[发明专利]一种用于流体在线监测成像的声纳镜装置

说明书

技术领域

 本发明是在回顾声纳技术发展简史的基础上，研发的一种用于流体在线监测成像的声纳镜装置，属于声纳技术检测中用于封闭容器内物料的在线成像技术创新领域。

背景技术

当今世界已进入了飞速发展的信息时代,通信是这一进程中发展最为迅速进步最快的行业，陆地和空中通信领域包括的两个最积极、最活跃和发展最快的分支Internet网和移动通信网日臻完善,而水中通信的发展刚刚崭露头角.有缆方式的信息传输由于目标活动范围受限制、通信缆道的安装和维护费用高昂以及对其它水域活动可能存在影响等缺点,极大地限制了它在水域环境中的应用，另外由于在浑浊、含盐的水域中光波、电磁波的传播衰减都非常大,即使是衰减最小的蓝绿光的衰减也达到了40dB/km,因而它们在水中的传播距离十分有限,远不能满足人类在水域活动的需要.在非常低的频率(200Hz以下),声波在水域中却能传播几百公里,即使20kHz的声波在水中的衰减也只有2—3dB/km,因此水下通信一般都使用声波来进行通信.而在这个频率范围内,声波在水中(包括海水)的衰减与频率的平方成正比,声波的这个特性导致了水下声信道是带宽受限的.采用声波作为信息传送的载体是目前海中实现中、远距离无线 通信的唯一手段。

对比文件：申请(专利)号 CN201410209162.6一种水下声学视频成像装置；申请 (专利)号 CN201410167065.5一种被动声纳阵列信号仿真中的海洋信道仿真方法；申请(专利)号CN201410166921.5一种开放式阵列信号的仿真方法；在仔细分析了上述发明内容后，感觉其还是缺少新颖性介绍及不足，别说本行业的普通技术员按照公开内容能够理解，不能够根据公开内容直接地、毫无疑义地确定的内容来复制，而本发明是在回顾声纳技术发展简史的基础上的进一步创新，明确、清晰地介绍了“一种用于流体在线监测成像的声纳镜装置”， 主要作用于封闭容器内物料的在线成像技术，参考文件：声纳技术及其应用专题 35卷(2006年)12期。

发明内容

声纳系统一般是由发射机、换能器(水听器)、接收机、显示器和控制器等几个部件组成，发射机用于产生需要的电信号,以便激励换能器将电信号转变为声信号向水中发射,水听器接收后又将其转变为电信号，电信号经接收机放大和各种处理,再将处理结果反馈至控制器或显示系统，最后根据这些处理的信息可测出目标的位置,判断出目标的性质等,从而完成声纳的使命,这是常见的“主动声纳”工作原理.还有“被动声纳”和“主、被动综合声有益效果，“被动声纳”是利用目标辐射的声波,因此声波在水域中只是单程传播,系统的核心部件是用来测听目标声波的水听器。

综合声纳系统在水下声学通信信道两端都有发射换能器和接收换能器，声纳的水上部分都是以电子计算机为中心的数据采集、处理、图像显示等设备,水下部分则是水声换能器(或基阵) 水声换能器是声纳系统的重要部件，根据工作状态的不同可分为两类:一类称为发射换能器,它将电能转换为机械能,再转换为声能；另一类称为接收换能器,它将声能转换为机械能,再转换为电能，实际应用中的水声换能器兼有发射和接收两种功能，现代声纳技术对水声发射换能器的要求是:低 频、大功率、高效率以及能在深海中工作等特性。

而本设计的是应用于工业容器、反应器、搅拌器等极近距离的非均相性状的检测控制装置，简单地说,是让接收机或已知或估计出发射机的载频频率和相位信息来进行解调处理,而非相干通信接收机一般不需要知道发射机载频的相位信息,根据水下信道传播的特性,信号的频率成分包含在其原始信号的带宽中,而信号的幅度和相位由于混响的作用在空间和时间域上变化很大,因此多频移键控调制(量子)创意成了非相干调制方案选择。

系统使用不同的音频（量子）脉冲来表示数字信息，在接收端判断是哪个音频（量子）被发送,是基于窄带滤波器的输出端的能量检测原理，我公司根据水声量子学的研究发现用低频声波传递信号,对于远距离目标的定位和检测有着明显的优越性,因为低频声波在水域中传播时,被水吸收的量子数值比高频声波量子要低,故能比高频声波传播更远的距离,这对增大探测范围非常有益，对于主要作用在工业容器、反应器、搅拌器等极近距离的非均相性状的检测控制中，克服了多途干扰、时域和多普勒扩展、时变衰落,重点解决了水声通信中的问题，应用在工业容器、反应器、搅拌器等极近距离的非均相性状的成像，方便检测控制。

有益效果

具有流场动态测量能力，能够测量流场的水平流速分层及垂直流速分层；具有液面测量能力；