陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋監(jiān)測(cè)裝置，具體涉及一種海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)期以來(lái)，海洋聲學(xué)環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏以及海洋聲學(xué)觀測(cè)手段薄弱的問(wèn)題一直未得到有效地解決。近年來(lái)，隨著我國(guó)海洋科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)海洋聲學(xué)環(huán)境信息也提出了迫切的要求。目前，對(duì)海洋環(huán)境聲信號(hào)的觀測(cè)主要使用多元一體水聽(tīng)器陣，測(cè)量時(shí)根據(jù)需要同步獲取水下不同深度的海洋聲信號(hào)。
[0003]現(xiàn)有多元一體水聽(tīng)器陣主要是電纜陣和固體膠陣，在其使用過(guò)程中都存在明顯的不足:水聽(tīng)器陣陣體的水聽(tīng)器位置按照預(yù)先設(shè)計(jì)固定，成陣后水聽(tīng)器位置不易改動(dòng)，當(dāng)測(cè)量需要變動(dòng)水聽(tīng)器位置時(shí)必須重新制作陣體，陣體材料不能循環(huán)利用，造成資源浪費(fèi)。而且，一旦某路水聽(tīng)器短路或斷路，整條陣體將無(wú)法正常工作，從而導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不完整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有多元一體水聽(tīng)器陣測(cè)量方式存在的問(wèn)題，本發(fā)明推出陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，采用多臺(tái)NTD (單通道海洋聲信號(hào)測(cè)量?jī)x)，應(yīng)用感應(yīng)耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)NTD的同步測(cè)量，達(dá)到在水下不同深度位置同時(shí)獲取海洋聲信號(hào)，并將測(cè)量結(jié)果及時(shí)傳回地面站。
[0005]本發(fā)明涉及的陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，包括多臺(tái)NTD(單通道海洋聲信號(hào)測(cè)量?jī)x)、儀器艙、上位機(jī)磁環(huán)、塑包鋼纜、北斗一體機(jī)、浮體、鉛魚(yú)。浮體連接塑包鋼纜的上端，鉛魚(yú)連接塑包鋼纜的下端，浮體和鉛魚(yú)使塑包鋼纜在海水中呈豎直狀態(tài)，儀器艙固定在浮體下部的小浮體內(nèi)，北斗一體機(jī)固定在浮體上面設(shè)置的天線支架上，北斗一體機(jī)下端與儀器艙連接，儀器艙下端通過(guò)信號(hào)傳輸電纜與上位機(jī)磁環(huán)連接，上位機(jī)磁環(huán)與NTD分別固定在塑包鋼纜上，多臺(tái)NTD在塑包鋼纜上相間豎直排列，塑包鋼纜兩端分別有與海水導(dǎo)通的小段裸露鋼纜。
[0006]所述單通道海洋聲信號(hào)測(cè)量?jī)x的NTD包括耐壓水密殼體、水聽(tīng)器、溫鹽傳感器、測(cè)量電路、節(jié)點(diǎn)磁環(huán)和固定件。耐壓水密殼體呈圓柱狀，水聽(tīng)器和溫鹽傳感器安裝在耐壓水密殼體下端，通過(guò)水密插頭與殼體內(nèi)的測(cè)量電路連接。節(jié)點(diǎn)磁環(huán)設(shè)置在耐壓水密殼體上端，由兩個(gè)半圓形磁環(huán)通過(guò)螺栓對(duì)接而成。節(jié)點(diǎn)磁環(huán)的一個(gè)半圓形磁環(huán)上繞有線圈，線圈兩端與測(cè)量電路連接。塑包鋼纜從節(jié)點(diǎn)磁環(huán)和固定件中穿過(guò)。
[0007]所述儀器艙呈圓柱狀，為不銹鋼加工制作的水密艙體，內(nèi)部設(shè)置控制裝置，控制裝置包括信號(hào)發(fā)射電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路分別與北斗一體機(jī)和上位機(jī)磁環(huán)連接。
