ЭХОЛОТ

Полезная модель относится к гидроакустическим системам определения глубины и может быть использовано в эхолотах с автоматическим адаптивным обнаружителем эхо-сигналов от дна и измерением глубины
Известны эхолоты [1, 2], содержащие гидроакустическую антенну, приемопередающее устройство и измеритель времени распространения акустического сигнала от моментов излучения зондирующего импульса до моментов приема эхосигналов, по которым и по известной скорости звука рассчитывается глубина:
Где: С - скорость звука,
t - измеренное время распространения акустического импульса. Известен также взятый за прототип эхолот НЭЛ-20К [3], содержащий последовательно соединенные:
- гидроакустическую антенну (ГА), служащую для преобразования электрических колебаний в акустические и обратно;
приемопередающее устройство (ППУ), предназначенное для формирования зондирующих импульсов и усиления сигналов измеренной глубины («Стоп»);
- измеритель времени распространения акустических сигналов - цифровой указатель глубины (ЦУГ);
- или прибор управления и индикации (ПУИ), выполняющие также функции управления работой эхолота и отображения информации о глубине.
ЦУГ или ПУИ вырабатывает сигнал «Старт», по которому производится излучение зондирующего импульса с помощью ППУ и ГА и запускается счетчик.
Принятые ГА эхосигналы в ППУ усиливаются, детектируются и поступают на входящий в состав ППУ компаратор с установленным порогом срабатывания. В момент превышения эхосигналом заданного уровня компаратор вырабатывает сигнал «Стоп», который с помощью соответствующего формирователя из ППУ поступает в измеритель времени распространения акустических сигналов и своим передним фронтом останавливает счетчик глубины. При этом длительность сигнала «Стоп» соответствует длительности превышения сигналом порогового уровня (длительности эхосигнала).
Показания счетчика пересчитываются с учетом введенного значения скорости звука в отсчет глубины, индицируются и транслируются внешним потребителям.
Недостаток аналогов и прототипа, работающих по описанной схеме, заключается в следующем.
Прием эхосигнала производится на фоне кратковременных импульсных помех, амплитуда которых может превышать пороговый уровень и останавливать счетчик глубины до прихода эхосигнала от грунта. В этом случае эхолот отобразит ошибочное значение глубины.
Целью полезной модели является повышение помехоустойчивости эхолота.
Указанная цель достигается путем исключения влияния кратковременных выбросов помех на показание времени прихода отраженного от грунта сигнала.
Технический результат заключается в том, что в состав эхолота, содержащего последовательно-соединенные гидроакустическую антенну, приемопередающее устройство и измеритель времени распространения акустических эхолотов от момента излучения зондирующего импульса до момента приема отраженных эхосигналов, включены измеритель длительности эхосигналов и микроконтроллер, причем вход измерителя длительности эхосигналов подключен к выходу приемопередающего устройства, два входа микроконтроллера подключены к выходам измерителя времени распространения и измерителя длительности импульса соответственно, а выход - к потребителям информации о глубине и/или устройствам отображения информации.
С выхода измерителя длительности эхосигналов сигнал о временной продолжительности нахождения огибающей эхосигнала выше порогового уровня (длительности эхосигнала) поступает на вход микроконтроллера, что позволяет исключить из дальнейшей обработки кратковременные (меньше заданной длительности) выбросы помех, приводящие к ошибочным отчетам глубины.
Схема эхолота приведена на фиг.1. Эхолот включает в себя последовательно - соединенные гидроакустическую антенну (1), приемопередающее устройство (2), измеритель времени распространения акустического сигнала от момента излучения зондирующего импульса до момента приема отраженных эхосигналов (далее - измеритель интервалов 3), измеритель длительности эхосигналов (5) и микроконтроллер (4), причем вход измерителя длительности эхосигналов подключен к выходу приемопередающего устройства, два входа микроконтроллера подключены к выходам измерителя интервалов и измерителя длительности эхосигнала соответственно, а выход - к потребителям информации о глубине и/или к устройству отображения информации.
Алгоритм вычисления приведен на фиг.2, где обозначены: порт ввода данных от измерителя интервалов (6), оперативное запоминающее устройство (7), порт ввода данных от измерителя длительности эхосигналов (8), устройство сравнения (9), вычислитель (10).
Эхолот работает следующим образом.
Последовательно-соединенные гидроакустическая антенна (1) приемопередающее устройство (2) и измеритель интервалов (3) выполняют стандартные функции формирования излучаемого зондирующего электрического импульса, преобразования его в акустические колебания, приема отраженных эхосигналов, их усиления, детектирования и измерения времени от моментов излучения зондирующего импульса до моментов приема эхосигналов, которые определяются по превышению эхосигналом заданного порогового уровня [1]. Измеренное значение интервала времени  с выхода измерителя интервалов (3) поступает на порт ввода данных от измерителя интервалов (6) и запоминается в его оперативном запоминающем устройстве (7), являющемся его составной частью. Измеритель длительности эхосигналов (5), вход которого подключен к выходу приемопередающего устройства, измеряет длительность  этого эхосигнала как время пребывания его огибающей выше порогового уровня. Это значение времени с выхода измерителя длительности эхосигнала поступает на порт ввода данных от измерителя длительности эхосигналов (8) и сравнивается с пороговым значением длительности эхосигнала
Где:  - длительность излученного зондирующего импульса;
- коэффициент, учитывающий возможное уширение или сжатие эхосигнала по сравнению с зондирующим импульсом, величина которого определена экспериментальным путем и составляет, например, значение большее или равное 0,5÷1,0.
В устройстве сравнения микроконтроллера (9) проверяется выполнение условия  Если это условие выполняется, то измеренный интервал  принимается к дальнейшей отработке и поступает на вычислитель (10), если нет  то измеренное значение  исключается из дальнейшей обработки. Таким образом исключается влияние кратковременных помех, для которых
По прошедшим контроль интервалам времени распространения в вычислителе микроконтроллера (10) вычисляется значение глубины по формуле (1.1), которое с его выхода поступает к внешним потребителям информации о глубине и/или на устройства отображения информации.
Источники информации
1. Эхолот. Патент РФ на изобретение №2241242
2. Судовые эхолоты./ А.А.Хребтов и др. - Л.: Судостроение, 1982. - 232 с., с.6.
3. Технические средства судовождения. Том 2. Конструкция и эксплуатация: Учебник для вузов. /Смирнов Е.Л., Яловенко А.В., Перфильев В.К., Воронов В.В., Сизов В.В. - СПБ.: «Элмор», 2000. - 656 с., с 614-632.