Устройство для интегрирования эхосигналовот

 

27I902

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42тттт, 7/18

Заявлено 02Л 11.1968 (№ 1253784/18-24) с присоединением заявки №

МПК G 06g 7/18

УДК 681.332.35(088.8) Г!рпоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 26.V.1970. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 30.Х.1970 йт.Lc влйАЯ р Е;"«ТИТ1тОт 4нфщкч ; 1, щ а

ИЗЛ1т СТЕНД

Авторы изобретения В. Д. Теслер и 3. М. Бердичевский

Заявитель Полярный научно-исследовательский и проектный инстит рыбного хозяйства и океанографии им. Книпови

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ЭХОСИГНАЛОВ

ОТ РЬ1БНЫХ СКОПЛЕНИЙ

Данное устройство относится к области приборостроения и может служить индикатором информации, поступающей с эхопанелями, и давать количественную оценку рыбных скоплений.

Известно устройство для интегрирования эхосигналов от рыбных скоплений, содержащее усилитель, детектор, интегрирующий блок, суммирующий блок и преобразователь

«код — напряжение», соединенные последовательно, а также генератор меток, блок задержки, блок стробирования, блок выдержки и преобразователь «напряжеиие †длительность импульса».

Предложенное устройство отличается от известного тем, что опо дополнительно содержит генератор линейного напря>кения и диодный функциональный преобразователь, соединенные последовательно, причем, вход генератора линейного напряжения соединен со входом преобразователя «иапряжение †длительность импульса» и со входом блока задер>кки и служит входом «запуск» устройства, соединенным с выходом внешнего эхолота, выход диодного функционального преобразователя соединен со входо;I усилителя; блок задержки, блок стробирования и блок выдержки соединены последовательно, выход блока выдер>кки соединен со входом управления интегрирующего блока, второй и третпй выходы блока стробпров а и и я соединены соответственно со вторым входом управления усилителя и первым входом генератора меток, второй выход блока задержки соединен со вторым входом генератора меток, выходы преобразователя «напряжение — длительность импульса» соединены соответственно со вторым входом преобразователя «код †напряжение», выход которого служит выходом

10 устройства, и с третьим входом генератора меток, выход которого служит выходом «мет«и» устройства и подсоединен к соответствующему входу внешнего эхолота.

На фиг. 1 изображена блок-схема предла15 гаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство состоит из усилителя 1, дете«тора 2, интегрирующего блока 8 с реле Рь суммирующего блока 4 с преобразованием в

20 число-импульсный код, блока 5 преобразования число-импульсного кода в аналоговую величину, блока 6 задержки, блока 7 стробированпя, блока 8 выдержки, блока 9 преобразования аналоговой величины в интервал вре25 мени, генератора 10 меток, генератора 11 линейного напряжения, диодного функционального преобразователя 12.

На вход усилителя 1 поступают эхосигналы с усилителя эхолота (см. фпг. 2,а). Усили30 тель 1 имеет временную автоматическую ре271902 гулировку усиления (ВАРУ), компенсирующую изменение амплитуды эхосигналов в зависимости от глубины, С выхода усилителя эхосигналы детектируются детектором 2 и подаются на электронный интегрирующий блок 8. Для того чтобы интегрировать только эхосигналы от скопления рыбы (с заданного диапазона глубин) и исключить импульс посылки, эхосигналы от дна и другие помехи, усилитель 1 заперт и отпирается только на промежуток времени, соответствующий выбранному диапазону интегрирования. Для этой цели в устройстве имеется блок б задер>кки, который запускается импульсом запуска эхолота и обеспечивает выбранную задержку начала интегрирования (см. фиг. 2,б), а также блок 7 стробирования, запускаемый импульсом заднего фронта с блока задержки и обеспечивающий выбранную ширину диапазона интегрирования (см. фиг. 2,в). Импульс с блока 7 стробирования поступает на усилитель 1, отпирая его на нужное время. В качестве блоков б и 7 могут быть использованы обычные ждущие мультивибраторы с изменяемой длительностью импульса.