[0008]所述上位機(jī)磁環(huán)為兩個(gè)半圓形磁環(huán)，兩個(gè)半圓形磁環(huán)分別繞有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，初級(jí)線圈的兩端與系統(tǒng)儀器艙內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接，兩個(gè)半圓形磁環(huán)通過(guò)螺栓對(duì)接，塑包鋼纜從上位機(jī)磁環(huán)中穿過(guò)。
[0009]北斗一體機(jī)負(fù)責(zé)地面站與系統(tǒng)之間的指令交互，地面站通過(guò)北斗一體機(jī)對(duì)系統(tǒng)的工作程式進(jìn)行遙控，系統(tǒng)通過(guò)北斗一體機(jī)將自身的地理位置、工作狀態(tài)及測(cè)量結(jié)果匯報(bào)給地面站。
[0010]浮體采用發(fā)泡橡膠材料制成，為系統(tǒng)提供足夠的浮力，且具有良好的穩(wěn)定性。
[0011]鉛魚(yú)作為重塊懸掛在塑包鋼纜下端，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能抑制系統(tǒng)因波浪影響的上下起伏和搖擺。
[0012]本發(fā)明涉及的陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)上位機(jī)磁環(huán)和多臺(tái)NTD均由固定件固定在塑包鋼纜上，塑包鋼纜兩端與海水導(dǎo)通。上位機(jī)磁環(huán)、NTD節(jié)點(diǎn)磁環(huán)、塑包鋼纜和海水構(gòu)成耦合回路。儀器艙內(nèi)的信號(hào)發(fā)射電路通過(guò)耦合回路發(fā)送脈沖控制多臺(tái)NTD同步測(cè)量。NTD在獲取水聲信號(hào)的同時(shí)采集溫度和深度信息，溫度和深度信息在海洋聲學(xué)環(huán)境研宄中可起到輔助作用。各傳感器接收到信號(hào)后，在NTD內(nèi)部處理，測(cè)量結(jié)果由耦合回路傳輸?shù)较到y(tǒng)儀器艙通過(guò)北斗一體機(jī)發(fā)送到地面接收站。
[0013]本發(fā)明涉及的陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，基于多臺(tái)NTD(海洋聲信號(hào)測(cè)量?jī)x)，NTD與塑包鋼纜之間無(wú)需水密連接，安裝位置和數(shù)量可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，多臺(tái)NTD之間無(wú)電氣連接，工作時(shí)互不干擾，單臺(tái)NTD故障不影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。本發(fā)明涉及的陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)可根據(jù)需要同步獲取水下不同深度的海洋聲信號(hào)，為海洋聲學(xué)環(huán)境研宄提供更準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為圖1中NTD結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中標(biāo)記說(shuō)明:
[0017]1.北斗一體機(jī) 2.浮體
[0018]3.儀器艙4.信號(hào)傳輸電纜
[0019]5.上位機(jī)磁環(huán) 6.NTD
[0020]7.鉛魚(yú)8.塑包鋼纜
[0021]9.節(jié)點(diǎn)磁環(huán) 10.耐壓水密殼體
[0022]11.測(cè)量電路 12.固定件
[0023]13.水聽(tīng)器14.溫深傳感器
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]圖1和圖2分別顯示本發(fā)明的陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)和NTD的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]如圖所示，陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)由北斗一體機(jī)1、浮體2、儀器艙3、信號(hào)傳輸電纜4、上位機(jī)磁環(huán)5、NTD6、鉛魚(yú)7、塑包鋼纜8構(gòu)成。
