智能深水应答器制造技术

本发明专利技术提供了一种新型智能深水应答器，它是由水声信号处理单元１、连接水声信号处理单元１的电源管理单元２、外部接口５、声学换能器３和释放机构４五部分组成，水声信号处理单元１包括设置在底板９上的水声信号处理声学部分６、功放部分７和电容部分８；电源管理单元２包括电源板１０和电池１１，电源板１０连接电池１１通过底板９连接各个用电单元。本发明专利技术具有自校阵、自检、自释放、低功耗、耐高压、高可靠性、易操作等功能和特点，可以用于对水声收／发机发出的询问信号进行应答，并接收、执行和回复某些特定的水声遥控指令，实现长基线系统的定位导航功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水声测量设备，具体涉及一种用于水下目标定位和导航的水声测量设备。
技术介绍
就目前的技术而言，水声定位技术仍然是水下目标定位导航的主流。在海底布设三个以上的水声应答器，构成一定的几何形状，各应答器(基元)的坐标位置要进行精密测量，各基元间的间距可以与海深比拟，被测定的载体一般位于应答器布放的范围内，通过对应答器的询问，测定应答器应答信号的时延或时延差来确定自身位置，从而实现导航定位的功能。这就是长基线(LBL)水声定位系统的原理，由于长基线水声定位系统定位精度高，可靠性好，因而得到广泛的应用。水声应答器是长基线水声定位导航系统的重要组成部分，但受耐压壳体、换能器工艺、信号处理手段等因素限制，国内生产的应答器普遍存在功能单一、水声作用距离短、可控性差等缺点。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于水下目标定位和导航的水声测量设备。本专利技术的目的是这样实现的它是由水声信号处理单元1、连接水声信号处理单元1的电源管理单元2、外部接口5、声学换能器3和释放机构4五部分组成，水声信号处理单元1包括设置在底板9上的水声信号处理声学部分6、功放部分7和电容部分8；电源管理单元2包括电源板10和电池11，电源板10连接电池11通过底板9连接各个用电单元。本专利技术还有这样一些结构特征1、所述的水声信号处理声学板6由连接声学换能器3的宽带接收机12、连接宽DA转换器16的低通滤波器17、连接低通滤波器17的光藕18、连接AD转换器13的DSP15、电源芯片1和电磁继电器1、连接DSP15的DA转换器16、电源芯片2、串口芯片21和FLASH闪存20、连接光藕18的光藕后级电路19组成。2、所述的功放部分7接收电路的输出通过底板9连接声学部分6的宽带接收机12的输入端，声学部分6的DA后级放大电路的输出通过底板9连接功放部分7的发射电路的输入端；3、所述的电源板10由电源芯片A31电源芯片B32电源芯片C34、电磁继电器2及晶体三级管35组成，电磁继电器2的开关连接单片机14，电源芯片A31连接单片机14，电源芯片B32连接宽带接收机12，电源芯片C34连接光藕后级电路19和晶体三极管35；4、所述的声学换能器3由高频换能器和低频换能器组成，高频换能器的正负极接功放板7的高频发射/接收电路，低频换能器的正负极接功放板7的低频发射电路；5、所述的释放机构4由连接单片机14的电机36和释放钩37组成；6、所述的外部接口5主要包括一个12芯的水密接头38，电磁继电器3和串口芯片21，串口芯片21连接DSP15与PC机。本专利技术的水声信号处理单元1包括水声信号处理声学板6、功放板7、电容板8和底板9，其中声学板6、功放板7和电容板8分别通过一对96管脚的接插件固定在底板9上。通过底板9的连接，功放板7接收电路的输出接到声学板6的宽带接收机12的输入端，声学板6的DA后级放大电路的输出接到功放板7的发射电路的输入端；本专利技术的应答器是由电池供电的，电池分为三组，分别为声学板板6、功放板7和释放机构4供电。电源管理单元2可以分为三部分，释放机构电源25、处理板电源26和功放电源27，主要包括电源板10和电池11，电源板10把电池11提供的电能转换为应答器工作所需的电源，通过底板为各个用电单元供电；声学换能器3由高频换能器和低频换能器组成，用于接收和发射水声信号。高频换能器的正负极接功放板7的高频发射/接收电路，低频换能器的正负极接功放板7的低频发射电路；释放机构4由电机36和释放钩37组成。释放机构4的开启与关闭都受单片机14控制，单片机14根据释放机构反馈信号判断电机旋转的位置；外部接口5主要包括一个12芯的水密接头38，电磁继电器3和串口芯片21。