Для удобства установки выбранного диапазона интегрирования на ленте самописца начало и конец диапазона интегрирования отмечаются специальными метками генератором 10, запускаемым импульсами задних фронтов б и 7 заде>кки и стробирования. Генератор 10 меток генерирует короткие ультразвуковые импульсы, несущая частота которых равна рабочей частоте эхолота. Эти импульсы подаются на вход усилителя эхолота 18 (см. фпг. 2,в).

Интегрирование эхосигналов осуществляется интегрирующим блоком 8, который представляет собой обычный усилительный каскад с емкостной обратной связью.

На фиг. 2, г и д соответстенно показано напряжение интегрирующего каскада на входе и выходе.

Интегрирование начинается в момент t и заканчивается в момент t.,,результат его— напряжение U„„, (см. фиг. 2, д) — необходимо суммировать с результатами интегрирования за предыдущие пось|лки.

Для этого служит суммирующий блок 4 с преобразованием в число-импульсный код. В этот блок входят интегрирующий электродвигатель постоянного тока, осуществляющий процесс суммирования, и триггер Шмитта с реле и фоторезистором, освещаемым световым потоком от осветительной лампочки; этот поток прерывается флажком, закрепленным на выходной оси двигателя.

Для устранения ошибок при суммировании необходимо на вход блока суммирования (интегрирующего электродвигателя) подавать напряжение с интегрирующего каскада после окончания интегрирования, что осуществляется с помощью контактов реле Р . Длительность включения реле Р определяется им5

1>

23 г

3:>

43

65 пульсом с блока 8 выдер>кки, управляющего этим реле. Этот блок, например ждущий мультивибратор с постоянной длительно=тыо импульса, запускается импульсом заднего фронта с блока 7 стробирования и вырабатывает импульс, значительно превышающий постоянную времени электродвигателя.

На фиг. 2, е показано напряжение на входе интегрирующего электродвигателя. Фактически напряжение U„„., за время t3 — I (см. рис. 2, д) не остается постоянным, по так как его изменение за это время от посылки к посылке пе меняется, потому что постоянная времени разряда одна и та же, то оно постоянно и легко учитывается при градуировке.

Возникающие при вращении выходной оси электродвигателя с флажком прерывания светового потока с помощью фоторезистора, включенного в триггер Шмитта с реле, преобразуются в число срабатываний этого реле.

Таким образом, угол поворота выходной оси электродвигателя, пропорциональный сумме интегралов от эхосигналов, преобразуется в число-импульсный код, а последний преобразуется в аналоговую величину, которая записывается либо непосредственно специальным самописцем, либо с преобразованием в промежуток времени †самописц эхолота.

Блок 9 преобразования число-импульсного кода в аналоговую величину может быть выполнен с использованием схемы на шаговых искателях и делителя на резисторах. При срабатываниях шагового искателя, вызываемых срабатываниями реле в схеме триггера

Шмитта, переключаются резисторы в делителе. Для увеличения диапазона суммирования можно использовать последовательное включение шаговых искателей.

Если на делитель подать постоянное напря>кение, то со щеток шаговых искателей можно снимать напряжение, пропорциональное числу подсчитываемых импульсов. Это папря>кение может быть измерено обычным или цифровым вольтметром и записано самопишущим вольтметром. В этом случае происходит преобразование числа импульсов в постоянное напряжение.

Если тот же делитель включить во врецязадающую цепочку RC ждущего мультивибрато,ра, используемого в предлагаемом устройстве в качестве блока преобразования аналоговой величины в интервал времени, то длительность импульса этого ждущего мультивибратора, пропорциональная величине сопротивления R времязадающей цепочки. будет пропорциональна числу импульсов т. е. будет осуществлено преобразование числа подсчитываемых импульсов в интервал времени.

