RU146020U1 - PARAMETRIC MULTI-FREQUENCY ECHO Sounder - Google Patents

Abstract

Параметрический многочастотный эхолокатор, состоящий из тракта излучения, тракта приема и системы регистрации и обработки полученных результатов, при этом тракт излучения включает два генератора частот накачки, первый из которых соединен по входу частотной модуляции с выходом делителя напряжения, а второй по входу частотной модуляции с выходом инвертора напряжения, инвертор напряжения соединен с выходом делителя напряжения, вход которого соединен с выходом регулятора напряжения, а вход регулятора напряжения соединен с выходом генератора ступенчатого напряжения, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, при этом выходы генераторов частот накачки соединены с входом сумматора, выход которого соединен последовательно с импульсным модулятором, усилителем мощности, коммутатором сигналов, первый выход которого соединен с акустическим преобразователем накачки, а второй со входом фильтра тракта приема, который также включает широкополосный усилитель, вход которого соединен с выходом фильтра, а выход с первым входом смесителя, второй вход которого соединен с гетеродином, вход которого соединен с выходом регулятора напряжения, выход смесителя соединен с входом фильтра промежуточной частоты, выход которого соединен через детектор с системой обработки и регистрации данных.A parametric multi-frequency sonar, consisting of a radiation path, a reception path and a system for recording and processing the results, the radiation path includes two pump frequency generators, the first of which is connected at the input of the frequency modulation to the output of the voltage divider, and the second at the input of the frequency modulation to the output voltage inverter, voltage inverter connected to the output of the voltage divider, the input of which is connected to the output of the voltage regulator, and the input of the voltage regulator is connected to the output of the generator a step voltage torus, the input of which is connected to the output of the pulse generator, while the outputs of the pump frequency generators are connected to the input of the adder, the output of which is connected in series with a pulse modulator, power amplifier, signal switch, the first output of which is connected to the acoustic pump, and the second to the input filter of the receiving path, which also includes a broadband amplifier, the input of which is connected to the output of the filter, and the output to the first input of the mixer, the second input of which is connected to a local oscillator, the input of which is connected to the output of the voltage regulator, the output of the mixer is connected to the input of an intermediate-frequency filter, the output of which is connected through the detector to a data processing and recording system.

Description

Полезная модель относится к гидроакустике, к системам акустического зондирования морской среды и предназначена для дистанционного определения функции распределения газовых пузырьков по размерам в морской воде.The utility model relates to hydroacoustics, to systems of acoustic sounding of the marine environment and is designed to remotely determine the size distribution function of gas bubbles in sea water.

Известно устройство, параметрический эхолокатор, позволяющее проводить оценку функции распределения газовых пузырьков по размерам в газонасыщенных областях. П. №1762636 РФ принят за прототип. Известное устройство состоит из трех узлов: тракта излучения параметрического сигнала, тракта приема сигнала и системы регистрации и обработки данных. Тракт излучения состоит из генератора импульсов, набора делителей частоты и фильтров нижних частот, которые суммируются сумматором, амплитудного и импульсного модуляторов, усилителя мощности и акустического преобразователя накачки. Тракт приема состоит из приемного преобразователя, после которого сигналы усиливаются и обрабатываются в приемнике эхо-сигналов разностной частоты. Эхо-сигналы разностных частот с выхода приемника эхо-сигналов поступают на входы регистрирующего прибора и десятиканального селективного усилителя, где усиливаются и фильтруются на соответствующие разностным сигналам частоты. На выходах десятиканального селективного усилителя образуются сигналы, уровни которых несут информацию о концентрации газовых пузырьков, резонансных каждой из частотных компонент, а все вместе они несут информацию о функции распределения газовых пузырьков по их размерам в газожидкостной области. Окончательное представление о функции распределения происходит в системе регистрации и обработки данных, где десятиканальное нормирующее устройство производит сравнение принятого сигнала рассеяния с исходным сигналом излучения, который поступает из тракта излучения через десятиканальный селективный усилитель, и выводит результат в систему регистрации и обработки данных.A device is known, a parametric sonar, which allows to evaluate the size distribution function of gas bubbles in gas-saturated areas. P. No. 1762636 of the Russian Federation adopted as a prototype. The known device consists of three nodes: the path of the emission of a parametric signal, the path of the reception of the signal and the registration system and data processing. The radiation path consists of a pulse generator, a set of frequency dividers and low-pass filters, which are summed by an adder, amplitude and pulse modulators, a power amplifier and an acoustic pump transducer. The receiving path consists of a receiving transducer, after which the signals are amplified and processed in the receiver of the difference frequency echo signals. Echo signals of difference frequencies from the output of the receiver of echo signals are fed to the inputs of a recording device and a ten-channel selective amplifier, where they are amplified and filtered at frequencies corresponding to difference signals. At the outputs of a ten-channel selective amplifier, signals are generated whose levels carry information on the concentration of gas bubbles resonant to each of the frequency components, and together they carry information on the distribution function of gas bubbles by their size in the gas-liquid region. The final idea of the distribution function occurs in the data recording and processing system, where a ten-channel normalizing device compares the received scattering signal with the initial radiation signal, which comes from the radiation path through a ten-channel selective amplifier, and outputs the result to the data recording and processing system.

