一種數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置，屬水聲測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。裝置由接收水聽器、信號(hào)前放模塊、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)和計(jì)算機(jī)組成，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)分由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)兩個(gè)獨(dú)立部份組成，兩個(gè)獨(dú)立部份之間通過光纜連接；接收水聽器安裝在水下升降式測(cè)量浮筒外，信號(hào)前放模塊安裝于浮筒內(nèi)，接收水聽器通過導(dǎo)線與信號(hào)前放模塊連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)安裝于座底式水密電子艙內(nèi)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)置于岸上測(cè)量機(jī)房，信號(hào)前放模塊連接通過導(dǎo)線與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)硬盤實(shí)時(shí)記錄全部數(shù)據(jù)。
【專利說明】一種數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置，適用于水面、水下航行體輻射噪聲及水下環(huán)境噪聲的信號(hào)采集、傳輸、記錄及分析處理。屬水聲測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]水下噪聲測(cè)量系統(tǒng)主要用于水面、水下航行體輻射噪聲監(jiān)聽及水聲環(huán)境特性監(jiān)測(cè)等?，F(xiàn)有系統(tǒng)一般采用模擬信號(hào)測(cè)量方式，其工作原理為:布放于水下的水聽器接收到水聲信號(hào)后，送前放電路進(jìn)行放大后通過差分傳輸?shù)姆绞剿桶渡闲盘?hào)處理設(shè)備進(jìn)行處理，然后利用磁帶機(jī)記錄模擬信號(hào)；試驗(yàn)結(jié)束后，磁帶機(jī)回放數(shù)據(jù)，利用示波器和頻譜分析儀等設(shè)備、儀器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行分析和處理，得出測(cè)量結(jié)果。該方式優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，可以借助信號(hào)記錄儀、頻譜分析儀等先進(jìn)的儀器進(jìn)行分析處理，缺點(diǎn)是:一、雖然采用了差分傳輸方式，但信號(hào)傳輸距離受電纜等條件限制難以大幅增加，并且模擬信號(hào)(電信號(hào))在傳輸過程中仍然容易受到干擾，影響測(cè)量結(jié)果；二、試驗(yàn)操作流程復(fù)雜，且對(duì)使用人員的專業(yè)技能要求較高；三、信號(hào)記錄儀、頻譜分析儀等設(shè)備較為昂貴，維護(hù)、維修成本較高，設(shè)備研制和試驗(yàn)使用中的費(fèi)效比較高。
[0003]隨著光纖通信技術(shù)的成熟和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字化、簡(jiǎn)單化和智能化已經(jīng)成為了水聲測(cè)量設(shè)備研制的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)，水下噪聲測(cè)量系統(tǒng)對(duì)測(cè)量精度、信號(hào)傳輸距離等要求也越來越高，因此，有必要設(shè)計(jì)更加可行、有效的測(cè)量方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型針對(duì)上述模擬信號(hào)測(cè)量方式的不足，發(fā)明一種數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置。它基于光纖數(shù)字化傳輸并應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)分析處理的水下噪聲測(cè)量裝置，讓信號(hào)傳輸和處理結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了光電隔離，提高了測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾能力。
[0005]本實(shí)用新型是通過下列結(jié)構(gòu)完成的:數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置由接收水聽器、信號(hào)前放模塊、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)和計(jì)算機(jī)組成，其中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)分由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)兩個(gè)獨(dú)立部份組成，兩個(gè)獨(dú)立部份之間通過光纜連接；
[0006]接收水聽器安裝在水下升降式測(cè)量浮筒外，信號(hào)前放模塊安裝于浮筒內(nèi)，接收水聽器通過導(dǎo)線與信號(hào)前放模塊連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)安裝于座底式水密電子艙內(nèi)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)置于岸上測(cè)量機(jī)房，信號(hào)前放模塊連接通過導(dǎo)線與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)通過光纖連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)硬盤實(shí)時(shí)記錄全部數(shù)據(jù)。
[0007]所述的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)由前端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)水下節(jié)點(diǎn)和后端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)組成，前端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)水下節(jié)點(diǎn)與后端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)之間通過光纜接通；其中前端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)水下節(jié)點(diǎn)由抗混疊濾波電路，A/D轉(zhuǎn)換電路和電/光轉(zhuǎn)換電路順序連接而成，后端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)岸上節(jié)點(diǎn)由光/電轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)打包組成。
[0008]所述的信號(hào)前放模塊由信號(hào)放大和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。
