RU2101722C1 - Device for estimation of noise level of parametric receiving antenna - Google Patents
Device for estimation of noise level of parametric receiving antenna Download PDFInfo
- Publication number
- RU2101722C1 RU2101722C1 RU94003775A RU94003775A RU2101722C1 RU 2101722 C1 RU2101722 C1 RU 2101722C1 RU 94003775 A RU94003775 A RU 94003775A RU 94003775 A RU94003775 A RU 94003775A RU 2101722 C1 RU2101722 C1 RU 2101722C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- low
- parametric
- receiving antenna
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в гидроакустических средствах (ГАС) различного назначения, имеющих в своем составе параметрические приемные антенны (ППА). The invention relates to hydroacoustic technology and can be used in hydroacoustic means (GAS) for various purposes, incorporating parametric receiving antennas (PAP).
Известно устройство для обнаружения низкочастотных (НЧ) гидроакустических сигналов, содержащее последовательно соединенные задающий генератор широкополосного сигнала, электроакустический преобразователь, выполняющий роль излучателя накачки, механически соединенный с приемным гидрофоном, который подключен к электронному блоку обработки, включающему полосовой фильтр, соединенный с несколькими идентичными частотными каналами, состоящими из корреляторов, полосовых фильтров и устройств с регулируемой временной задержкой [1]
К недостаткам данного устройства относятся невозможность определения уровней собственной помехи ППА непосредственно в процессе ее функционирования, а также необходимость дополнительной специальной аппаратуры и затрат времени на калибровку ППА.A device for detecting low-frequency (LF) sonar signals, comprising serially connected a master oscillator of a broadband signal, an electro-acoustic transducer acting as a pump emitter, mechanically connected to a receiving hydrophone, which is connected to an electronic processing unit, including a band-pass filter connected to several identical frequency channels consisting of correlators, band-pass filters and devices with adjustable time delay [1]
The disadvantages of this device include the impossibility of determining the levels of self-interference of the PAP directly during its operation, as well as the need for additional special equipment and the time required to calibrate the PAP.
Известно также устройство для обнаружения НЧ- сигналов, содержащее генератор случайной последовательности импульсов высокой частоты (ВЧ), усилитель мощности и излучатель накачки, механически соединенный с приемным гидрофоном, который в свою очередь соединен с процессором, включающим набор узкополосных режекторных фильтров и блок сравнения сигналов с заданными по времени реализациями излученного сигнала накачки [2]
К недостаткам данного устройства относятся невозможность определения уровней собственной помехи ППА непосредственно в процессе ее функционирования, необходимость дополнительной специальной аппаратуры и затрат времени на калибровку с целью определения уровня собственной помехи ППА.There is also known a device for detecting low-frequency signals, comprising a random sequence generator of high-frequency pulses (HF), a power amplifier and a pump emitter mechanically coupled to a receiving hydrophone, which in turn is connected to a processor including a set of notch filters and a signal comparison unit with time-defined implementations of the emitted pump signal [2]
The disadvantages of this device include the impossibility of determining the levels of self-interference of the PAP directly during its operation, the need for additional special equipment and the time required for calibration in order to determine the level of self-interference of the PAP.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту относится устройство, содержащее последовательно соединенные генератор сигнала накачки, усилитель мощности и излучатель, последовательно соединенные генератор НЧ-сигнала, усилитель мощности и излучатель, приемный элемент ППА, блок обработки сигналов и спектроанализатор [3]
К недостаткам устройства-прототипа относятся невозможность определения уровней собственной помехи ППА непосредственно в процессе ее функционирования, низкая точность определения уровня собственной помехи ППА.The closest in technical essence to the claimed object relates to a device containing a series-connected pump signal generator, power amplifier and emitter, series-connected low-frequency signal generator, power amplifier and radiator, receiver PAP, signal processing unit and spectrum analyzer [3]
The disadvantages of the prototype device include the impossibility of determining the levels of self-interference of the PAP directly during its operation, the low accuracy of determining the level of self-interference of the PAP.
Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке устройства, свободного от перечисленных выше недостатков. The problem that is solved by the invention is to develop a device that is free from the above disadvantages.
Технический результат изобретения заключается в разработке устройства, обеспечивающего высокую точность измерения параметров НЧ полезного сигнала путем контроля уровня собственно помехи ППА непосредственно в процессе ее функционирования. The technical result of the invention is to develop a device that provides high accuracy of measuring the parameters of the low frequency of the useful signal by monitoring the level of the actual interference of the PAS directly during its operation.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства. Figure 1 presents the structural diagram of the device.
Устройство содержит последовательно соединенные ВЧ-генератор сигнала накачки 1, усилитель мощности 2 и излучатель 3, последовательно соединенные генератор НЧ-сигнала 4, усилитель мощности 5 и излучатель 6, приемный элемент ППА 7, блок обработки сигналов 8, спектроанализатор 9, переключатель 10, один вход которого соединен с выходом приемного элемента ППА, а другой с выходом блока обработки сигналов, выход переключателя соединен со входом спектроанализатора, последовательно соединенные генератор калибровочного НЧ-сигнала 11, усилитель мощности 12 и излучатель 13, который расположен в непосредственной близости от приемного элемента ППА, а приемный элемент ППА предварительно откалиброван для приема сигнала на частотах ωн накачки; ωн± Ω комбинационных частот; Ω НЧ- полезного сигнала, W - ΔΩ НЧ-калибровочного сигнала.The device comprises a series-connected RF generator of a
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
С выхода ВЧ-генератора сигнала накачки непрерывный ВЧ-сигнал на частоте wн поступает на вход усилителя мощности 2 и затем подается на излучатель 3, с помощью которого происходит излучение ВЧ-волны накачки. Акустическая волна накачки распространяется в направлении на источник НЧ-полезного сигнала 6. Полезный НЧ-сигнал формируется в свою очередь с помощью НЧ-генератора сигнала 4, усилителя мощности 5 и излучателя 6. В водной среде происходит нелинейное взаимодействие ВЧ-волны накачки на частоте ωн и НЧ-волны на частоте Ω В результате этого образуются волны на комбинационных частотах wн± Ω которые принимаются приемным элементом ППА 7. В блоке обработки сигналов 8 происходит выделение НЧ-полезного сигнала из модуляционного процесса методом детектирования. Далее НЧ-полезный сигнал подается на спектроанализатор 9 для регистрации. Одновременно с этим при помощи генератора НЧ-калибровочного сигнала 11, усилителя мощности 12 и излучателя 13 формируется, усиливается и излучается НЧ калибровочный сигнал на частоте Ω-ΔΩ Величина DW выбирается из условия нахождения сигналов на частотах W и W-ΔΩ в пределах одного резонанса акустического преобразователя, а также раздельного наблюдения на экране спектроанализатора.From the output of the RF generator of the pump signal, a continuous RF signal at a frequency w n is supplied to the input of the power amplifier 2 and then fed to the emitter 3, with the help of which the radiation of the RF pump wave occurs. An acoustic pump wave propagates in the direction to the source of the low-frequency useful signal 6. The useful low-frequency signal is formed in turn by the low-frequency signal generator 4,
Сигналы на частотах wн и Ω-ΔΩ могут взаимодействовать друг с другом за счет нелинейности электроакустического преобразователя, используемого в качестве приемной антенны ППА, а также блока обработки сигналов. В результате "паразитного" взаимодействия образуются сигналы комбинационных частот ωн±(Ω-ΔΩ) которые наряду с сигналами ωн± Ω (полезный эффект для ППА) принимаются приемным элементом ППА. В блоке обработки также (по аналогии с вышеизложенным) осуществляется выделение НЧ-калибровочного сигнала методом детектирования. На экране спектроанализатора одновременно будут регистрироваться дискретные составляющие (ДС) на частотах: Ω полезный эффект, W-ΔΩ уровень калибровочного НЧ-сигнала, который определяет уровень "паразитной" модуляции. Излучатель калибровочного НЧ-сигнала находится в непосредственной близости от приемного элемента ППА (на расстоянии ≤1 м), исключающей "затенение" приемного элемента ППА. В этом случае практически отсутствует область взаимодействия акустических сигналов в нелинейной водной среде (база ППА ≤1 м). В то же время