Одним из недостатков известного параметрического эхолокатора является фиксированный спектр излучаемых частот, определяемый делителями частоты и набором фильтров для получения синусоидального сигнала из импульсных сигналов делителей. В эхолокаторе отсутствует техническая возможность изменить параметры излучаемого сигнала, такие как частоты модуляции и их количество из-за жестко заданной структуры эхолота. Любое изменение параметров сигнала излучения, необходимость в котором может возникнуть в ходе исследования, требует замены делителей и перенастройки фильтров, то есть переделки аппаратуры. Кроме того, устройство обладает громоздкой структурой тракта приема, поскольку обработка сигналов идет параллельно по всем частотам.One of the disadvantages of the known parametric sonar is a fixed spectrum of emitted frequencies, determined by frequency dividers and a set of filters to obtain a sinusoidal signal from the pulse signals of the dividers. The sonar has no technical ability to change the parameters of the emitted signal, such as modulation frequencies and their number due to the hard-set structure of the echo sounder. Any change in the parameters of the radiation signal, the need for which may arise during the study, requires the replacement of the dividers and the reconfiguration of the filters, that is, the alteration of the equipment. In addition, the device has a cumbersome structure of the reception path, since the signal processing is parallel to all frequencies.

В реальных условиях морских исследований часто требуется внести изменения в ход эксперимента, изменить некоторые параметры сигналов, при этом практически всегда исследователь ограничен во времени не только графиком работ, но и погодными условиями.In the real conditions of marine research, it is often required to make changes to the experiment, to change some parameters of the signals, and almost always the researcher is limited in time not only by the work schedule, but also by weather conditions.

Задачей заявляемого устройства является разработка нового устройства для дистанционного определения функции распределения газовых пузырьков по размерам в морской воде. Технический результат - упрощения схемы и расширение функциональных возможностей параметрического эхолокатора, а именно расширение возможности выбора частот зондирования и разрешающей способности по частоте, используя для этого один перестраиваемый канал излучения и приема для всех частот.The objective of the claimed device is the development of a new device for remote determination of the distribution function of gas bubbles by size in sea water. The technical result is to simplify the circuit and expand the functionality of a parametric sonar, namely expanding the choice of sounding frequencies and resolution in frequency, using one tunable radiation and reception channel for all frequencies.

