с помощью двухпороговой схемы сравнения 29, можно получить информацию о значении акустической жесткости лоцируемого объекта 7, отображаемую на индикаторе 3. Для временной селекции отраженных сигналов используется схема совпадения 25, выходной сигнал которой включает или выключает фазовые детекторы . 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 S 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4914824/22 (22) 27.02.91 (46) 15.07.93, Бюл. ¹ 26 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) А.М,Гаврилов и В.Н.Максимов (56) Патент ФРГ ¹ 2006152, кл. G 01 S 15/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1210571, кл, G 01 $15/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ

ОБЪЕКТОВ ПО АКУСТИЧЕСКОЙ ЖЕСТКОСТИ (57) Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано.в локационных системах для обнаружения и классификации объектов по их акустической жесткости. Цель изобретения — увеличение дальности действия и повышение надежности классификации. С помощью обратимого акустического преобразователя 5 в воду излучается импульсный амплитудно-модулированный радиосигнал, вырабатываемый генератором 2. Сформирование за счет нелинейности среды распространения волны разностной частоты (ВРЧ) с частотами, равИзобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в локационных системах для обнаружения и классификации объектов по их акустической жесткости.

Целью изобретения является увеличение дальности действия и повышение надежности классификации.

На чертеже представлена структурная схема устройства, где 1 — синхронизатор; 2

„„. >Ц „„1827654 А1 ными одинарной и удвоенной частоте модуляции сигнала, отражаются от лоцируемого объекта 7, принимаются низкочастотной антенной 11 и после фильтрации по частоте в блоках 15 и 16 поступают на входы фазовых детекторов 26 и 27. На другие входы фазовых детекторов поступают сигналы, являющиеся результатом преобразования огибающей отраженного амплитудно-модулированного сигнала в блоке квадратичного детектора 12 и частотных фильтров 13 и 14.

Так как фаза отраженных сигналов ВРЧ зависит от акустической жесткости лоцируемого объекта, а фаза огибающей не зависит от нее, то сравнивая с помощью фазовых детекторов 26 и 27 фазы сигналов и расквантовывая результирующий сигнал с выхода сумматора 28 с помощью двухпороговой схемы сравнения 29, можно получить информацию о значении акустической жесткости лоцируемого объекта 7, отображаемую на индикаторе 3. Для временной селекции отраженных сигналов используется схема совпадения 25, выходной сигнал которой включает или выключает фазовые детекторы. 1 ил. — генератор радиоимпульсов с амплитудномодулированным заполнением; 3 — индикатор; 4 — коммутатор прием-излучение; 5— обратимый преобразователь; 6 — нелинейная среда; 7 — объект; 8 — излученный сигнал накачки; 9 — отраженный сигнал накачки:

10 — отраженная волна разностной частоты;

11 — низкочастотная приемная антенна;

12 — квадратичный детектор: 13. 14, 15. 16— фильтры: 17. 18, 19, 20 — усилители-ограни1827654 чители; 21, 22, 23, 24 — двухполупериодные выпрямители; 25 — схема совпадений; 26, 27 — фазовые детекторы; 28 — сумматор;

29 — двухпороговая схема сравнения, Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает импульсы 01, поступающие на индикатор 3 для синхронизации работы его блоков и на запускающий вход генератора 2 радиоимпульсов с амплитудно-модулированным заполнением с несущей частотой fo и частотой модуляции F и длительностью импульсов Лt <(10-20)1/F, где fo»F. Этот радиоимпульс через коммутатор 4 поступает на обратимый акустический преобразователь 5, излучающий в среду 6 с акустическим сопротивлением zo мощный акустический импульс 8 с амплитудно-модулированным заполнением. При его распространении в среде с нелинейностью происходит формирование волн разностной частоты (В РЧ) с частотами. F и 2F. Волны достигают поверхности обьекта 7, имеющего акустическое сопротивление z1, отражаются от него, после чего амплитудномодулированные эхо-сигналы 9 принимаются преобразователем 5 с резонансной частотой fo, а низкочастотные эхо-сигналы 10 принимаются низкочастотной приемной антенной 11. В зависимости от соотношения величин zo и z1 отражение волн от объекта происходит с изменением фаз на 180 или без сдвига фаз. При этом фаза огибающей амплитудно-модулированного эхо-сигнала не изменяется при любых соотношениях импедансов. С приемной низкочастотной антенны 11 сигнал поступает на фильтры 15 и 16, каждый из которых настроен на частоты 2F и F соответственно. В результате ограничения сигналов в усилителях-ограничителях 19 и 20 на их выходах появляются напряжения Ug и 06 с одинаковыми амплитудами, преобразуемые в двухполупериодных выпрямителях 23 и 24 в однополярные импульсы Ug и 01о, поступающие соответственно на второй и первый входы схемы совпадения 25, Электрические сигналы, соответствующие эхо-сигналам 9 амплитудно-модулированной накачки, с выхода преобразователя 5 через коммутатор 4 поступают на квадратичный амплитудный детектор 12. С выхода детектора 12 сигнал поступает на фильтры 13 и 14, каждый из которых настроен на частоты 2F и F соответственно. Сигналы с выхода фильтров поступают на усилители-ограничители 17 и 18, на выходах которых появляются напряжения