[0009]該裝置工作原理為:放置在水面下的接收水聽器接收到水聲信號(hào)，水聲信號(hào)經(jīng)信號(hào)前放模塊進(jìn)行放大處理后，以差分模擬信號(hào)的形式接入點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)將模擬差分信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換先變換為電/光信號(hào)后，再將電/光信號(hào)轉(zhuǎn)換為光數(shù)字信號(hào)后，通過光纖傳輸至點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)打包成以太網(wǎng)能接受物數(shù)據(jù)包，再傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)錄硬盤實(shí)時(shí)記錄、顯示和存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)過程中的全部數(shù)字信號(hào)，供研究之用。
[0010]本實(shí)用新型裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):利用光纖通信技術(shù)完成了水聲信號(hào)的數(shù)字式傳輸，加大了信號(hào)傳輸距離，并在信號(hào)傳輸和處理結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)光電隔離，提高測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾能力；本實(shí)用新型裝置在岸上將光纖數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包傳入計(jì)算機(jī)，充分利用現(xiàn)代高性能計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、硬盤容量大的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高速海量水聲數(shù)字信號(hào)的記錄存儲(chǔ)。
[0011]本實(shí)用新型裝置具備信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)和操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、成本低廉，可直接應(yīng)用于水面、水下航行體輻射噪聲測(cè)量和水下環(huán)境噪聲測(cè)量等領(lǐng)域，具有顯著的軍事、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和較好的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1本裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖2本裝置的工作原理框圖。
[0014]圖3本裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路圖。
[0015]圖4本裝置的抗混疊濾波電路圖。
[0016]圖5本裝置的A/D轉(zhuǎn)換電路圖。
[0017]圖6本裝置的電/光轉(zhuǎn)換電路圖。
[0018]圖7本裝置數(shù)據(jù)記錄流程的示意圖。
[0019]圖8本裝置對(duì)存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)信號(hào)進(jìn)行后期分析處理的流程圖。
[0020]圖9本裝置的光/電轉(zhuǎn)換電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型一種數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置由接收水聽器、信號(hào)前放模塊、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)和計(jì)算機(jī)組成，其中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)分由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)兩個(gè)獨(dú)立部份組成，兩個(gè)獨(dú)立部份之間通過光纜連接。
[0022]接收水聽器安裝在水下升降式測(cè)量浮筒外，信號(hào)前放模塊安裝于浮筒內(nèi)，接收水聽器通過導(dǎo)線與信號(hào)前放模塊連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)安裝于座底式水密電子艙內(nèi)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)置于岸上測(cè)量機(jī)房，信號(hào)前放模塊連接通過導(dǎo)線與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)通過光纖連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)硬盤實(shí)時(shí)記錄全部數(shù)據(jù)。
[0023]所述點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)由前端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)水下節(jié)點(diǎn)和后端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)組成；其中前端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)水下節(jié)點(diǎn)由抗混疊濾波電路，A/D轉(zhuǎn)換電路和電/光轉(zhuǎn)換電路順序連接而成，后端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)岸上節(jié)點(diǎn)由電/光轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)打包連接組成。
[0024]所述信號(hào)前放模塊由信號(hào)放大和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。
[0025]本實(shí)用新型數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置包括接收水聽器、信號(hào)前放模塊、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、記錄處理用的計(jì)算機(jī)。利用本實(shí)用新型數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置存儲(chǔ)的實(shí)驗(yàn)信號(hào)，可以進(jìn)行后期信號(hào)回放、分析和處理。結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0026]按技術(shù)方案研制出水聲信號(hào)遠(yuǎn)程采集及記錄分析裝置的硬件設(shè)備，包括:接收水聽器、前放模塊(信號(hào)處理電路如圖3所示)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)(由抗混疊濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和電/光轉(zhuǎn)換模塊，與光/電轉(zhuǎn)換電路圖和數(shù)據(jù)打包組成，如圖4?圖6所示)，選購高性能的通用計(jì)算機(jī)，配備千兆以太網(wǎng)卡?？够殳B濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電/光轉(zhuǎn)換模塊和光/電轉(zhuǎn)換電路圖市場(chǎng)都有銷售模塊。