Поставленная задача решается параметрическим многочастотным эхолокатором, состоящим из тракта излучения, тракта приема и системы регистрации и обработки полученных результатов, при этом тракт излучения включает два генератора частот накачки, первый из которых соединен по входу частотной модуляции с выходом делителя напряжения, а второй по входу частотной модуляции с выходом инвертора напряжения, инвертор напряжения соединен с выходом делителя напряжения, вход которого соединен с выходом регулятора напряжения, а вход регулятора напряжения соединен с выходом генератора ступенчатого напряжения, вход генератора ступенчатого напряжения соединен с выходом генератора импульсов, при этом выходы генераторов частот накачки соединены с входом сумматора, выход которого соединен последовательно с импульсным модулятором, усилителем мощности, коммутатором сигналов, первый выход которого соединен с акустическим преобразователем накачки, а второй со входом фильтра тракта приема, который включает входной фильтр, выход которого соединен с входом широкополосного усилителя, выход которого соединен с первым входом смесителя, второй вход которого соединен с гетеродином, вход которого соединен с выходом регулятора напряжения, выход смесителя соединен с входом фильтра промежуточной частоты, выход которого соединен через детектор с системой обработки и регистрации данных.The problem is solved by a parametric multi-frequency sonar, consisting of a radiation path, a reception path and a system for recording and processing the results, while the radiation path includes two pump frequency generators, the first of which is connected at the input of the frequency modulation to the output of the voltage divider, and the second at the input of the frequency divider modulation with the output of the voltage inverter, the voltage inverter is connected to the output of the voltage divider, the input of which is connected to the output of the voltage regulator, and the input of the voltage regulator voltage is connected to the output of the step voltage generator, the input of the step voltage generator is connected to the output of the pulse generator, while the outputs of the pump frequency generators are connected to the input of the adder, the output of which is connected in series with a pulse modulator, power amplifier, signal switch, the first output of which is connected to an acoustic transducer pumping, and the second with the input of the filter of the reception path, which includes an input filter, the output of which is connected to the input of the broadband amplifier, which is connected to the first input of the mixer, the second input of which is connected to the local oscillator, the input of which is connected to the output of the voltage regulator, the output of the mixer is connected to the input of the intermediate frequency filter, the output of which is connected through the detector to the data processing and recording system.

Функциональная схема параметрического многочастотного эхолокатора для дистанционного определения функции распределения газовых пузырьков по размерам в морской воде представлена на фиг.A functional diagram of a parametric multi-frequency sonar for remote determination of the size distribution function of gas bubbles in sea water is shown in FIG.

Устройство состоит из тракта излучения (I), тракта приема (II) и системы регистрации и обработки данных (III). Тракт излучения (I) включает в себя два генератора (1 и 2) частот накачки ω₁ и ω₂, сумматора (3), импульсного модулятора (4), усилителя мощности (5), коммутатора сигналов (6), параметрического излучателя (7), генератора импульсов (8), генератора ступенчатого напряжения (ГСН) (9), регулятора напряжения (10) и делителя напряжения на два (11), инвертора напряжения (12). Тракт приема (II) состоит из фильтра (13), широкополосного усилителя (14), смесителя (15), гетеродина (16), узкополосного фильтра сигналов промежуточной частоты (17) и амплитудного детектора (18). Система регистрации и обработки данных (III) включает двухканальный АЦП (19) и процессор (20).The device consists of a radiation path (I), a reception path (II) and a data acquisition and processing system (III). The radiation path (I) includes two generators (1 and 2) of pump frequencies ω ₁ and ω ₂ , an adder (3), a pulse modulator (4), a power amplifier (5), a signal switch (6), a parametric emitter (7 ), a pulse generator (8), a step voltage generator (GOS) (9), a voltage regulator (10) and a voltage divider into two (11), a voltage inverter (12). The reception path (II) consists of a filter (13), a broadband amplifier (14), a mixer (15), a local oscillator (16), a narrow-band filter of intermediate frequency signals (17) and an amplitude detector (18). The data recording and processing system (III) includes a two-channel ADC (19) and a processor (20).