[0027]浮體2連接塑包鋼纜8的上端，鉛魚(yú)7連接塑包鋼纜8的下端，浮體2和鉛魚(yú)7使塑包鋼纜8在海水中呈豎直狀態(tài)，儀器艙3固定在浮體2下部的小浮體內(nèi)，北斗一體機(jī)I固定在浮體2上面設(shè)置的天線支架上，北斗一體機(jī)I下端與儀器艙3連接，儀器艙3下端通過(guò)信號(hào)傳輸電纜4與上位機(jī)磁環(huán)5連接，上位機(jī)磁環(huán)5與NTD6分別固定在塑包鋼纜8上，多臺(tái)NTD6在塑包鋼纜8上相間豎直排列。
[0028]儀器艙3呈圓柱狀，為不銹鋼加工制作的水密艙體。儀器艙3包括底架、底端蓋和艙體，控制裝置設(shè)置在底端蓋上。控制裝置包括信號(hào)發(fā)射電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路分別與北斗一體機(jī)和上位機(jī)磁環(huán)連接。安裝前檢查儀器艙3密封接口是否清潔、光滑、無(wú)損傷。組裝時(shí)將艙體豎立于平坦干凈地面，將底端蓋插入艙體，對(duì)準(zhǔn)螺釘孔用力壓緊底端蓋后，擰緊螺釘。調(diào)整艙體方向，底端蓋向下對(duì)準(zhǔn)艙體和底座相應(yīng)標(biāo)記，擰緊螺釘。
[0029]NTD6包括節(jié)點(diǎn)磁環(huán)9、耐壓水密殼體10、測(cè)量電路11、固定件12、水聽(tīng)器13和溫深傳感器14。測(cè)量電路11置于圓柱狀的耐壓水密殼體10內(nèi)。節(jié)點(diǎn)磁環(huán)9安裝在耐壓水密殼體10的一端，節(jié)點(diǎn)磁環(huán)9采用分半的結(jié)構(gòu)，初級(jí)線圈繞在一半磁環(huán)上，嵌入耐壓水密殼體10內(nèi)密封，線圈的兩端與測(cè)量電路11連接，水聽(tīng)器13和溫深傳感器14安裝在耐壓水密殼體10的另一端。固定件12用螺栓固定在耐壓水密殼體10的側(cè)壁上。塑包鋼纜8從節(jié)點(diǎn)磁環(huán)9和固定件12中穿過(guò)，可使NTD6固定在塑包鋼纜8上。
[0030]上位機(jī)磁環(huán)5采用分半結(jié)構(gòu)，初級(jí)線圈繞在一半磁環(huán)上，線圈的兩端與信號(hào)傳輸電纜4連接，次級(jí)線圈繞在另一半磁環(huán)上，兩個(gè)半圓形磁環(huán)通過(guò)螺栓對(duì)接，塑包鋼纜8從上位機(jī)磁環(huán)5中穿過(guò)，在要求的位置固定好。
[0031]北斗一體機(jī)I先放入保護(hù)套托盤(pán)內(nèi)，擰緊保護(hù)套螺釘。北斗一體機(jī)I與支架內(nèi)部伸出的通訊纜插牢擰緊，將保護(hù)套托盤(pán)與通訊支架利用頂絲鎖緊，接著將支架固定在儀器艙3端蓋中心，擰緊螺釘固定。
[0032]浮體2先嵌入儀器艙外側(cè)，安裝金屬限位架，在艙體與限位架之間嵌入尼龍阻滑套，擰緊頂絲。
[0033]鉛魚(yú)作為重塊懸掛塑包鋼纜下端，目的是讓系統(tǒng)在水中盡量呈垂直狀態(tài)，鉛魚(yú)通過(guò)卸扣連接到塑包鋼纜下端的受力器。
[0034]應(yīng)用時(shí)北斗一體機(jī)I接收到地面站發(fā)送的測(cè)量開(kāi)始指令，儀器艙3中控制裝置發(fā)出同步脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)上位機(jī)磁環(huán)5、節(jié)點(diǎn)磁環(huán)9、塑包鋼纜8和海水構(gòu)成的耦合回路傳輸?shù)絅TD6。NTD6的測(cè)量電路11對(duì)同步脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波運(yùn)算處理，辨別是否為符合格式的指令，將正確的指令送入比較器，輸出同步測(cè)量信號(hào)，喚醒電源管理系統(tǒng)，將同步測(cè)量信號(hào)送至采集電路部分，NTD6開(kāi)始工作。NTD6對(duì)水聽(tīng)器13和溫深傳感器14輸出的電壓模擬量進(jìn)行采集和處理，形成數(shù)字信號(hào)并將其存入SD卡中。測(cè)量停止后，數(shù)據(jù)或指令送入調(diào)制電路，然后將調(diào)制信號(hào)送入放大驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后，通過(guò)耦合回路傳輸至系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。