專利名稱：聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
聲納系統(tǒng)的指向性是保證設(shè)備完成預(yù)定功能的重要指標(biāo)。一般系統(tǒng)的指向性測(cè)量，需在水池中進(jìn)行。聲源發(fā)射信號(hào)，轉(zhuǎn)動(dòng)基陣同時(shí)利用電平記錄儀記錄系統(tǒng)的輸出電平。利用電平記錄儀測(cè)量波束，一次只能測(cè)量一個(gè)波束，測(cè)量效率低。對(duì)于多波束系統(tǒng)，采用上述的方法逐個(gè)測(cè)量各個(gè)波束通道的指向性，工作量將很大。目前國(guó)內(nèi)在湖上，對(duì)基陣指向性的測(cè)量方法是，人工讀取回波幅度，逐點(diǎn)記錄；對(duì)聲納系統(tǒng)指向性的測(cè)量方法也只是利用電平記錄儀，繪制主波束。采用這兩種方法在湖上測(cè)量聲納系統(tǒng)的指向性均無法測(cè)量到系統(tǒng)完整的指向性，甚至在條件不好的情況下根本無法進(jìn)行測(cè)量。湖水的流動(dòng)，使得聲源與接收基陣之間的位置不斷發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣測(cè)得的數(shù)據(jù)誤差較大，尤其在波束較窄且須在較遠(yuǎn)的距離上測(cè)量的情況下，測(cè)量誤差則更大，甚至根本無法測(cè)量。
目前在國(guó)外如何對(duì)于水域內(nèi)聲納系統(tǒng)指向性進(jìn)行測(cè)量，還未見到任何形式文獻(xiàn)資料的報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)的聲納系統(tǒng)指向性測(cè)量方法不能在湖上進(jìn)行實(shí)地測(cè)量的缺點(diǎn)，提供一種聲納系統(tǒng)指向性湖上測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，即利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，加上距離門控制實(shí)現(xiàn)波束測(cè)量的方法。該方法不但解決了因湖水的流動(dòng)，聲源與接收基陣之間的位置不斷發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成波束測(cè)量困難的問題，同時(shí)也大大提高了測(cè)量效率。該方法使用簡(jiǎn)便靈活、測(cè)量效率高，一次測(cè)量可以獲得所有波束的數(shù)據(jù)，且測(cè)量數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，可隨時(shí)打印。
本發(fā)明的構(gòu)成主要是聲源[1]、聲納系統(tǒng)[2]、數(shù)據(jù)采集電路[3]、計(jì)算機(jī)[4]、同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]和基陣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置[6]組成。其中聲源[1]由信號(hào)源[7]、功率放大器[8]和換能器[9]等測(cè)量?jī)x器組成，聲納系統(tǒng)[2]包括接收基陣[10]、接收和波束形成電路[11]是被測(cè)系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)采集電路[3]和計(jì)算機(jī)[4]可以是測(cè)量設(shè)備，也可以是被測(cè)聲納系統(tǒng)的一部分。測(cè)量方法是第一步測(cè)量前的準(zhǔn)備工作，啟動(dòng)聲源[1]向水中發(fā)射幅度合適的短周期的CW脈沖，轉(zhuǎn)動(dòng)基陣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置[6]使接收基陣[10]轉(zhuǎn)角置于初始位置，接收基陣[10]接收水中的回波信號(hào)經(jīng)接收和波束形成電路[11]輸出波束信號(hào)，然后加到數(shù)據(jù)采集電路[3]的輸入端，用示波器觀測(cè)數(shù)據(jù)采集電路[3]的輸入信號(hào)，測(cè)試人員調(diào)整同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]使同步信號(hào)與接收到的脈沖回波信號(hào)同步；第二步進(jìn)行波束數(shù)據(jù)采集，在聲源[1]不斷向水中發(fā)射幅度合適的短周期的CW脈沖，通過基陣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置[6]快速轉(zhuǎn)動(dòng)接收基陣[10]的同時(shí)，數(shù)據(jù)采集電路[3]根據(jù)同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]產(chǎn)生的同步脈沖將采集到的波束數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)[4]內(nèi)；第三步繪制聲納系統(tǒng)[2]的指向性圖，在計(jì)算機(jī)[4]或其它計(jì)算機(jī)上，利用應(yīng)用軟件將采集到的波束數(shù)據(jù)繪制成聲納系統(tǒng)[2]的指向性圖。測(cè)量任務(wù)完成。