一種基于姿態(tài)實時測量矢量水聽器的拖曳線列陣裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水聲信號接收裝置，具體為一種基于姿態(tài)實時測量矢量水聽器的拖曳線列陣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]矢量水聽器是上世紀(jì)四十年代首先在美國出現(xiàn)的一種新型聲接收器，于上世紀(jì)末引入我國，它可以空間共點、時間同步測量水下聲場中的聲壓標(biāo)量和振速(或加速度、位移、聲壓梯度)矢量，相比于傳統(tǒng)聲壓水聽器來說具有體積小、重量輕、能有效抗各向同性干擾、空間增益大等優(yōu)點，能夠很好的解決聲壓水聽器陣列在定向時目標(biāo)左右舷模糊的問題，提高目標(biāo)探測精度。目前，聲壓水聽器組成的拖曳線列陣為解決定向時目標(biāo)左右舷模糊問題，通常采用以下方法:
[0003]對于單條拖曳線列陣，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后實行本艦機動轉(zhuǎn)向的方法，通過觀察目標(biāo)方位變化來辨別目標(biāo)方位，該方法時效性差，聲納系統(tǒng)有可能誤判和丟失目標(biāo)，本艦機動產(chǎn)生的噪聲容易暴露本艦位置；對于雙線陣或多線陣，可以利用多線陣具有多維聲孔徑來實現(xiàn)目標(biāo)的被動定位，該方法需要在船只后面同時拖曳多條拖線陣，比較笨重，對于小型船只來說并不適用；對于水聽器陣元采用三元水聽器組的方法，即在同一個圓周上等間隔布放三只無指向性聲壓水聽器，通過噪聲相關(guān)模型解決對目標(biāo)的左右舷分辨問題，該方法對陣元安裝精度要求較高，基陣物理尺寸較大。
[0004]矢量水聽器理論上能夠解決聲壓水聽器陣列在定向時目標(biāo)左右舷模糊的問題，但矢量水聽器在基于水下晃動平臺特別是拖曳線列陣聲納中應(yīng)用仍有很多技術(shù)難題沒有解決，尤其是矢量水聽器在水下晃動平臺的姿態(tài)實時測量問題，制約了矢量水聽器的工程應(yīng)用，在實際使用難以分辨目標(biāo)左右舷，并且現(xiàn)有的傳統(tǒng)拖線陣還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于姿態(tài)實時測量矢量水聽器的拖曳線列陣裝置，采用姿態(tài)實時測量矢量水聽器取代傳統(tǒng)聲壓水聽器，克服現(xiàn)有拖線陣結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，實時分辨探測目標(biāo)左右舷，提高拖線陣目標(biāo)探測精度。
[0006]本發(fā)明具體的技術(shù)方案是一種基于姿態(tài)實時測量矢量水聽器的拖曳線列陣裝置，包括按順序排列的轉(zhuǎn)接段、第一減振段、聲陣段、第二減振段和尾繩段，所述的轉(zhuǎn)接段連接母船的拖纜，其特征在于:
[0007]所述聲陣段包括姿態(tài)實時測量矢量水聽器、水聲信號放大及濾波模塊、16通道采集傳輸模塊、深度傳感器和數(shù)據(jù)傳輸控制模塊；所述的姿態(tài)實時測量矢量水聽器包括姿態(tài)傳感器；所述的水聲信號放大及濾波模塊接收所述的姿態(tài)實時測量矢量水聽器偵測的水聲信號；所述的16通道采集傳輸模塊分別與水聲信號放大及濾波模塊、深度傳感器以及姿態(tài)實時測量矢量水聽器的姿態(tài)傳感器電連接，在對水聲信號放大及濾波模塊輸出的經(jīng)放大及濾波處理的水聲信號進行A/D采樣得到采樣信號后，與從深度傳感器和姿態(tài)傳感器接收的數(shù)據(jù)信號進行編碼，再將編碼數(shù)據(jù)打包發(fā)送至數(shù)據(jù)傳輸控制模塊；所述的數(shù)據(jù)傳輸控制模塊對16通道采集傳輸模塊發(fā)送時間同步信號，并將接收到的編碼數(shù)據(jù)發(fā)送至轉(zhuǎn)接段。
