[发明专利]一种全方向声学探测声呐及探测方法

权利要求书

1.一种全方向声学探测声呐，包括全方向声学探测声呐本体、透声罩、外壳、电缆与硫化接头组成的声呐，其特征在于：所述透声罩内安装有阵子，所述外壳内分别设有滑环、电机和电路板。

2.根据权利要求1所述的全方向声学探测声呐，其特征在于：所述外壳材料可以是钛合金、不锈钢或塑料。

3.根据权利要求1所述的全方向声学探测声呐，其特征在于：所述外壳采用滚花的方式，可在声呐中间外表面、外壳全部外表面，也可在外壳的任意局部位置。

4.根据权利要求1所述的全方向声学探测系统，其特征在于：所述声呐通过抱箍固定在所需位置。

5.根据权利要求1所述的全方向声学探测系统，其特征在于：所述声呐采用串口/网口可切换模式进行数据传输。

6.根据权利要求1所述的全方向声学探测系统，其特征在于：所述硫化接头可设置于所述外壳底部或侧边，但不仅限于所述外壳的底部或侧边，且所述硫化接头也可以更换为水密接插件。

7.一种全方向声学探测声呐探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：设置全方向声学探测声呐的工作参数f₀，在开发者模式下B，可配置详细的工作参数，具体包括工作频率、工作带宽、发送周期PRT、脉冲宽度T、信号类型、发射功率ρ与采样点数N，在用户模式下，仅需要配置量程R，上位机软件根据量程自行计算上述各工作参数；

步骤二：控制声呐启动工作。向全方向声学探测声呐发送启动指令后，全方向声学探测声呐开始工作，包括周期性发送声波、接收回波等。基阵匀速转动，实现对360度的扫描；

步骤三：接收阵列和接收机接收声波并进行放大、滤波、TVG补偿、模数转换；

步骤四：以声呐阵列旋转所形成的圆面圆心为原点，阵面到圆心的距离为，当发射阵在方位角为处时，发射阵的位置为

步骤五：设发射信号为CW或FM信号p(t)；

步骤六：信号在水体中传输后，返回到接收机的信号为s_r＝p(t-t₀)；

步骤七：进行傅里叶变换

步骤八：在频域进行脉冲压缩的参考信号为H(f)＝P^*(f)；

步骤九：脉冲压缩后的信号为

步骤十：上式中的幅度项|P(f)|²是一个矩形窗函数，经逆傅里叶变换后为sinc函数。即s₁(t)＝IFT(S₁(f))＝sinc(KT(t-t₀))，设在r₀处的目标强度或表征障碍物强度的量为A(r₀)，则经过上述脉冲压缩处理后，可得到r₀处信号的处理结果为

步骤十一：声波照射方向上有多个目标，则回波经处理后，为多个sinc函数的累加，根据距离与时刻的关系式，当多个目标的幅度差异不大时，在相应的时刻上取值，即可取得相应距离上目标的幅度信息；

步骤十二：设声呐扫描一周，获得在极坐标系下的图像I(r,θ)，联系之前的发射阵的位置以及相应方位角上回波信号的处理结果，可得下列关系式：

步骤十三：由此可得到图像与声呐信号的关系式为

步骤十四：直角坐标系与极坐标系的转换关系为

步骤十五：处理步骤完成后，表示发射阵旋转一周，此时获得了声呐扫描一周所得到的图像。