[实用新型]基于三维正交阵的水下探测路径声速测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及声速测量的技术领域，尤其是指一种基于三维正交阵的水下探测路径速度测量装置。

背景技术

海水声速，即声波在海洋中的传播速度，它不仅是水声学研究中的一个重要参数，而且越来越明显地被列为海洋学的基本要素之一。水声探测是获取海洋信息的基本手段，其中水下目标定位是水声探测中的一个关键技术，它能从定位中获得水下目标的距离和方位等信息。在进行水下目标定位时，探测路径声速往往影响着最终的目标定位结果，对声速测量的不精准都会导致不精确的定位。每条探测路径上的声速都是利用一片海水区域内的声速来代替估计得到的，并且是相同的，但海水环境复杂，且受水流因素影响较大，每一条探测路径上的声速其实是不一样的，即对探测路径声速的测量是不精准的，这使得这些目标定位方法得不到很好的利用。因此，精准的水下探测路径速度测量对目标定位至关重要。

为了克服直接法和间接法存在的局限性，本实用新型使用三个两两正交的均匀线阵作为接收阵列，利用从目标反射回来的声波在三个阵列中形成的方向角间的关系，得到探测路径声速与三个旋转算子之间的关系式，然后测出出在目标和接收源之间的探测路径上声速的大小，实现了在目标定位中对水下探测路径声速的精准测量。因此，本实用新型的装置在水下探测路径声速测量中更具有实用性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的各种不足，提供一种基于三维正交阵的水下探测路径声速测量装置，实现在水下目标定位中对探测路径上声速的大小进行精确的测量。

基于三维正交阵的水下探测路径声速测量装置，包括现有处理与控制模块，其还包括发射模块、接收模块、A/D和D/A转换模块、电源模块和外设接口；处理与控制模块由一个处理器组成，并且与A/D和D/A转换模块、电源模块和外设接口相连；处理器将设置的控制参数通过D/A转换模块转换为模拟信号，从而控制发射模块，使发射模块发射指定的声波信号；同时，还能够对从接收模块传送回来并经过A/D转换模块转换后的数字信号进行处理，然后计算出精确的水下探测路径声速大小；处理器还能够将处理好的数据传送给外设接口，再通过有线接口或者无线接口传送到外部装置。

进一步地，发射模块由一个阻抗匹配电路和一个超声波发送探头组成，并且与A/D转换模块和电源模块相连；发射模块能够根据处理与控制模块发出并经过A/D转换模块转换后的指令，进行超声发射。

进一步地，接收模块由三维正交的超声波接收探头阵列组成，发射模块也自身含有阻抗匹配电路，并与A/D转换模块和电源模块相连；发射模块能够接收从目标发射回来的信号，并通过A/D转换模块传送给处理与控制模块。

进一步地，A/D转换器和D/A转换器与处理与控制模块、发射模块和接收模块相连；A/D转换器将接收模块接收到的模拟信号转换为数字信号并传递给处理与控制模块进行处理；D/A转换器将处理与控制模块发出的数字信号转换为模拟信号并传送发射模块使其发射指定的声波；

外设接口由一个有线接口和无线接口组成，并且与处理与控制模块和电源模块相连，够提供人机交互，将处理与控制模块中处理好的数据通过有线接口或无线接口传送到外部装置；

电源模块与处理与控制模块、发射模块、接收模块、A/D和D/A转换模块和外设接口相连。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、本实用新型的三维正交阵结构相比于现有技术，可以在目标定位中对水下探测路径声速进行测量，克服了直接法需要在目标位置已知情况下才能对一条路径上的声速进行测量的局限性，因此本实用新型算法在水下探测路径声速测量中更具有实用性。同时本实用新型的装置设备较直接法简单，且操作方便。

2、本实用新型的三维正交阵结构，本可以对一条探测路径上的声速进行测量，而不是像间接法测量的只是一个声速分布较均匀的海水环境中的声速，因此，在水下探测路径声速的测量中本实用新型更具实用性。同时，本实用新型不受海水环境的影响，无需对水的深度、温度和盐度进行测量，操作较直接法简便。

附图说明

图1为实例中测量装置的硬件结构模块图。

图2为实例中三维正交的超声波接收探头阵列模型图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此，需声明的是，本实用新型的内容已经在上述内容作了详细说明。以下仅仅是本实用新型的应用实例。