Это преобразование необходимо для того, чтобы осуществить запись результатов интегрирования непосредственно на самописце эхолота (при использовании предлагаемого устройства в качестве приставки к эхолоту).

С этой целью запуск ждущего мультивибратора (блока 9) осуществляется в момент посыл271902 ки сигнала эхолотом, а импульсом заднего фронта запускается генератор 10 меток.

Длительность t (показано пунктиром) импульса блока 9 пропорциональна сумме интегралов от эхосигналов за предыдущие п по сылок, а приращение длительности Лт=

=т — т1 пропорционально величине U„„,, (фиг. 2, д), равной интегралу от эхосигналов за а+1 посылку (для которой построены временные диаграммы фиг. 2).

Соответствующие этим посылкам метки показаны на фиг. 2, л. Таким образом, на самописце эхолота, кроме обычных записей эхосигналов, записаны линии начала и конца диапазона интегрирования (метки фиг. 2, ж), а также кривая нарастающей суммы интегралов от этих эхосигналов (перемещающаяся метка фиг. 2, л). Сброс показаний интегрирующего устройства на нуль осуществляется в схеме шаговых искателей вручную (путем нажатия кнопки) либо автоматически от контактов счетчика лага при прохождении судном определенного расстояния, например 1 мили.

Для получения достоверной информации от эхосигналов о количественной характеристике скопления рыбы, необходимо учитывать изменение амплитуды эхосигналов с глубиной.

С этой целью применяются схемы временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ).

В предлагаемом устройстве использована схема ВАРУ, позволяющая обеспечить любой необходимый закон изменения напряжения смещения на сетках ламп усилителя.

Схема содержит генератор 11 линейного напряжения и диодный функциональный преобразователь 12. Диодный функциональный преобразователь обеспечивает заданный закон изменения напряжения на выходе в зависимости от напряжения на входе. С его выхода напряжение подается на сетки ламп усилителя (вместе с постоянным отрицательным смещением), а так как коэффициент усиления усилителя должен изменяться во времени, то на вход функционального преобразователя подается напряжение с генератора линейного напряжения, который запускается в момент посылки.

Таким образом, с помощью генератора л11. нейного напряжения время, соответствующее глубине, линейно преобразуется в напряжение, а функциональный преобразователь обеспечивает необходимый закон изменения напряжения смещения ламп усилителя, а значит, и коэффициента усиления от времени.

Предмет изобретения

Устройство для интегрирования эхосигналов от рыбных скоплений, содержащее усилитель, детектор, интегрирующий блок, суммирующий блок и преобразователь «код — напряжение», соединенные последовательно, а также генератор меток, блок задержки, блок стробирования, блок выдержки и преобразователь «напряжение — длительность импульса», отлича ощееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения точности его работы, оно дополнительно содержит генератор линейного напряжения и днодный функциональный преобразователь, соединенные последовательно, при25 чем вход генератора линейного напряжения соединен со входом преобразователя «напряжение — длительность импульса» и со входом блока задержки и служит входом «запуск» устройства, соединенным с выходом внешнеЗ0 го эхолота, выход диодного функционального преобразователя соединен со входом усилителя, блок задержки; блок стробировнапя и блок выдержки соединены последовательно, выход блока выдержки соединен со входом

З5 управления интегрирующего блока, второй и третий выходы блока стробирования соединены соответственно со вторым входом управления усилителя и первым входом генератора меток, второй выход блока задержки сое40 динен со вторым входом генератора меток, выходы преобразователя «напряженпе — длительность импульса» соединены соответственно со вторым входом преобразователя «код— напряжение», выход которого служит выхо45 дом устройства, и с третьим входом генератора меток, выход которого служит выходом

«метки» устройства и подсоединен к соответствующему входу внешнего эхолота.

271902

Ды,то<Р

Фелт

Ф.тг Д

Составитель Л. Б, Дмитриева

Редактор Т. В. Данилова Техред 3. H. Тараненко Корректор Л. Б. Бадылама

Заказ 3043/8 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2