聲源[1]發(fā)射的CW脈沖信號(hào)為短周期的脈沖信號(hào)，聲源[1]與接收基陣[10]的距離按測(cè)量要求確定；基陣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置[6]與接收基陣[10]機(jī)械連接，使接收基陣[10]可以朝任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)；數(shù)據(jù)采集電路[3]、計(jì)算機(jī)[4]可以是測(cè)量系統(tǒng)的一部分，也可以是被測(cè)聲納系統(tǒng)[2]的一部分；同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]是為了解決利用被測(cè)聲納系統(tǒng)[2]自帶計(jì)算機(jī)[4]進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)容量不夠而設(shè)定的，數(shù)據(jù)采集電路[3]可以根據(jù)同步信號(hào)，只采集有回波信號(hào)的一段波束數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)容量足夠大時(shí)，可以不加同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]，測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集電路[3]可以直接采集波束數(shù)據(jù)，并將采集到的波束數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)[4]內(nèi)。
該測(cè)量系統(tǒng)如若將聲源[1]換成相位可控的信號(hào)源，去掉接收基陣[10]該方法還可以用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量聲納系統(tǒng)[2]中接收和波束形成電路[11]的指向性。
綜上所述，本發(fā)明由于采用了數(shù)據(jù)采集技術(shù)，使該測(cè)量方法具備了簡(jiǎn)便靈活、測(cè)量效率高，一次測(cè)量可以獲得所有波束的數(shù)據(jù)，且測(cè)量數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，可隨時(shí)打印的優(yōu)點(diǎn)；由于該方法測(cè)量速度快，還可以大大減小由于湖水的流動(dòng)，造成的測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。此外，本測(cè)量方法充分利用被測(cè)系統(tǒng)自身所帶的數(shù)據(jù)采集電路和計(jì)算機(jī)，減少了測(cè)量所用儀器設(shè)備。本發(fā)明完全適用于在各種相應(yīng)的水域上或水池中對(duì)聲納設(shè)備波束形成電路和系統(tǒng)指向性進(jìn)行測(cè)量。


圖1聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)組成框2聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)的同步信號(hào)產(chǎn)生電路原理圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)中所采用的信號(hào)源[7]可以是一般實(shí)驗(yàn)用儀器，也可以選用AGILENT33120A型號(hào)的信號(hào)源，其可以產(chǎn)生周期可調(diào)、幅度可調(diào)的CW脈沖信號(hào)；功率放大器[8]為丹麥的功率放大器TYPE2713；換能器[9]為與聲納系統(tǒng)工作頻率相匹配的換能器；同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]為自行設(shè)計(jì)的見附圖2；數(shù)據(jù)采集電路[3]可以是LA1600數(shù)據(jù)采集器，也可以是其它的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集器，還可以是被測(cè)聲納系統(tǒng)[2]的一部分；基陣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置[6]為自行設(shè)計(jì)的與實(shí)驗(yàn)船結(jié)構(gòu)匹配的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
本發(fā)明利用了數(shù)據(jù)采集技術(shù)，使該測(cè)量方法簡(jiǎn)便靈活、測(cè)量效率高，測(cè)量誤差小的特點(diǎn)，它不但可以用在湖上，也可以用在其它水中對(duì)系統(tǒng)指向性的測(cè)量。另外，若將聲源[1]換成相位可控的信號(hào)源，去掉接收基陣[10]該方法還可以用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量波束形成器的指向性。本發(fā)明可應(yīng)用在對(duì)聲納設(shè)備波束形成電路和系統(tǒng)指向性的測(cè)量上。
權(quán)利要求