通过串口芯片21可以实现应答器的DSP15与PC机相互通信，同时应答器值班电路的上电与下电也是通过接口5来完成，利用接口5还可以给应答器充电。本专利技术的有益效果有1、可以接收询问声信号并回复应答信号，与水声收/发机配合实现水声测距和导航定位作业；2、可以向海底其它应答器发出测阵询问声信号并将测距数据等信息传送至水声收/发机，从而使系统能实现快速自校阵功能；3、可以接收水声遥控指令，及时改变自身的工作状态，并将状态信息传送到水声收/发机和显控台。4、可通过RS-232口和PC机相连，进行系统状态检测和参数设置，并将信息回传给主机。5、两种工作模式，值班模式可长时间工作于海底，而不需要充电；工作模式可进行大量的数字信号处理，实时地响应各种控制指令，且能够实现多种复杂的工作。6、具有电量不足和漏水报警功能，大大提高了应答器的回收率。7、采用玻璃钢耐压壳体，工作深度大大提高，而且不用任何浮体，依靠本身的正浮力即可浮出水面。本专利技术不仅克服了传统应答器的缺点，达到国外同类产品指标，而且还增加了一些新功能，例如该应答器可以实现快速自校阵功能，提高定位导航的精度；通过水声遥控指令可以调整应答器参数，减小了水声环境对系统的影响。这些功能的增加提高了长基线水声定位系统的性能，因此，本专利技术为水下目标定位和导航提供了一种新型的智能应答器。附图说明图1是本专利技术智能深水应答器的总体组成示意图；图2是本专利技术水声信号处理单元的结构框图；图3是本专利技术释放机构结构框图；图4是本专利技术电源管理的结构框图；图5是本专利技术外部接口结构框图；图6为本专利技术DSP外围电路图；图7为本专利技术单片机的外围电路；图8为本专利技术D/A后级电路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术各个部分的构造和工作流程进行详细的说明结合图1，本专利技术是由水声信号处理单元1、连接水声信号处理单元1的电源管理单元2、外部接口5、声学换能器3和释放机构4五部分组成，其特征是水声信号处理单元1包括设置在底板9上的水声信号处理声学部分6、功放部分7和电容部分8；电源管理单元2包括电源板10和电池11，电源板10连接电池11通过底板9连接各个用电单元。结合图2-5，水声信号处理声学板6由宽带接收机12、AD转换器13、DSP15、DA转换器16、低通滤波器17、光藕18、光藕后级电路19、FLASH闪存20、串口芯片21、单片机14、电源芯片1、电源芯片2和电磁继电器1组成。声学换能器3接收到的水声信号送入宽带接收机12，经滤波放大后送入单片机14的片内AD中，将模拟信号转换成为数字信号，单片机14对该数字信号进行处理，如果接收到的信号是水声收/发机对该应答器下达的指令，则单片机14进行相应的动作。DSP15在值班时是没有上电的，只有单片机14收到上电指令后，才控制电磁继电器1使DSP上电，应答器进入工作状态。宽带接收机12送来的模拟信号经过AD转换器13转换成为数字信号送入到DSP15中进行处理，如果需要应答器发出声信号，则DSP15产生数字信号，经DA转换器16转换成模拟信号，再经低通滤波器17、光藕18及光藕后级电路19驱动功放，使换能器发出声信号。FLASH闪存20是用来存储程序源代码，在DSP15上电后将程序导入到DSP15的存储区中。串口芯片21是用来实现DSP15与PC机之间的通信。电源芯片1和电源芯片2是分别为单片机14和DSP15供电。本专利技术工作带宽宽，所以功放板7采用高低频分别匹配的原则，将整个工作带宽划分成两个频带高频和低频，通过高、低频两套功率放大和匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能深水应答器，它是由水声信号处理单元（１）、连接水声信号处理单元（１）的电源管理单元（２）、外部接口（５）、声学换能器（３）和释放机构（４）五部分组成，其特征是：水声信号处理单元（１）包括设置在底板（９）上的水声信号处理声学部分（６）、功放部分（７）和电容部分（８）；电源管理单元（２）包括电源板（１０）和电池（１１），电源板（１０）连接电池（１１）通过底板（９）连接各个用电单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁国龙，王燕，王大宇，张光普，付进，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]