Параметрический многочастотный эхолокатор работает следующим образом: Сигналы генераторов (1 и 2) частот накачки смешиваются в сумматоре (3), образуя бигармонический сигнал. Бигармонический сигнал в импульсном модуляторе (4) преобразуется в бигармонический импульс, который усиливается усилителем мощности (5) и через электронный коммутатор (6) поступают на параметрический излучатель (7). Генераторы частот накачки выполнены по схеме генераторов, управляемых напряжением (ГУН). Частоты этих генераторов управляются по входу частотной модуляции (ЧМ) постоянным напряжением, которое поступает с выхода генератора ступенчатого напряжения (ГСН) (9) через регулятор напряжения (10) и делитель напряжения на два (11). Для сохранения амплитудного равенства частот накачки параметрического излучателя используют режим, при котором две частоты накачки при сканировании по частоте расходятся симметрично относительно центральной частоты пропускания излучателя на величину Δω, а вместе они дают девиацию разностной частоты на 2Δω. Первый генератор частот накачки управляется непосредственно от делителя напряжения, а второй - через инвертор напряжения (12), который меняет полярность управляющего напряжения на противоположную. Частоты генераторов сигналов в начале цикла излучения отличаются на заданную величину Ω=ω₁-ω₂ для того, чтобы сформировать в нелинейной морской среде разностный сигнал Ω. Изменение выходного напряжения ГСН на один уровень пропорционально изменению частоты генераторов накачки на величину Δω, причем, первый и второй генераторы накачки изменяют свою частоту в противоположные стороны на равную величину. Такой способ перестройки частот позволяет сохранять неизменной центральную частоту параметрического излучателя. Общее изменение разности частот накачки в бигармоническом сигнале составляет 2Δω. Регулятор напряжения (10) регулирует выходное напряжение генератора ГСН, задает величину управляющего напряжения на входах ЧМ генераторов (1, 2) и, соответственно, величину «ступеньки» ГСН, а значит и значения ω₁ и ω₂ и Δω. Переключение ГСН (9) на одно значение происходит каждый раз после излучения акустического импульса в воду по сигналу генератора импульсов (8). Тракт излучения переводится на излучение следующих частот накачки. Число уровней (ступеней) n определяется счетчиком ГСН и может задаваться путем изменения коэффициента пересчета. После излучения коммутатор (6) сигналов отключает параметрический излучатель (7) от выхода усилителя мощности и подключает к входному фильтру (13) тракта приема. Принятые сигналы выделяются фильтром (13) и усиливаются широкополосным усилителем (14). Далее сигналы рассеяния поступают на первый вход смесителя (15), на второй вход которого поступают сигналы генератора синусоидальных сигналов (16), выполняющего функцию гетеродина (16). Гетеродин (16) управляется полным напряжением ГСН (9), ГУН (1 и 2) управляются через делитель напряжения на два (11) с коэффициентом деления по напряжению два), поэтому переключение ГСН (9) на одно значение приводит к изменению частоты гетеродина(16) на 2Δω. На выходе смесителя (15) появляется сигнал промежуточной частоты как разность частот между сигналами на первом и втором его входами. Реализуется схема преобразования несущей частоты сигнала в сигнал промежуточной частоты с использованием вспомогательного генератора гармонических колебаний - гетеродина (16). С выхода смесителя (15) сигналы поступают на узкополосный фильтр (17), где выделяются сигналы промежуточной частоты. Сигналы промежуточной частоты детектируются амплитудным детектором (18), поступают в систему регистрации и обработки данных (III) на вход первого канала двухканального АЦП (19), оцифровываются и поступают в процессор обработки (20). Второй канал АЦП используется для записи напряжения ГСН (9) в момент записи сигналов рассеяния для определения частоты, на которой получены данные. В процессоре (20) происходит определение амплитуды сигнала на каждой частоте и вычисляется функция распределения пузырьков по размерам.A parametric multi-frequency sonar works as follows: The signals of the oscillators (1 and 2) of the pump frequencies are mixed in the adder (3), forming a biharmonic signal. The biharmonic signal in a pulsed modulator (4) is converted into a biharmonic pulse, which is amplified by a power amplifier (5) and fed through an electronic switch (6) to a parametric emitter (7). The pump frequency generators are made according to the scheme of voltage-controlled generators (VCO). The frequencies of these generators are controlled by the input of the frequency modulation (FM) by the constant voltage that comes from the output of the step voltage generator (GOS) (9) through the voltage regulator (10) and the voltage divider into two (11). To preserve the amplitude equality of the pump frequencies of the parametric emitter, a mode is used in which the two pump frequencies when scanning in frequency diverge symmetrically with respect to the central transmittance frequency of the emitter by Δω, and together they give a difference of the difference frequency by 2Δω. The first pump frequency generator is controlled directly from the voltage divider, and the second through a voltage inverter (12), which reverses the polarity of the control voltage. The frequencies of the signal generators at the beginning of the radiation cycle differ by a given value Ω = ω ₁ -ω ₂ in order to form a difference signal Ω in a nonlinear marine environment. A change in the output voltage of the GOS by one level is proportional to a change in the frequency of the pump generators by Δω, and the first and second pump generators change their frequency in opposite directions by an equal amount. This method of frequency tuning allows you to keep the center frequency of the parametric emitter unchanged. The total change in the difference in the pump frequencies in the biharmonic signal is 2Δω. The voltage regulator (10) controls the output voltage of the GOS generator, sets the value of the control voltage at the inputs of the FM generators (1, 2) and, accordingly, the value of the “step” of the GOS, and hence the values of ω ₁ and ω ₂ and Δω. Switching the GOS (9) to one value occurs each time after the emission of an acoustic pulse into the water according to the signal of the pulse generator (8). The radiation path is converted to radiation of the following pump frequencies. The number of levels (steps) n is determined by the GOS counter and can be set by changing the conversion factor. After radiation, the switch (6) of the signals disconnects the parametric emitter (7) from the output of the power amplifier and connects it to the input filter (13) of the reception path. The received signals are allocated by the filter (13) and amplified by a broadband amplifier (14). Next, the scattering signals are fed to the first input of the mixer (15), the second input of which receives the signals of a sinusoidal signal generator (16), which performs the function of a local oscillator (16). The local oscillator (16) is controlled by the total voltage of the GOS (9), the VCO (1 and 2) are controlled through a voltage divider into two (11) with a voltage division factor of two), therefore switching the GOS (9) by one value leads to a change in the local oscillator frequency ( 16) by 2Δω. At the output of the mixer (15), an intermediate frequency signal appears as the frequency difference between the signals at its first and second inputs. A scheme is implemented for converting the carrier frequency of the signal into an intermediate frequency signal using an auxiliary generator of harmonic oscillations - a local oscillator (16). From the output of the mixer (15), the signals are fed to a narrow-band filter (17), where the intermediate frequency signals are extracted. The intermediate frequency signals are detected by an amplitude detector (18), fed to a data recording and processing system (III) at the input of the first channel of a two-channel ADC (19), digitized and fed to a processing processor (20). The second ADC channel is used to record the voltage of the GOS (9) at the time of recording the scattering signals to determine the frequency at which the data were obtained. The processor (20) determines the amplitude of the signal at each frequency and calculates the size distribution function of the bubbles.

