[发明专利]宽频水声换能器收发响应自动平坦化装置、方法及系统

说明书

本发明公开一种宽频水声换能器收发响应自动平坦化装置、方法及系统。装置包括信号发生器、功率放大器、换能器、回波散射球、信号接收单元和处理器；信号发生器用于产生一个宽频脉冲信号以及宽频校正信号；功率放大器用于放大号发生器产生的信号的功率；换能器用于电‑声转换功率放大器发送的宽频脉冲信号和回波声信号；回波散射球，位于换能器设定距离的位置上，用于反射回波信号；换能器用于发送宽频脉冲信号和接收回波散射球反射的回波信号；处理器，通过信号接收单元与换能器连接，用于将接收的回波信号和回波散射理论值进行处理，得到宽频校正信号。采用本发明的装置、方法及系统能够实现换能器的发送接收宽频响应曲线的自动平坦化功能。

技术领域

本发明涉及换能器收发领域，特别是涉及一种宽频水声换能器的收发响应自动平坦化装置、方法及系统。

背景技术

使用宽频回波信号可以提高回波散射图的距离分辨率，提高对水下目标进行识别的精度，以及分析目标的个体大小。以上这些宽频回波信号的优点是建立在对目标的回波散射特征进行精确的测量的基础上。目前市场上已有许多不同类型的宽频带水声换能器，然而，由于其自身的机械品质因子原因及与之相连的系统功率放大器频率响应原因，一般其发送和接收信号响应均不平坦。无法对目标的宽频回波散射特征进行精确的测量。现有的技术在于，对换能器的频带通性能进行测试，分析换能器本身对原本平坦的发送/接收宽频信号的影响，通过信号预处理，将其进行修正。这种方法问题在于依赖厂家的换能器频带通测试参数，一般只在换能器出厂时进行一次测量。然而，换能器性能随着实际使用环境的变化以及老化等因素影响，可能参数很大的差异，对结果产生很大的影响。如果每次使用时，先对换能器性能进行测量，处理发送/接收信号，则效率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种水声换能器的收发响应自动平坦化装置、方法及系统，能够实现换能器的发送接收宽频响应曲线的自动平坦化功能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种宽频带水声换能器的收发综合响应自动平坦化装置，所述装置包括信号发生器、功率放大器、换能器、回波散射球、信号接收单元和处理器；

所述信号发生器用于产生一个宽频脉冲信号以及宽频校正信号；所述功率放大器用于放大所述信号发生器产生的信号的功率；所述换能器用于电-声转换所述功率放大器发送的宽频脉冲信号和回波声信号；所述回波散射球，位于所述换能器设定距离的位置上，用于反射回波信号；所述换能器用于发送宽频脉冲信号和接收所述回波散射球反射的回波信号；处理器，通过信号接收单元与换能器连接，用于将接收的回波散射球的回波信号和回波散射球的回波散射理论值进行处理，得到宽频校正信号。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种宽频带水声换能器的收发综合响应自动平坦化方法，所述自动平坦化方法包括：

获取回波散射球反射的回波信号；

对所述回波信号进行傅里叶变换，得到频率域上的信号函数值；

获取回波散射球的宽频响应曲线理论值；

根据所述信号函数值和所述宽频响应曲线理论值，得到信号差异值；

将所述信号差异值进行傅里叶逆变换，得到时间域上的函数值；

根据所述函数值对换能器发送的宽频脉冲的幅值进行校正。

可选的，所述回波信号为回波散射球前表面回波信号，或者前表面回波信号和绕球面回波信号的混合回波信号。

可选的，所述根据所述信号函数值和所述宽频响应曲线理论值，得到信号差异值，具体包括：

将所述信号函数值和所述宽频响应曲线理论值做差，得到所述信号函数值和所述宽频响应曲线理论值在相应频率上的信号差异值；