RU2010140546A - METHOD FOR MEASURING THE DISTANCE TO THE MONITORED OBJECT - Google Patents

Abstract

Способ измерения расстояния до контролируемого объекта, при котором на контролирующем объекте генерируют и излучают периодический импульсный акустический сигнал, излучение которого синхронизируют с началом отсчета времени в точке приема на контролируемом объекте, принимают акустический сигнал на контролируемом объекте двумя приемниками, разнесенными на расстояние 1 значительно большее длины волны акустического излучения λ1, причем один из приемников, расположенный непосредственно на грунте, является векторным приемником, на выходе которого измеряют вертикальную uz и горизонтальную ur компоненты вектора колебательной скорости, в качестве второго приемника используют направленный приемник звукового давления с углом приема, равным критическому углу скольжения αкр=arccos(C1(h)/C2) для границы раздела вода - морское дно, на выходе которого измеряют звуковое давление P1(t), на основе измерений параметров принятых сигналов определяют групповое время tг запаздывания по формуле ! ! Т1, Т - предварительно определенные временные интервалы, причем T1<T, Т - период излучения импульсного сигнала, P1(t) - сигнал на выходе приемника звукового давления, на основе измеренных значений компонент вектора колебательной скорости uz, ur определяют угол скольжения в точке приема ! ! , , , - параметр, измеряемый с помощью векторного приемника, !а искомое расстояние вычисляют с использованием предварительно определенной инвариантной скорости Cинв, измеренной фазовой скорости Cф и группового времени tг запаздывания по формуле ! , Cф=C1(h)/cosβ, ! отличающийся тем, что излучают периодический импульсный акустический сигнал вертикально ориентиров A method for measuring the distance to a controlled object, in which a periodic pulsed acoustic signal is generated and emitted at the monitoring object, the radiation of which is synchronized with the time at the reception point at the controlled object, the acoustic signal is received at the controlled object by two receivers spaced 1 distance much longer acoustic radiation waves λ1, moreover, one of the receivers located directly on the ground is a vector receiver at the output of which the vertical uz and horizontal ur components of the vibrational velocity vector are measured, a directional sound pressure receiver with a reception angle equal to the critical slip angle αcr = arccos (C1 (h) / C2) for the water-seabed interface is used as the second receiver which measure the sound pressure P1 (t), based on measurements of the parameters of the received signals, determine the group delay time tg by the formula! ! T1, T are predefined time intervals, with T1 <T, T is the period of the pulse signal, P1 (t) is the signal at the output of the sound pressure receiver, based on the measured values of the components of the vibrational velocity vector uz, ur determine the slip angle at the receiving point ! ! ,,, is the parameter measured using the vector receiver, and the required distance is calculated using the predefined invariant speed Cinv, the measured phase velocity Cf and the group delay time tg according to the formula! , Cph = C1 (h) / cosβ,! characterized in that they emit a periodic pulsed acoustic signal vertically

Claims (1)

Способ измерения расстояния до контролируемого объекта, при котором на контролирующем объекте генерируют и излучают периодический импульсный акустический сигнал, излучение которого синхронизируют с началом отсчета времени в точке приема на контролируемом объекте, принимают акустический сигнал на контролируемом объекте двумя приемниками, разнесенными на расстояние 1 значительно большее длины волны акустического излучения λ₁, причем один из приемников, расположенный непосредственно на грунте, является векторным приемником, на выходе которого измеряют вертикальную u_z и горизонтальную u_r компоненты вектора колебательной скорости, в качестве второго приемника используют направленный приемник звукового давления с углом приема, равным критическому углу скольжения α_кр=arccos(C₁(h)/C₂) для границы раздела вода - морское дно, на выходе которого измеряют звуковое давление P₁(t), на основе измерений параметров принятых сигналов определяют групповое время t_г запаздывания по формулеA method of measuring the distance to a controlled object, in which a periodic pulsed acoustic signal is generated and emitted at the monitoring object, the radiation of which is synchronized with the time at the reception point on the controlled object, the acoustic signal is received at the controlled object by two receivers spaced 1 distance much longer waves of acoustic radiation λ ₁ , and one of the receivers, located directly on the ground, is a vector receiver, the output where the vertical u _z and horizontal u _r components of the vibrational velocity vector are measured, a directional sound pressure receiver with a reception angle equal to the critical slip angle α _cr = arccos (C ₁ (h) / C ₂ ) for the water interface is used as the second receiver - the seabed, at the output of which the sound pressure P ₁ (t) is measured, based on measurements of the parameters of the received signals, the group delay time t _g is determined by the formula

Т₁, Т - предварительно определенные временные интервалы, причем T₁<T, Т - период излучения импульсного сигнала, P₁(t) - сигнал на выходе приемника звукового давления, на основе измеренных значений компонент вектора колебательной скорости u_z, u_r определяют угол скольжения в точке приемаT ₁ , T are predefined time intervals, with T ₁ <T, T is the period of the pulse signal, P ₁ (t) is the signal at the output of the sound pressure receiver, based on the measured values of the components of the vibrational velocity vector u _z , u _r receiving angle

,

,

,

- параметр, измеряемый с помощью векторного приемника,

,

,

,

- parameter measured using a vector receiver, а искомое расстояние вычисляют с использованием предварительно определенной инвариантной скорости C_инв, измеренной фазовой скорости C_ф и группового времени t_г запаздывания по формулеand the desired distance is calculated using a predetermined invariant speed C _inv , the measured phase velocity C _f and the group delay time t _g according to the formula

, C_ф=C₁(h)/cosβ,

, C _f = C ₁ (h) / cosβ, отличающийся тем, что излучают периодический импульсный акустический сигнал вертикально ориентированной двухмодульной антенной, модули которой располагают симметрично относительно поверхности морского дна и возбуждают противофазно, сама антенна устанавливается на дно моря, глубина которого в месте установки определяется соотношениемcharacterized in that a periodic pulsed acoustic signal is emitted by a vertically oriented two-module antenna, the modules of which are arranged symmetrically relative to the surface of the seabed and excite in phase, the antenna itself is installed on the bottom of the sea, the depth of which at the installation site is determined by the ratio h=λ₁χ₁/2π,h = λ ₁ χ ₁ / 2π, где χ₁ - предварительно определенное значение частотного параметра, соответствующее первой резонансной частоте в системе волновод - полупространство, а инвариантную скорость, равную скорости придонной волны, определяют соотношениемwhere χ ₁ is the predefined value of the frequency parameter corresponding to the first resonant frequency in the waveguide-half-space system, and the invariant velocity equal to the velocity of the near-bottom wave is determined by the relation

где ρ₁₂=ρ₁/ρ₂, с₁₂=С₁(h)/C₂, ρ₁, C₁(h), ρ₂, C₂ - измеренные предварительно плотность и скорость звука в придонном слое воды, плотность и скорость продольных волн в грунте соответственно. where ρ ₁₂ = ρ ₁ / ρ ₂ , с ₁₂ = С ₁ (h) / C ₂ , ρ ₁ , C ₁ (h), ρ ₂ , C ₂ - previously measured density and speed of sound in the bottom layer of water, density and velocity of longitudinal waves in the soil, respectively.