взаимодействие сигналов на частотах wн и Ω происходит в протяженной (сотни метров и более) области водной среды. В случае отсутствия взаимодействия волн на частотах Ω и ωн (неправильно выбраны параметры сигнала накачки и другие причины) амплитуды дискретных составляющих на частотах Ω и Ω-ΔΩ могут быть одинаковыми (фиг.2,а), что свидетельствует о том, что нелинейность блока обработки сигналов и электроакустического преобразователя одинакова с нелинейностью водной среды для данной частоты сигнала накачки wн Изменяя частоту сигнала накачки (например, подбирая ее близкой к резонансной частоте рассеивателей звука: пузырьки, кильватерный след морских целей, биологические объекты с газовыми пузырями и т.д.) можно добиться существенного (на 2-3 порядка и более) повышения нелинейности водной среды. Данное обстоятельство приведет к эффективному взаимодействию волн на частотах ωн и Ω в нелинейной протяженной области водной среды. В этом случае (фиг.2,б) амплитуда дискретной составляющей на частоте Ω будет значительно превосходить аналогичный параметр для частоты W - ΔΩ Таким образом осуществляется контроль уровня собственных помех непосредственно в процессе функционирования ППА.The signals at frequencies w n and Ω-ΔΩ can interact with each other due to the nonlinearity of the electro-acoustic transducer used as the receiving antenna of the PAP, as well as the signal processing unit. As a result of the "spurious" interaction, the signals of combination frequencies ω n ± (Ω-ΔΩ) are formed, which along with the signals ω n ± Ω (a useful effect for PAP) are received by the receiving element of the PAP. In the processing unit, also (by analogy with the above), the LF calibration signal is extracted by the detection method. On the screen of the spectrum analyzer, discrete components (DS) will be simultaneously recorded at frequencies: Ω useful effect, W-ΔΩ level of the calibration low-frequency signal, which determines the level of “spurious” modulation. The transmitter of the calibration low-frequency signal is located in the immediate vicinity of the receiving element of the PAP (at a distance of ≤1 m), which excludes the "shadowing" of the receiving element of the PAP. In this case, there is practically no region of interaction of acoustic signals in a nonlinear aqueous medium (base PAP ≤1 m). At the same time, the interaction of signals at frequencies w n and Ω occurs in an extended (hundreds of meters or more) region of the aquatic environment. In the absence of interaction of waves at frequencies Ω and ω n (incorrectly selected pump signal parameters and other reasons), the amplitudes of the discrete components at frequencies Ω and Ω-ΔΩ can be the same (Fig. 2, a), which indicates that the block is nonlinear signal processing and is identical with the electroacoustic transducer nonlinearity aqueous medium for a given frequency of the pump signal w n varying pumping signal frequency (e.g., selecting its close to the resonant frequency of sound diffusers: bubbles, the wake guinea q MDL biological objects with gas bubbles, etc.) can be significantly (by 2-3 orders of magnitude and more) increase of nonlinearity aqueous medium. This circumstance will lead to an effective interaction of waves at frequencies ω n and Ω in a nonlinear extended region of the aquatic environment. In this case (Fig. 2, b) the amplitude of the discrete component at the frequency Ω will significantly exceed the same parameter for the frequency W - ΔΩ Thus, the level of intrinsic interference is monitored directly during the operation of the control panel.
Точность определения уровня собственной помехи ППА будет определяться точностью считывания информации с экрана спектроанализатора об амплитуде дискретной составляющей на частоте W - ΔΩ и уровнем модуляционных составляющих, возникающих при взаимодействии в нелинейной водной среде на базе ≤1 м (расстояние между приемным элементов ППА и излучателем калибровочного НЧ-сигнала), который совершенно незначителен. The accuracy of determining the PAP intrinsic noise level will be determined by the accuracy of reading information from the spectrum analyzer screen about the amplitude of the discrete component at the frequency W - ΔΩ and the level of modulation components that occur when interacting in a nonlinear aqueous medium based on ≤1 m (the distance between the receiving elements of the PAP and the transmitter of the calibration low frequency -signal), which is completely negligible.