1.一種聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，測(cè)量系統(tǒng)包括由接收基陣[10]和接收和波束形成電路[11]組成的被測(cè)聲納系統(tǒng)[2]，其特征在于它還包括由依次電信號(hào)相連的信號(hào)源[7]、功率放大器[8]和換能器[9]組成的聲源[1]及分別與接收和波束形成電路[11]、同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]和計(jì)算機(jī)[4]進(jìn)行電信號(hào)連接的數(shù)據(jù)采集電路[3]、還包括與接收基陣[10]具有機(jī)械連接的基陣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置[6]，其中信號(hào)源[7]與同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]進(jìn)行電信號(hào)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，其特征在于其測(cè)量方法如下第一步測(cè)量前的準(zhǔn)備工作啟動(dòng)聲源[1]向水中發(fā)射幅度合適的短周期的CW脈沖，轉(zhuǎn)動(dòng)基陣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置[6]使接收基陣[10]轉(zhuǎn)角置于初始位置，接收基陣[10]接收水中的回波信號(hào)經(jīng)接收和波束形成電路[11]輸出波束信號(hào)，然后加到數(shù)據(jù)采集電路[3]的輸入端，用示波器觀測(cè)數(shù)據(jù)采集電路[3]的輸入信號(hào)，測(cè)試人員調(diào)整同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]使同步信號(hào)與接收到的脈沖回波信號(hào)同步；第二步進(jìn)行波束數(shù)據(jù)采集在聲源[1]不斷向水中發(fā)射幅度合適的短周期的CW脈沖，通過基陣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置[6]快速轉(zhuǎn)動(dòng)接收基陣[10]的同時(shí)，數(shù)據(jù)采集電路[3]根據(jù)同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]產(chǎn)生的同步脈沖將采集到的波束數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)[4]內(nèi)；第三步繪制聲納系統(tǒng)[2]的指向性圖在計(jì)算機(jī)[4]或其它計(jì)算機(jī)上，利用應(yīng)用軟件將采集到的波束數(shù)據(jù)繪制成聲納系統(tǒng)[2]的指向性圖。
3.如權(quán)利要求1所述的聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，其特征在于數(shù)據(jù)采集電路[3]、計(jì)算機(jī)[4]可以是測(cè)量系統(tǒng)的一部分也可以是被測(cè)聲納系統(tǒng)的一部分。
4.如權(quán)利要求1所述的聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，其特征在于當(dāng)作為被測(cè)聲納系統(tǒng)[2]的一部分的計(jì)算機(jī)[4]的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)容量足夠大時(shí)，可以不加同步信號(hào)產(chǎn)生電路[5]。
5.如權(quán)利要求1所述的聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，其特征在于若將聲源[1]換成相位可控的信號(hào)源，去掉接收基陣[10]該方法還可以用于實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量聲納系統(tǒng)[2]中接收和波束形成電路[11]的指向性。
全文摘要
本發(fā)明是一種聲納系統(tǒng)指向性的湖上測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，它包括聲源和被測(cè)聲納系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集電路、計(jì)算機(jī)、同步信號(hào)產(chǎn)生電路、基陣轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。其中聲源又包括信號(hào)源、功率放大器和換能器，聲納系統(tǒng)又包括接收基陣、接收和波束形成電路，而數(shù)據(jù)采集電路和計(jì)算機(jī)可以是測(cè)量設(shè)備，也可以是被測(cè)聲納系統(tǒng)的一部分。本發(fā)明采用數(shù)據(jù)采集技術(shù)使測(cè)量方法簡(jiǎn)便靈活、測(cè)量效率高，一次測(cè)量可獲得所有波束的數(shù)據(jù)，且測(cè)量數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)可隨時(shí)打?。辉摲椒y(cè)量速度快，大大減小了由于湖水的流動(dòng)所造成測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。本發(fā)明充分利用被測(cè)系統(tǒng)自身所帶的數(shù)據(jù)采集電路和計(jì)算機(jī)，減少了測(cè)量用儀器設(shè)備，可應(yīng)用在對(duì)聲納設(shè)備波束形成電路和系統(tǒng)指向性的測(cè)量上。
文檔編號(hào)G01S15/00GK1598613SQ20041004381
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者盧逢春, 張殿倫, 呂云飛, 樊世斌, 劉國(guó)枝, 田坦, 孫大軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)