Таким образом, в заявляемом устройстве по сравнению с прототипом в тракте излучения вместо 5-ти делителей частоты и 6-ти фильтров низкой частоты используются два генератора частот накачки, а спектр частот формируется путем управления частотами генераторов накачки с помощью генератора ступенчатого напряжения, регулятора и делителя напряжения на два, причем, регулятор напряжения позволяет устанавливать и менять начальные частоты накачки, шаг сканирования по частотам накачки в широких пределах, что позволяет изучать спектр сигналов рассеяния с различной разрешающей способностью. Число ступеней (n) управляющего напряжения генератора ступенчатого напряжения (9) задается счетчиком ГСН и может быть при необходимости изменено. В прототипе полученный ряд частот излучения суммируется и модулирует частоту накачки, в заявляемом устройстве суммируются два сигнала накачки, частоты которых изменяются после каждого цикла излучения. Тракт приема в прототипе состоит из 10-ти канальных приемников сигналов рассеяния, 10-ти канальных селективных усилителей сигналов рассеяния и 10-ти канальных селективных усилителях контрольных сигналов излучения, 10-ти канального нормирующего устройства и 10-ти канального регистрирующего устройства. В заявляемом устройстве в тракте приема используется один перестраиваемый тракт приема на все возможные частоты, причем для перестройки частоты тракта приема применен перестраиваемый генератор - гетеродин (16), сигнал которого перемножается в смесителе (15) с сигналами рассеяния и выделяется промежуточная частота, несущая информацию об амплитудах сигналов рассеяния всех частот. Перестройка частоты этого генератора (16) синхронизирована с перестройкой частоты сигналов накачки, поэтому независимо от установленного шага по частоте и количества частот промежуточная частота, которую выделяет узкополосный фильтр ПЧ, всегда постоянна. Таким образом, в предложенном устройстве тракт приема всегда согласован с трактом излучения и отслеживает все изменения режимов излучения, то есть используется один перестраиваемый канал излучения и приема для всех частот.Thus, in the inventive device, in comparison with the prototype, in the radiation path, instead of 5 frequency dividers and 6 low-pass filters, two pump frequency generators are used, and the frequency spectrum is formed by controlling the frequencies of the pump generators using a step voltage generator, regulator and divider there are two voltages, moreover, the voltage regulator allows you to set and change the initial pump frequencies, the scanning step over pump frequencies over a wide range, which allows you to study the spectrum of scattering signals Variable resolution. The number of steps (n) of the control voltage of the step voltage generator (9) is set by the GSN counter and can be changed if necessary. In the prototype, the obtained series of radiation frequencies is summed and modulates the pump frequency, in the inventive device two pump signals are summed, the frequencies of which change after each radiation cycle. The reception path in the prototype consists of 10 channel scattering signal receivers, 10 channel selective scattering signal amplifiers and 10 channel selective radiation control signal amplifiers, 10 channel normalizing device and 10 channel recording device. In the inventive device, in the reception path, one tunable reception path is used at all possible frequencies, and for tuning the frequency of the reception path a tunable oscillator is used - a local oscillator (16), the signal of which is multiplied in the mixer (15) with scattering signals and an intermediate frequency that carries information about amplitudes of scattering signals of all frequencies. The frequency tuning of this generator (16) is synchronized with the tuning of the frequency of the pump signals; therefore, regardless of the set frequency step and the number of frequencies, the intermediate frequency that the narrow-band IF filter emits is always constant. Thus, in the proposed device, the receiving path is always consistent with the radiation path and monitors all changes in the radiation regimes, that is, one tunable radiation and reception channel is used for all frequencies.