Пример. На фиг. 3 представлена опускаемая часть одного из макетов ППА, разработанных и изготовленных автором. Приемный элемент антенны выполнен в виде цилиндра, по образующей которого расположены магнитострикционные преобразователи от ГАС МГ-10М. Излучатель ВЧ-сигнала накачки расположен в геометрическом центре цилиндра, а излучатель калибровочного НЧ-сигнала расположен на штанге в удалении примерно 1м от приемной антенны (приемного элемента ППА). Частота сигнала накачки составляла величину 32 кГц, частота НЧ-полезного сигнал была 1005 Гц, а частота калибровочного НЧ-сигнала 1015 Гц. В качестве излучателя калибровочного НЧ-сигнала использовался в данном случае излучатель 1 поддиапазона из комплекта КИП 10, имеющий волновые размеры в вертикальной плоскости 0,6 м. Цилиндрические излучатель 1 поддиапазона крепился на штанге горизонтально, что практически исключало "затенение" приемного элемента ППА (в качестве которого в данном случае использовалась цилиндрическая многоэлементная антенна). Example. In FIG. Figure 3 shows the omitted part of one of the PPA models developed and manufactured by the author. The receiving element of the antenna is made in the form of a cylinder, along the generatrix of which there are magnetostrictive converters from the GAS MG-10M. The emitter of the HF pump signal is located in the geometric center of the cylinder, and the emitter of the calibration LF signal is located on the rod at a distance of about 1 m from the receiving antenna (receiving element of the PSA). The frequency of the pump signal was 32 kHz, the frequency of the low-frequency useful signal was 1005 Hz, and the frequency of the calibration low-frequency signal was 1015 Hz. In this case, a
Сопоставительный анализ с устройством-прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых признаков: дополнительного генератора НЧ-калибровочного сигнала, который последовательно соединен с усилителем мощности и излучателем калибровочного НЧ-сигнала и переключателя. При этом излучатель калибровочного НЧ-сигнала расположен в непосредственной близости (на расстоянии ≤1 м) от приемного элемента ППА, а приемный элемент ППА в свою очередь предварительно откалиброван для приема сигналов на частотах wн, ωн± Ω, Ω и Ω-ΔΩ.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".Comparative analysis with the prototype device shows that the claimed device is characterized by the presence of new features: an additional generator of the low-frequency calibration signal, which is connected in series with the power amplifier and the emitter of the calibration low-frequency signal and switch. In this case, the emitter of the calibration low-frequency signal is located in the immediate vicinity (at a distance of ≤1 m) from the receiving element of the PAP, and the receiving element of the PAP is in turn pre-calibrated to receive signals at frequencies w n , ω n ± Ω, Ω and Ω-ΔΩ .
Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение заявляемого устройства с другими техническими решениями показывает, что указанные отличительные признаки широко известны. Comparison of the claimed device with other technical solutions shows that these distinguishing features are widely known.
В гидроакустике известно использование контрольного излучателя для излучения сигналов с целью проверки работоспособности приемного тракта ГАС. Однако не известно использование генератора калибровочного НЧ-сигнала, усилителя мощности и излучателя для измерения уровня нелинейных искажений ("паразитной" модуляции) в приемном тракте ГАС. Не известно использование перечисленных выше приборов для определения уровня собственной помехи ППА в процессе ее функционирования. In hydroacoustics, it is known to use a control emitter to emit signals in order to verify the operability of the HAS receiving path. However, it is not known to use a generator of a calibration low-frequency signal, a power amplifier, and an emitter for measuring the level of nonlinear distortion (“spurious” modulation) in the receiver path of the GAS. It is not known the use of the above devices to determine the level of intrinsic interference of the PSA during its operation.