[0027]安裝連接裝置并布放于測(cè)量水域:其中接收水聽器安裝在水下升降式測(cè)量浮筒夕卜，信號(hào)前放模塊安裝于浮筒內(nèi)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)安裝于座底式水密電子艙內(nèi)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)和用于數(shù)據(jù)記錄、分析處理計(jì)算機(jī)置于岸上測(cè)量機(jī)房，計(jì)算機(jī)內(nèi)可以安裝數(shù)據(jù)記錄器，為進(jìn)行后期處理，可再安裝信號(hào)分析處理軟件。
[0028]信號(hào)采集時(shí)，裝置開機(jī)，運(yùn)行記錄水聲信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)行水聲信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、顯示和數(shù)據(jù)記錄工作。采集結(jié)束后，進(jìn)行后期數(shù)據(jù)分折處理，可使用噪聲數(shù)據(jù)分析處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的試后分析處理，得出測(cè)量結(jié)果并形成測(cè)試報(bào)告。
[0029]試驗(yàn)結(jié)束后，人們還可以通過專門信號(hào)分析處理軟件，對(duì)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行回放、分析和處理數(shù)據(jù)等各種研究，進(jìn)一步獲得不同結(jié)果，完成水下噪聲的測(cè)量。其工作原理如圖2所示。
[0030]人們可以利用本裝置存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，則可以依據(jù)原始以太網(wǎng)數(shù)據(jù)協(xié)議再開發(fā)設(shè)計(jì)一些水聲信號(hào)數(shù)據(jù)記錄軟件和噪聲數(shù)據(jù)分析處理軟件。其中數(shù)據(jù)記錄軟件采用VC++進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì),結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)、內(nèi)存映射及多線程等Windows核心編程技術(shù)完成高速海量數(shù)據(jù)的記錄存儲(chǔ)，程序流程如圖7所示；分析處理軟件可以采用Matlab工具進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，充分利用其強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算和可視化功能來完成試后的后期數(shù)據(jù)回放、處理、分析和結(jié)果顯示，程序流程如圖8所示。
[0031]本裝置后期處理工作可以用一臺(tái)計(jì)算機(jī)模擬替代了以前的示波器、數(shù)據(jù)記錄儀和頻譜分析儀等貴重儀器，大大提高了噪聲測(cè)量系統(tǒng)的智能化水平，簡(jiǎn)化了測(cè)量試驗(yàn)的操作流程，降低了對(duì)試驗(yàn)操作人員的專業(yè)技能要求和設(shè)備研制、使用中的費(fèi)效比。
[0032]本發(fā)明基于光纖數(shù)字化傳輸和計(jì)算機(jī)分析處理的水下噪聲信號(hào)測(cè)量方案，研制一種數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置。該裝置應(yīng)用光纖通信技術(shù)進(jìn)行水聲信號(hào)的數(shù)字式傳輸，利用現(xiàn)代高性能計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、硬盤容量大的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄及分析處理，完成水下噪聲信號(hào)的采集、傳輸、記錄和分析處理。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置，其特征在于噪聲測(cè)量裝置由接收水聽器、信號(hào)前放模塊、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)和計(jì)算機(jī)組成，其中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)分由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)兩個(gè)獨(dú)立部份組成，兩個(gè)獨(dú)立部份之間通過光纜連接； 接收水聽器安裝在水下升降式測(cè)量浮筒外，信號(hào)前放模塊安裝于浮筒內(nèi)，接收水聽器通過導(dǎo)線與信號(hào)前放模塊連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)安裝于座底式水密電子艙內(nèi)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)置于岸上測(cè)量機(jī)房，信號(hào)前放模塊連接通過導(dǎo)線與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的水下節(jié)點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)通過光纖連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)硬盤實(shí)時(shí)記錄全部數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置，其特征在于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)由前端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)水下節(jié)點(diǎn)和后端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)組成，前端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)水下節(jié)點(diǎn)與后端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)的岸上節(jié)點(diǎn)之間通過光纜接通；其中前端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)水下節(jié)點(diǎn)由抗混疊濾波電路，A/D轉(zhuǎn)換電路和電/光轉(zhuǎn)換電路順序連接而成，后端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)岸上節(jié)點(diǎn)由光/電轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)打包組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式水下噪聲測(cè)量裝置，其特征在于信號(hào)前放模塊由信號(hào)放大和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK203981270SQ201420434247
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】龔浩亮, 段文海, 馬小勤, 邢超 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司七五○試驗(yàn)場(chǎng)