[0008]更進一步地，所述的聲陣段還包括圓筒形硬塑料框架、電纜支架、拉繩和鈦合金接口 ；所述的鈦合金接口安裝在聲陣段的首端，具有連通轉(zhuǎn)接段電纜和數(shù)據(jù)傳輸控制模塊接口電纜的電連接器；所述的姿態(tài)實時測量矢量水聽器有多個，每個姿態(tài)實時測量矢量水聽器通過8根均勻分布并受力的拉伸彈簧安裝在一個圓筒形硬塑料框架的內(nèi)部，多個姿態(tài)實時測量矢量水聽器和圓筒形硬塑料框架組成的部件沿長端方向均勻布置在聲陣段內(nèi)，在兩個圓筒形硬塑料框架之間具有電纜支架，電纜支架與圓筒形硬塑料框架之間用拉繩進行連接；所述的鈦合金接口、電纜支架和圓筒形硬塑料框架都具有直徑相同的圓筒形的外壁，在鈦合金接口、電纜支架和圓筒形硬塑料框架圓筒形的外壁外包裹外護套，聲陣段的尾端封閉。
[0009]更進一步地，所述的姿態(tài)實時測量矢量水聽器還包括三軸壓電加速度傳感器、壓電陶瓷圓管、支撐連桿、低密度復(fù)合材料和聚氨酯透聲層；所述的姿態(tài)傳感器包括x、Y、z三軸相互平行的三軸MEMS加速度傳感器、三軸磁力計和三軸MEMS陀螺儀；所述的三軸壓電加速度傳感器位于姿態(tài)傳感器正下方并且兩者采用支撐連桿連接固定，三軸壓電加速度傳感器的X、Y、Z三軸與姿態(tài)傳感器的三軸MEMS加速度傳感器、三軸磁力計和三軸MEMS陀螺儀的三軸平行；所述的用支撐連桿連接固定的三軸壓電加速度傳感器和姿態(tài)傳感器位于所述的壓電陶瓷圓管內(nèi)，壓電陶瓷圓管內(nèi)填充有低密度復(fù)合材料以固定三軸壓電加速度傳感器和姿態(tài)傳感器，壓電陶瓷圓管外壁具有聚氨酯透聲層，三軸壓電加速度傳感器和姿態(tài)傳感器的組合重心位于壓電陶瓷圓管的幾何中心處；所述的聚氨酯透聲層外表面形成矢量水聽器圓柱形的外壁；所述的壓電陶瓷圓管上下兩端分別具有一個低密度復(fù)合材料制成的半球帽，兩個半球帽的球形外表面分別與所述的壓電陶瓷圓管外壁的聚氨酯透聲層的外壁光順；所述的壓電陶瓷圓管上下兩端的半球帽分別均布4個懸掛孔，用于安裝所述的8根均勻分布并受力的拉伸彈簧。
[0010]更進一步地，所述鈦合金連接器通過多芯屏蔽電纜與所述的轉(zhuǎn)接段連接，所述轉(zhuǎn)接段通過同軸電纜或光纖輸出數(shù)字信號至拖纜。
[0011]更進一步地，所述外護套為聚氨酯材料，外護套內(nèi)填充輕蠟油，拉繩材料為凱夫拉。
[0012]本發(fā)明的有益效果是聲陣段采用具有姿態(tài)實時測量功能的復(fù)合同振式三維矢量水聽器，省去外接姿態(tài)傳感器；放大和濾波模塊、16通道采集傳輸模塊、數(shù)據(jù)傳輸控制模塊等電子元件均放置于聲陣段，省去了傳統(tǒng)拖線陣的數(shù)字段；結(jié)構(gòu)簡單，且單條拖線陣就可以實時分辨目標(biāo)的左右舷，通過對水聲信號姿態(tài)修正，切實提高目標(biāo)探測精度。