[實(shí)用新型]便攜式多波束測深儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620166963.X
• 申請日: 2006-12-31
• 公開（公告）號: CN201007741Y
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海森;周天;朱志德;張宏宇;么彬;樊世斌;李思純;魏玉闊;陳寶偉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08;G01B15/00
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 祖玉清

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及探測領(lǐng)域，具體涉及的是一種多波束測深儀。

(二)背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人類的活動空間已經(jīng)基本上達(dá)到了世界的每一個角落。由于地球上70％以上的面積都被水體覆蓋，其中包括海洋、江河湖泊和水庫等，因此很多科學(xué)和工程領(lǐng)域都涉及到對水下地形的測量，例如水下施工、港口建設(shè)、航道測量等。

國外從上個世紀(jì)中期就開始研制水下地形探測設(shè)備，經(jīng)過幾十年的發(fā)展更迭，從開始的單波束測深儀，到后來的多波束測深儀，已形成了系列化的產(chǎn)品以滿足用戶的不同需求。而在國內(nèi)，目前能夠查閱到的關(guān)于水下地形探測設(shè)備的資料、專利以及產(chǎn)品，涉及的基本都是單波束測深儀(單頻或雙頻)。這種原型誕生于上個世紀(jì)50年代的測深儀的出現(xiàn)曾經(jīng)為人類開發(fā)利用海洋和江河湖泊帶來極大的便利，但在今天，它們的缺陷已大大限制了我國社會日益頻繁的水事活動。

單波束測深儀的工作原理為：向測量船正下方發(fā)射探測超聲波，通過測量發(fā)射與接收聲波之間的時間差來測量水深。單波束測深儀的根本缺陷在于，每次只能給出測量船正下方的水深，因此只能實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)-線”測量，在大面積測量時效率很低。另外，為了避免測量船縱、橫搖的影響，單波束測深儀要求比較寬的波束(通常在±10°左右)，這也導(dǎo)致測量精度較低。由于上述這兩方面的限制決定了單波束測深儀已經(jīng)不適合當(dāng)前繁多水事活動迫切需求。

多波束測深理論是上個世紀(jì)八十年代初提出的，其將傳統(tǒng)的“點(diǎn)-線”測量，擴(kuò)展為“線-面”，從而極大地提高了測量效率。由于多波束測深儀采用了預(yù)成多波束技術(shù)，因此波束角都相對較窄，再加上先進(jìn)的新好處理方法，可以大大提高的測量精度。

由于我國的水下地形測量技術(shù)與設(shè)備的研制大大落后于西方國家，因此目前國內(nèi)所適用的多波束測量設(shè)備主要以進(jìn)口國外的水下地形探測設(shè)備為主，然而這些設(shè)備價格昂貴，并且安裝、使用和維護(hù)等多有不便，種種客觀事實(shí)清楚表明了我國對便于安裝、使用的低成本水下地形探測設(shè)備的強(qiáng)烈需求。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以便利的攜帶到不同水域進(jìn)行水下地形測量的低成本、高效率、便于安裝和使用的便攜式多波束測深設(shè)備。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：它包括水上控制處理分機(jī)1、收發(fā)合置換能器陣2和收發(fā)轉(zhuǎn)換電路3，所述的水上控制處理分機(jī)1由工控機(jī)8、可編程信號源4、信號發(fā)射系統(tǒng)5、信號調(diào)理系統(tǒng)7、信號采集與處理系統(tǒng)6、顯示器9、海量存儲器10和輔助測量設(shè)備接口11組成；其中，工控機(jī)8、可編程信號源4、信號發(fā)射系統(tǒng)5與收發(fā)轉(zhuǎn)換電路3依次電信號連接；收發(fā)轉(zhuǎn)換電路3與信號調(diào)理系統(tǒng)7、信號采集與處理系統(tǒng)6、工控機(jī)8、海量存儲器10依次電信號連接；信號采集與處理系統(tǒng)6與輔助測量設(shè)備接口11電信號連接；工控機(jī)8與顯示器9之間電信號連接；收發(fā)轉(zhuǎn)換電路3與換能器陣2之間電信號連接。

本實(shí)用新型還有這樣一些特征：

1、所述的可編程信號源4由數(shù)字信號處理器DSP13、總線控制器1?2、數(shù)模變換器14和波形整形電路15組成；其中，總線控制器12、DSP13、數(shù)模變換器14與波形整形電路15依次電信號連接；

2、所述的信號采集與處理系統(tǒng)6由總線接口控制器16、高速存儲器17、中央邏輯控制器24、模數(shù)變換器25、自動增益控制器26、數(shù)據(jù)采集DSP23、數(shù)據(jù)處理DSP1、數(shù)據(jù)處理DSP2、數(shù)據(jù)處理DSP3、數(shù)據(jù)處理DSP4和輔助設(shè)備數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制DSP20組成；其中，總線接口控制器16與高速存儲器17、中央邏輯控制器24之間依次電信號連接；總線接口控制器16又與輔助設(shè)備數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制DSP20、輔助測量設(shè)備接口11之間依次電信號連接；輔助設(shè)備數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制DSP20與中央邏輯控制器24電信號連接；數(shù)據(jù)采集DSP23、數(shù)據(jù)處理DSP1、數(shù)據(jù)處理DSP2、數(shù)據(jù)處理DSP3、數(shù)據(jù)處理DSP4與高速存儲器17之間電信號連接；數(shù)據(jù)采集DSP23、模數(shù)變換器25、自動增益控制器26之間電信號連接；同時數(shù)據(jù)處理DSP1、數(shù)據(jù)處理DSP2、數(shù)據(jù)處理DSP3和數(shù)據(jù)處理DSP4構(gòu)成并行處理網(wǎng)絡(luò)；

3、所述的收發(fā)合置換能器陣2是由等間距多通道換能器組成的均勻線陣，安裝方式采用船底龍骨固定或船舷懸掛。

本實(shí)用新型利用多通道收發(fā)合置換能器陣和預(yù)成多波束技術(shù)，解決了一個測量周期內(nèi)得到多個水深數(shù)據(jù)(21個)問題，大大提高測量效率；利用回波信號的能量中心檢測大大提高了測量的精度；利用先進(jìn)的信號處理器和大規(guī)模進(jìn)程電路使得系統(tǒng)具有體積小、重量輕、便于安裝和使用的特點(diǎn)。