Таким образом, наличие новых существенных признаков в совокупности с известными обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений, контролировать работоспособность ППА путем определения уровней "паразитной" модуляции в приемном тракте (приемный элемент ППА и блок обработки сигналов) ППА, что позволяет сделать вывод о том, что изобретение имеет изобретательский уровень. Thus, the presence of new significant features in combination with the known ones provides the appearance of the proposed solution with a new property that does not coincide with the properties of the known technical solutions, to control the performance of the PAP by determining the levels of "spurious" modulation in the receiving path (the receiving PAP element and the signal processing unit) , which allows us to conclude that the invention has an inventive step.
Технический результат, который достигается при использовании предложенного устройства, заключается в том, что уровень собственной помехи ПП определяется непосредственно в процессе ее функционирования с высокой точностью. The technical result that is achieved by using the proposed device is that the level of intrinsic interference of the PP is determined directly in the process of its operation with high accuracy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94003775A RU2101722C1 (en) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Device for estimation of noise level of parametric receiving antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94003775A RU2101722C1 (en) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Device for estimation of noise level of parametric receiving antenna |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94003775A RU94003775A (en) | 1997-04-10 |
RU2101722C1 true RU2101722C1 (en) | 1998-01-10 |
Family
ID=20152057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94003775A RU2101722C1 (en) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Device for estimation of noise level of parametric receiving antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2101722C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2624999C1 (en) * | 2016-06-30 | 2017-07-11 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of measuring components of total interference to work of passive hydroacoustic station |
-
1994
- 1994-02-01 RU RU94003775A patent/RU2101722C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Б.Б.Митько и др. Гидроакустические средства связи и наблюдения. - Ленинград: Судостроение, 1982, с. 105 - 107. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2624999C1 (en) * | 2016-06-30 | 2017-07-11 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of measuring components of total interference to work of passive hydroacoustic station |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94003775A (en) | 1997-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR860000380B1 (en) | Ultrasonic Diagnostic Device | |
US4039767A (en) | Acoustic emission transducer calibration | |
RU2096808C1 (en) | Method detection of low-frequency hydroacoustic radiations | |
RU2133047C1 (en) | Parametric echo-pulse sonar | |
KR101081877B1 (en) | Apparatus and method for transmitting and receiving a sound in air using a parametric array | |
SU913303A1 (en) | Method and device for acoustic well-logging | |
US4453238A (en) | Apparatus and method for determining the phase sensitivity of hydrophones | |
RU2101722C1 (en) | Device for estimation of noise level of parametric receiving antenna | |
RU2308053C1 (en) | Method for calibration of hydro-acoustic devices with parametric receiving antennas | |
US4445361A (en) | System for detection of transducer defects | |
JP2000088959A (en) | Ultrasonic wave distance measurement device and method in transmission/reception separation type reflection system | |
RU94036233A (en) | Device for detecting and direction finding of low-frequency hydroacoustic radiations | |
RU2066461C1 (en) | Method of and device for determining inherent noise level of parametric receiving antenna | |
RU2058561C1 (en) | Method of calibration of parametric radiating antennas and device for its realization | |
KR100330890B1 (en) | efficiency measurement device of audio and video for vehicles | |
RU2152627C1 (en) | Gear for detection and direction finding to low-sound underwater radiation of marine biological objects | |
SU1089765A1 (en) | Method of measuring acoustic power of low-frequency radiators | |
SU693296A1 (en) | Method of analysis of conductive media | |
SU1201704A1 (en) | Acoustic leak detector | |
RU2020475C1 (en) | Device for determining concentration of free gas in liquid | |
RU2052805C1 (en) | Method for measurement of liquid media parameters by attenuation of ultrasound | |
RU19176U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING A RADIOMICROPHONE (OPTIONS) | |
RU2445642C1 (en) | Acoustic parametric receiver | |
SU1195295A1 (en) | Arrangement for determining errors of non-echo chambers | |
SU757974A1 (en) | Automatic meter of reflection coefficient of acoustic signals from piezotransducer |