Макет заявляемого устройства был реализован в процессе исследования пузырьковой пелены, созданной искусственно в лабораторных условиях. Пузырьки генерировались электролитическим генератором. Ток генератора определял концентрацию пузырьков в воде. В качестве генераторов частот накачки использовались генераторы Г6-34, управлялись по входу ЧМ напряжением, поступающим от генератора ступенчатого напряжения через регулятор, функции которого выполнял переменный резистор, и инвертор, функции которого выполнял усилитель У5-10 в режиме единичного усиления. Генератор ступенчатого напряжения был выполнен на базе двоичного 4-х разрядного счетчика, построенном на микросхеме 155ИЕ7, выходы которого были соединены с шиной внешнего управления источника напряжения Б5-47. Импульсы для переключения счетчика поступали от генератора импульсов Г5-56, который синхронизировал излучение бигармонических импульсов, переключение генератора ступенчатого напряжения и запуск АЦП. Использовался параметрический излучатель с центральной частотой 715 кГц. Начальные частоты накачки первого генератора 730 кГц, второго - 700 кГц, разность 30 кГц. Регулятор напряжения устанавливался так, чтобы при каждом переключении ступенчатого напряжения частота каждого генератора Г6-34 изменялась на 5 кГц, а разность частот на 10 кГц. Первый генератор увеличивал частоту, а второй - уменьшал. Был включен режим счетчика для счета до 8 ступеней, диапазон разностных частот в бигармоническом сигнале составил 30-100 кГц с шагом 10 кГц. Дальнейшее увеличение диапазона перестройки частот ограничивалось полосой пропускания излучателя. Сумматор был собран на резисторах, усилитель мощности - У7-5, диодный коммутатор собран по типовой схеме коммутаторов эхолотов, в качестве входного фильтра и широкополосного усилителя использовался нановольтметр польской фирмы UNIPAN, гетеродином и смесителем был генератор Г6-34 в режиме ЧМ и АМ. На вход амплитудной модуляции подавался усиленный сигнал усилителя SN-232. Гетеродин был настроен на частоту 150 кГц в отсутствии управляющего сигнала от делителя напряжения. Селективный фильтр промежуточной частоты также настроен на частоту 150 кГц. В качестве фильтра использовался селективный микровольтметр SN-233. Подача начального управляющего напряжения на вход гетеродина приводит к смещению частоты на 30 кГц вниз, разностная частота с сигналом рассеяния сохранится как 150 кГц. Дальнейший рост разности частот накачки компенсируется равным уменьшением частоты гетеродина.The layout of the claimed device was implemented in the process of studying the vesicle veil, created artificially in the laboratory. Bubbles were generated by an electrolytic generator. The generator current determined the concentration of bubbles in the water. The G6-34 generators were used as pump frequency generators; they were controlled at the FM input by the voltage coming from the step voltage generator through a regulator, whose functions were performed by a variable resistor, and an inverter, whose functions were performed by the U5-10 amplifier in the unit amplification mode. The step voltage generator was based on a binary 4-bit counter, built on the 155IE7 chip, the outputs of which were connected to the external control bus of the voltage source B5-47. The pulses for switching the counter came from the G5-56 pulse generator, which synchronized the biharmonic pulse radiation, switching the step voltage generator and starting the ADC. A parametric emitter with a central frequency of 715 kHz was used. The initial pump frequencies of the first generator are 730 kHz, the second - 700 kHz, the difference is 30 kHz. The voltage regulator was installed so that with each switching of the step voltage, the frequency of each generator G6-34 changed by 5 kHz, and the frequency difference by 10 kHz. The first generator increased the frequency, and the second decreased. The counter mode was enabled for counting up to 8 steps, the range of difference frequencies in the biharmonic signal was 30-100 kHz with a step of 10 kHz. A further increase in the frequency tuning range was limited by the passband of the emitter. The adder was assembled on resistors, the power amplifier was U7-5, the diode switch was assembled according to the standard scheme of echo sounder switches, a nanovoltmeter from the Polish company UNIPAN was used as an input filter and a broadband amplifier, and the G6-34 generator in the FM and AM modes was the local oscillator and mixer. The amplified signal of the SN-232 amplifier was applied to the amplitude modulation input. The local oscillator was tuned to a frequency of 150 kHz in the absence of a control signal from the voltage divider. A selective intermediate frequency filter is also tuned to a frequency of 150 kHz. A selective SN-233 microvoltmeter was used as a filter. The initial control voltage applied to the input of the local oscillator leads to a frequency shift of 30 kHz down, the difference frequency with the scattering signal will be saved as 150 kHz. A further increase in the difference in pump frequencies is compensated by an equal decrease in the local oscillator frequency.

