[实用新型]一种测量水下声源声场特性的离散阵列

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及一种测量水下声源声场特性的离散阵列。

背景技术

进入21世纪后，各国海军根据自身需求加强了对未来海军发展战略的论证，提出未来几十年海军装备建设的发展途径和设想，声呐系统成为重要的组成部分。从第二次世界大战开始到现在，潜艇声呐系统进入高速发展时期，我国目前已有多种水面舰和潜艇投入装备使用。这些舰艇均装备了不同类型的声呐装备，在探潜、测深、避障、探雷等方面起重要作用。舰壳声呐通过发射声波，并根据反射声波的时间延迟、方位和强度等信息实现对目标的识别和探测。因此在潜艇声呐投入到实际的应用中之前，需要对潜艇声呐的重要声学性能如声源级、指向性或波束角等指标进行测量校准。

传统的发射声源级和指向性测量方法是在实验室大水池中安装吸声尖劈来模拟海洋环境进行测量。然而近年来舰艇装备的水下探测声呐向着大尺寸、大功率的方向发展，在对其远场性能进行测量评价时，往往受到水下空间大小的限制。为解决上述声呐校准中存在的问题，引入一种新的水声测量技术——近场测量法。但是舰艇声呐系统在装备后，会受到船体本身结构的影响，声呐系统在安装过程中性能也会发生变化、声呐阵元的性能随工作温度、深度也会发生改变，为了更准确、实时掌握舰船声呐装备的性能，必须在实船状态下对声呐系统进行性能检测。在国内，目前尚无实船声呐的校准和测量技术，无法真实地评价舰船声呐的性能，对声呐装备的验收依靠对潜艇目标的探测距离确定，受环境因素的干扰较多。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有设备无法满足实船声呐的校准和测量无法真实地评价舰船声呐性能的问题，基于近场测量法原理提出一种测量水下声源声场特性的离散阵列。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括水密罐、电池组、网线、电源控制电路板、放大电路总电路板、放大电路板、多通道采集存储传输电路板、炭纤维杆、聚氨酯和水听器线性阵列。所述的电池组与水密罐底部的四个第一定位孔通过螺栓固定；放大电路总电路板固定设置在电池组顶部，多通道采集存储传输电路板固定设置在放大电路总电路板顶部；放大电路总电路板的正反面各设有n个用于插放放大电路板的插孔，n≥16；放大电路总电路板上还设有用于将水听器振源接入放大电路板的插孔；放大电路板用杜邦线与多通道采集存储传输电路板上的滤波电路板相连；多通道采集存储传输电路板上的基于FPGA的多通道采集存储电路板通过杜邦线与电源控制电路板相连；多通道采集存储传输电路板上设有与基于FPGA的多通道采集存储电路板网络通信的网线接口；水密罐的上盖设有连接网线一端的水密接口，网线另一端插入网线接口；多通道采集存储传输电路板上设有电池插孔，电池组插入电池插孔；电源控制电路板安放在水密罐上盖，通过杜邦线与多通道采集存储传输电路板的电池插孔电连接，控制电池组的开关；水密罐的上盖装有吊环螺钉；k个水听器线性阵列沿水密罐周向均布，每个水听器线性阵列包括炭纤维杆和线性排布的四个水听器振源，k≥6，n＞2k；所述的炭纤维杆上开设等距布置的五个圆孔，外侧的四个圆孔插入四个水听器振源，最内侧的圆孔将四个水听器振源的线引出与八芯电缆一端相焊接，电缆每两芯分别连接一个水听器振源的正负极；电缆的另一端通过水密罐底部的水密头进入水密罐中，且电缆的另一端每两芯做成插头接入对应的一个放大电路板中；炭纤维杆的所有空隙用聚氨酯填满，电缆的焊接处埋入聚氨酯中；水密罐通过螺钉固定在圆柱钢板顶面，夹具通过螺钉固定在圆形钢板底面；所述夹具的两侧开设有三对通孔，其中两对通孔的中心距与炭纤维杆的外径相等；测试状态下，炭纤维杆沿圆柱钢板径向设置，夹具的一对通孔内设置一个螺栓将水听器线阵固定。

所述的水听器振源采集船体声呐发出的信号，经过放大电路板将信号放大后，传给滤波电路板滤掉高频信号，再通过AD转换电路将模拟信号转换成数字信号后传入基于FPGA的多通道采集存储电路板中进行处理，最后经过以太网控制器将信号传输到电脑；放大电路板、AD转换电路、基于FPGA的多通道采集存储电路板和太网控制器均与电源控制电路板连接，都由电池组提供电压。

所述水密罐底部的四个第二定位孔分别与一个第一长杆螺丝的底部螺纹连接，放大电路总电路板与四个第一长杆螺丝顶部的螺纹孔均通过螺栓连接；多通道采集存储传输电路板与四个第二长杆螺丝顶部的螺纹孔均通过螺栓连接，四个第二长杆螺丝的底部与水密罐底部的四个第三定位孔分别通过螺纹连接。

所述的电池组为两个。

所述的电源控制电路板设有工作档位、停止档位和充电档位。