Оз и U4 с одинаковыми амплитудами, преобразуемые в двухполупериодных выпрямите5

55 лях 21 и 22 в однополярные импульсы 07 и

Оя, поступающие соответственно на четвертый и третий входы схемы совпадения 25. В случае одновременного прихода на входы схемы совпадения 25 всех импульсов 07-01о на ее выходе формируется импульс U11, соответствующий длительности эхо-сигнала от объекта 7, Импульс 011 с выхода схемы совпадений 25 поступает на управляющие входы фазовых детекторов 26 и 27, поддерживая фазовые детекторы в течение длительности импульса U11 в рабочем состоянии измерения разности фаз между входными сигналами. При отсутствии этого импульса фазовые детекторы находятся в нерабочем состоянии и не реагируют на входные сигналы, На выходе фазового детектора 26 формируется сигнал U12, амплитуда которого UF пропорциональна разности фаз между эхо-сигналом с частотой F и огибающей амплитудно-модулированного эхо-сигнала, а на выходе фазового детектора 27 формируется сигнал 01з, амплитуда которого U2F пропорциональна разности фаз между эхо-сигналом с частотой 2F и второй гармоникой огибающей аплитудно-модулированного эхо-сигнала, Напряжения U12 и 01з подаются на сумматор 28, на выходе которого формируется сигнал 014 с амплитудой, равной сумме амплитуд сигналов U12 и 01з. Пороговая схема сравнения 29 с двумя уровнями порогов вырабатывает сигнал 01 с одним из трех возможных значений амплитуды; 015, если амплитуда 014 меньше значения нижнего порога, 015", если U14 больше уровня максимального порога и 01 ", если U14 лежит между двумя поРогами, Если z1

2F, то сдвиг фаз между сигналами Ог, и U4, между 05 и Оз будет равен 180О, на выходах фазовых детекторов 26 и 27 сформируются сигналы U12 и 01з больших амплитуд UF u

U2F. которые в сумме образуют сигнал U14 с амплитУДой g==(UF+02F) Unop и на выхоДе пороговой схемы 29 сформируется сигнал

015 с амплитудой 01, соответствующий акустически мягкому объекту, Если z»zo на обеих частотах F и 2F, то сдвиг фаз между сигналами 06 и U4, Us и Оз будет отсутствовать, на выходах фазовых детекторов 26 и 27 сформируются сигналы малых амплитуд 012 и 01з, UF и 02F, которые в сумме образуют

СИГНаЛ 014 С аМПЛИтУДОй Q=(UF+02F)

1827654

Составитель А. Тягунов

Техред М.Моргентал Корректор Е. Папп

Редактор

Заказ 2358 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для классификации объектов по акустической жесткости, содержащее синхронизатор и соединенный с ним индикатор, последовательно соединенные низкочастотную приемную акустическую антенну, первый фильтр и первый усилитель-ограничитель, последовательно соединенные второй фильтр, подключенный к низкочастотной приемной антенне, и второй усилитель-ограничитель, сумматор и схему совпадения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения дальности действия и повышения надежности классификации, в него дополнительно введены последовательно соединенные генератор радиоимпульсов с амплитудно-модулированным заполнением, подключенный к синхронизатору, коммутатор прием-излучение и обратимый преобразователь, последовательно соединен н ые квадратичн ый детекто р, подключенный к второму выходу коммутатора прием-излучение, третий фильтр, третий усилитель-ограничитель и третий двухполупериодный выпрямитель, нагруженный на третий вход схемы совпадения, последовательно соединенные четвертый фильтр, подключенный к выходу квадратичного детектора, четвертый усилитель-ограничитель и четвертый двухполупериодный выпрями5 тель, нагруженный на четвертый вход схемы совпадения, второй двухполупериодный выпрямитель, включенный между выходом второго усилителя-ограничителя и вторым входом схемы совпадения, первый двухпо10 лупериодный выпрямитель, включенный между выходом первого усилителя-ограничителя и первым входом схемы совпадения, последовательно соединенные первый фазовый детектор, подключенный первым

15 входом к выходу первого усилителя- ограничителя, вторым входом — к выходу третьего усилителя-ограничителя, управляющим входом — к выходу схемы совпадения, сумматор и двухпороговую схему совпадения, нагру20 женную на второй вход индикатора, второй фазовый детектор, подключенный первым входом к выходу второго усилителя-ограничителя, вторым входом - к выходу четвертого усилителя-ограничителя, управляю- щим вхо25 дом — к выходу схемы совпадения, нагруженной на второй вход сумматора.