系統(tǒng)將必要的測(cè)量結(jié)果和指令通過(guò)北斗一體機(jī)I發(fā)送給地面站。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括多臺(tái)NTD、儀器艙、上位機(jī)磁環(huán)、塑包鋼纜、北斗一體機(jī)、浮體、鉛魚(yú)，浮體連接塑包鋼纜的上端，鉛魚(yú)連接塑包鋼纜的下端，浮體和鉛魚(yú)使塑包鋼纜在海水中呈豎直狀態(tài)，儀器艙固定在浮體下部的小浮體內(nèi)，北斗一體機(jī)固定在浮體上面設(shè)置的天線支架上，北斗一體機(jī)下端與儀器艙連接，儀器艙下端通過(guò)信號(hào)傳輸電纜與上位機(jī)磁環(huán)連接，上位機(jī)磁環(huán)與NTD分別固定在塑包鋼纜上，多臺(tái)NTD在塑包鋼纜上相間豎直排列，塑包鋼纜兩端分別有與海水導(dǎo)通的小段裸露鋼纜；所述的NTD包括耐壓水密殼體、水聽(tīng)器、溫鹽傳感器、測(cè)量電路、節(jié)點(diǎn)磁環(huán)和固定件，耐壓水密殼體呈圓柱狀，水聽(tīng)器和溫鹽傳感器安裝在耐壓水密殼體下端，通過(guò)水密插頭與殼體內(nèi)的測(cè)量電路連接；NTD的節(jié)點(diǎn)磁環(huán)設(shè)置在耐壓水密殼體上端，由兩個(gè)半圓形磁環(huán)通過(guò)螺栓對(duì)接而成；節(jié)點(diǎn)磁環(huán)的一個(gè)半圓形磁環(huán)上繞有線圈，線圈兩端與測(cè)量電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述儀器艙呈圓柱狀，為不銹鋼加工制作的水密艙體，包括底架、底端蓋和艙體，控制裝置設(shè)置在底端蓋上，控制裝置包括信號(hào)發(fā)射電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路分別與北斗一體機(jī)和上位機(jī)磁環(huán)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，其特征在于，所述上位機(jī)磁環(huán)為兩個(gè)半圓形磁環(huán)，兩個(gè)半圓形磁環(huán)分別繞有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，初級(jí)線圈的兩端與系統(tǒng)儀器艙內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接，兩個(gè)半圓形磁環(huán)通過(guò)螺栓對(duì)接，塑包鋼纜從上位機(jī)磁環(huán)中穿過(guò)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，多臺(tái)單通道海洋聲信號(hào)測(cè)量?jī)x的NTD相間固定排列在塑包鋼纜上，塑包鋼纜兩端與海水導(dǎo)通，塑包鋼纜上端的浮體和下端的鉛魚(yú)使塑包鋼纜在海水中呈豎直狀態(tài)，NTD內(nèi)設(shè)置水聽(tīng)器和溫鹽傳感器，塑包鋼纜上的上位機(jī)磁環(huán)、NTD的節(jié)點(diǎn)磁環(huán)、塑包鋼纜和海水構(gòu)成耦合回路。NTD獲取的水聲信號(hào)和溫度深度信息由耦合回路傳輸?shù)礁◇w內(nèi)儀器艙，再通過(guò)浮體上面設(shè)置的北斗一體機(jī)發(fā)送到地面接收站。本發(fā)明涉及的陣列式海洋聲信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)可根據(jù)需要同步獲取水下不同深度的海洋聲信號(hào)，為海洋聲學(xué)環(huán)境研究提供更準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】G01D21-02, G01S15-88
【公開(kāi)號(hào)】CN104848900
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510276119
【發(fā)明人】常哲, 張孝薇, 周瑩, 于金花, 魏永星, 賈廷政, 李琦
【申請(qǐng)人】國(guó)家海洋技術(shù)中心
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日