[发明专利]一种海底地球物理勘探用仪器的时钟同步设备及方法

摘要

一种海底地球物理勘探用仪器的时钟同步设备及方法，主要应用于海底探测仪器的时钟同步。其只需一台水声发射装置，即可同步水声通信距离范围内所有的带有水声装置海底探测仪器；通过带有原子钟的发射仪器，再设定一定的时间间隔多次发射水声信号，海底探测仪器在约定时间打开接收装置，并保存接收数据；回收海底仪器后，利用上位机对海底探测仪器采集到的多次水声信号接受时间进行精确计算，得到仪器内部时间的偏差，进而对仪器数据进行校正，达到高精度时钟同步采集的目的。

主权项

1.一种海底地球物理勘探用仪器的时钟同步设备，其主要包括GPS模块①、原子钟②、单片机③、功率放大电路④、匹配电路⑤和水声换能器⑥，GPS模块①，其用于在陆地上给水声发射装置对钟，通过GPS模块的PPS信号得到准确的时钟整秒信号，为水声发射装置设置初始的高精度时间信号；原子钟②，其用于对钟完成后，在水下或者无GPS信号时，通过自身的原子钟产生高精度的时钟信号；单片机③是整台水声发射装置的微控制器，其用于接收GPS模块的PPS信号，并通过原子钟产生连续的高精度时钟信号，控制发射装置一定时间发射一次水声同步信号；功率放大电路④，其用于将单片机产生的一定频率脉冲信号进行功率放大，功率放大电路采用D类功率放大电路；匹配电路⑤，其用于与水声换能器的负载进行阻抗匹配，发射电路用到升压变压器来藕合负载；水声换能器⑥，其用于把声能和电能进行互相转换，利用晶体压电陶瓷的压电效应或铁镍合金的磁致伸缩效应来进行工作的，利用电致伸缩效应和压电效应来产生和接收超声波；功率放大电路④用于将单片机产生的12KHZ频率脉冲信号进行功率放大；功率放大电路采用IRFP250功放管；其中使用一台带有原子钟的水声发射装置，设定一定的时间间隔多次发射水声信号，海底探测仪器在约定时间打开接收装置，并保存接收数据；回收海底仪器后，利用上位机对海底探测仪器采集到的多次水声信号接受时间进行精确计算；海底探测仪器和水声发射装置都投放完成后，在水声发射装置海底探测仪器相对位置不变的情况下，水声发射装置设定一定的时间间隔发射多次12KHZ水声信号，海底探测仪器在约定时间接收信号并保存；回收海底仪器后，利用上位机对海底探测仪器采集到的多次水声信号接受时间进行精确计算，得到仪器内部时间的偏差，进而对仪器数据进行校正；其以发射信号的持续时间为计算窗口，对接收信号逐个采样点后移，进行频谱分析，确定有效信号的位置，得到接收时间的精确值。