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的拖曳線列陣裝置的示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的拖曳線列陣裝置的聲陣段結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明的拖曳線列陣裝置的聲陣段的姿態(tài)實時測量矢量水聽器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明的拖曳線列陣裝置的聲陣段的16通道采集傳輸模塊示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明的拖曳線列陣裝置的聲陣段的原理框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)描述。
[0019]如附圖1-2所示，本發(fā)明實施例一種基于姿態(tài)實時測量矢量水聽器的拖曳線列陣裝置，包括按順序排列的轉(zhuǎn)接段1、第一減振段2、聲陣段3、第二減振段4、尾繩段5，聲陣段3具有鈦合金連接器309連接，外層采用聚氨酯外護套308包裹，外護套橫截面尺寸為Φ 70mm，厚度為5mm，外護套內(nèi)部填充輕蠟油，所述轉(zhuǎn)接段通過拖纜將信號傳送至母船。本發(fā)明實施例所述聲陣段3包括姿態(tài)實時測量矢量水聽器301、信號放大及濾波模塊302、深度傳感器303、16通道采集傳輸模塊304、數(shù)據(jù)傳輸控制模塊305，各模塊位置根據(jù)導(dǎo)線310最短的原則分布。所述姿態(tài)實時測量矢量水聽器301在外護套308內(nèi)等間距布放，每只姿態(tài)實時測量矢量水聽器301用8根長度相等、勁度系數(shù)相同的拉伸彈簧懸掛于圓筒形硬塑料框架311內(nèi)，產(chǎn)生4路水聲信號和2路姿態(tài)信號，圓筒形硬塑料框架311用凱夫拉材料的拉繩307連接固定；所述信號放大及濾波模塊302為4通道，對所述4路水聲信號進行放大和濾波，同時為所述姿態(tài)實時測量矢量水聽器301提供恒流源供電，增益和濾波參數(shù)可以通過母船顯控界面進行設(shè)置；所述16通道采集傳輸模塊304完成對水聲信號和非水聲信號的同步編碼，將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至數(shù)據(jù)傳輸控制模塊305 ;所述數(shù)據(jù)傳輸控制模塊305對16通道采集傳輸模塊304發(fā)送時間同步指令，并將數(shù)據(jù)通過拖纜發(fā)送至母船。電纜支架306橫截面處有走線電纜孔。
[0020]如附圖3所示，聲陣段的姿態(tài)實時測量矢量水聽器301包括三軸壓電加速度傳感器3011、姿態(tài)傳感器3012、壓電陶瓷圓管3013、聚氨酯透聲層3014、支撐連桿3015和低密度復(fù)合材料3016 ;所述的姿態(tài)傳感器3012包括X、Y、Z三軸相互平行的三軸MEMS加速度傳感器、三軸磁力計和三軸MEMS陀螺儀；所述的三軸壓電加速度傳感器3011位于姿態(tài)傳感器3012正下方并且兩者采用支撐連桿3015連接固定，三軸壓電加速度傳感器3011的X、Υ、Ζ三軸與姿態(tài)傳感器3012的三軸MEMS加速度傳感器、三軸磁力計和三軸MEMS陀螺儀的三軸平行；所述的用支撐連桿3015連接固定的三軸壓電加速度傳感器3011和姿態(tài)傳感器3012位于所述的壓電陶瓷圓管3013內(nèi)，壓電陶瓷圓管3013內(nèi)填充有低密度復(fù)合材料3016以固定三軸壓電加速度傳感器3011和姿態(tài)傳感器3012，壓電陶瓷圓管3013外壁具有聚氨酯透