Таким образом, заявляемое устройства позволяет по сравнению с прототипом упростить схему и расширить функциональные возможности параметрического эхолокатора, а именно расширить возможности выбора частот зондирования, а также разрешающую способность по частоте, используя для этого один перестраиваемый канал излучения и приема для всех частот.Thus, the claimed device allows, in comparison with the prototype, to simplify the circuit and expand the functionality of the parametric sonar, namely, to expand the choice of sounding frequencies, as well as the frequency resolution, using one tunable radiation and reception channel for all frequencies.

Claims (1)

Параметрический многочастотный эхолокатор, состоящий из тракта излучения, тракта приема и системы регистрации и обработки полученных результатов, при этом тракт излучения включает два генератора частот накачки, первый из которых соединен по входу частотной модуляции с выходом делителя напряжения, а второй по входу частотной модуляции с выходом инвертора напряжения, инвертор напряжения соединен с выходом делителя напряжения, вход которого соединен с выходом регулятора напряжения, а вход регулятора напряжения соединен с выходом генератора ступенчатого напряжения, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, при этом выходы генераторов частот накачки соединены с входом сумматора, выход которого соединен последовательно с импульсным модулятором, усилителем мощности, коммутатором сигналов, первый выход которого соединен с акустическим преобразователем накачки, а второй со входом фильтра тракта приема, который также включает широкополосный усилитель, вход которого соединен с выходом фильтра, а выход с первым входом смесителя, второй вход которого соединен с гетеродином, вход которого соединен с выходом регулятора напряжения, выход смесителя соединен с входом фильтра промежуточной частоты, выход которого соединен через детектор с системой обработки и регистрации данных.

A parametric multi-frequency sonar, consisting of a radiation path, a reception path and a system for recording and processing the results, the radiation path includes two pump frequency generators, the first of which is connected at the input of the frequency modulation to the output of the voltage divider, and the second at the input of the frequency modulation to the output voltage inverter, voltage inverter connected to the output of the voltage divider, the input of which is connected to the output of the voltage regulator, and the input of the voltage regulator is connected to the output of the generator a step voltage torus, the input of which is connected to the output of the pulse generator, while the outputs of the pump frequency generators are connected to the input of the adder, the output of which is connected in series with a pulse modulator, power amplifier, signal switch, the first output of which is connected to the acoustic pump, and the second to the input filter of the receiving path, which also includes a broadband amplifier, the input of which is connected to the output of the filter, and the output to the first input of the mixer, the second input of which is connected to a local oscillator, the input of which is connected to the output of the voltage regulator, the output of the mixer is connected to the input of an intermediate-frequency filter, the output of which is connected through the detector to a data processing and recording system.