[发明专利]一种同步式自容水听器水声信号采集系统及工作方法

说明书

本发明涉及一种同步式自容水听器水声信号采集系统及工作方法，所述系统包括电磁感应耦合模块、自容水听器、电磁感应同步电缆和海水接触端子；电磁感应耦合模块包括湿端和干端，湿端位于自容水听器的水密舱外，包括能够打开和闭合的磁环，磁环上绕有感应线圈；干端位于自容水听器内部，包括调制解调模块、时钟模块和基准频率产生模块；干端和湿端之间通过水密电缆连接；电磁感应同步电缆顺序穿过各湿端中的磁环，电磁感应同步电缆的两端与海水接触端子相连，形成回路。所述系统利用电磁感应耦合同步模块、电磁感应同步电缆和海水接触端子实现自容水听器之间的同步采集。

技术领域

本发明属于海洋探测设备领域，涉及一种同步式自容水听器水声信号采集系统及工作方法。

背景技术

当水声信号被不同空间位置的水听器接收并被同步采集后，使用阵列信号处理方法可以获得空间增益，这将有利于水下目标的检测、测向和定位等应用。此外，海洋噪声的空间相关分析和垂直指向性分析等也依赖于不同空间位置水声信号的同步采集。

为了实现同步水声信号采集，目前通常采用以下两大类的解决方案：

(1)集中式采集系统。集中式采集系统中存在一个中央采集单元，各个水听器通过电缆与中央采集单元相连。该方案的优点是各个水听器通道之间的同步性可以得到有效保证。缺点是整个方案的实现较为复杂，由于存在大量电缆导致实际布放较为不便。虽然目前存在充油阵和毛发阵等更为紧凑的水听器安装方式，但是也导致随着阵列长度的增加，系统的体积变得更为庞大，一般需要配备专用绞车。此外，由于该方案中的所有水听器信号均在中央采集单元采集，一旦中央采集单元产生故障，有可能导致所有通道的水听器信号采集失败。

(2)分布式采集系统。分布式采集系统中，每一个采集节点(自容水听器)均包含水听器、时钟、电源、存储和采集部分，可以单独完成水声信号采集任务。分布式采集系统需要解决的关键问题是各个采集节点之间的时钟存在漂移，导致同步性失效。目前存在以下几种解决方案，一是利用原子钟的方法：在各个采集节点使用高精度的原子钟来保证各个采集节点的同步性。目前已经开展了小范围的应用。在应用中也暴露出了一些问题，首先是每次开机前原子钟需要经过一段较长时间的驯服才能达到稳定状态，影响了其简便性。其次是限制于目前芯片级原子钟的性能稳定性，在一段时间后各个原子钟之间仍然会出现一定时间漂移。最后原子钟的价格较为昂贵，也影响了其更进一步大规模应用。第二种是使用北斗卫星信号，通过塑包钢缆电磁感应耦合方式实现声信号的同步采集。由于标体本身静音以及海上安全性需要，更多的水听器需要通过潜标形式布放，此时就没有办法使用北斗信号。此外，塑包钢缆本身较重，如果阵列长度太长，会造成实际布放较大的困难。此外还有光同步的方法，该方法同步精度较高，但是如果系统布放于近海浑浊水的地方，或者单个采集节点的姿态偏差太大导致无法有效接收光信号，就会导致系统同步精度降低。

发明内容

为克服现有系统的存在问题，本发明提供了一种同步式自容水听器水声信号采集系统。所述系统利用电磁感应耦合同步模块、电磁感应同步电缆和海水接触端子实现自容水听器之间的同步采集。

本发明是通过如下技术方案来实现的:

一种同步式自容水听器水声信号采集系统，所述系统包括电磁感应耦合模块、自容水听器、电磁感应同步电缆和海水接触端子；

电磁感应耦合模块包括湿端和干端，湿端位于自容水听器的水密舱外，包括能够打开和闭合的磁环，磁环上绕有感应线圈；干端位于自容水听器内部，包括调制解调模块、时钟模块和基准频率产生模块；感应线圈与调制解调模块相连，调制解调模块与时钟模块和基准频率产生模块相连，时钟模块与上位机相连，能够实现时间信息获取，时钟模块和基准频率产生模块与自容水听器的采集模块相连，干端和湿端之间通过水密电缆连接；

电磁感应同步电缆顺序穿过各湿端中的磁环，电磁感应同步电缆的两端与海水接触端子相连，形成回路。