[發明專利]具有超寬覆蓋指向性的多線陣組合聲基陣

有效

• 申請號: 200710144562.3
• 申請日: 2007-11-06
• 公開（公告）號: CN101149434A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 周天;李海森;么彬;魏玉闊;陳寶偉;劉文政;劉曉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S7/523
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種測量裝置，具體地說是一種聲基陣。

(二)背景技術

多波束測深系統是當前用于獲取水下地形信息的最主要設備之一，寬覆蓋測量是系統最重要的性能指標之一，它決定了測繪效率，從而影響測繪周期、成本等。多波束測深系統的工作原理是利用聲基陣發射和接收超聲波探測脈沖信號，基于接收到的水底散射聲信號利用信號處理手段估計出海底的地形、甚至地貌信息。多波束測深系統實現超寬覆蓋測量的最關鍵之處在于聲基陣的指向性，超寬覆蓋的測量指標對應要求聲基陣的超寬覆蓋指向性。現有的多波束測深系統多采用以下幾種聲基陣形式：(1)收發合置的平板陣；(2)收發合置的弧形陣；(3)交叉布放的發射弧形陣和接收直線陣；(4)交叉布放的發射直線陣和接收弧形陣；(5)收發分置“U”形陣；(6)平行布放的收發分置多線陣；(7)交叉布放的收發分置線陣。其中：(1)的缺點為無縱搖補償、ping率低、接收波束形成實時橫搖補償復雜，如SeaBeam1185；(2)的缺點為無縱搖補償、基陣工藝復雜，如EM950；(3)的缺點為發射指向性難以超寬，如SeaBat8125；(4)的缺點為單條線陣發射，在系統指標“覆蓋扇面”和“探測距離”間存在矛盾，如SeaBat8111；(5)的缺點為基陣工藝復雜、尺寸大、成本高，如Fansweep?Coastal；(6)的缺點為接收陣分辨力低，如Fansweep?20；(7)的缺點同(4)，如EM3000。并且上述幾種聲基陣，除了(5)、(6)以外，還存在著一個共性的缺點：隨著覆蓋扇面的展寬，聲基陣發射的探測聲波能量也隨之減弱，這不僅不利于回波時變增益控制(TVG)，而且給系統實現超寬覆蓋探測增加了難度。

(三)發明內容

本發明的目的在于為多波束測深系統提供一種具有超寬覆蓋指向性、工藝簡單、低成本、重量輕、便于攜帶的具有超寬覆蓋指向性的多線陣組合聲基陣。

本發明的目的是這樣實現的：每個組合聲振包括N、N≥2條發射線陣和一條接收線陣，每條線陣由間距均勻的一組傳感器組成，N條發射線陣平行放置，每條發射線陣輻射面的法線方向與組合聲基陣面的法線方向存在一定夾角α_n、其中n＝1，2，Λ，N，接收線陣與發射線陣垂直。

本發明還可以包括：

1、兩個此組合聲陣基陣，呈“V”型布放。

2、每條發射線陣輻射面的法線方向與組合聲基陣面的法線方向存在一定夾角α_n的范圍優化取為[-45°，45°]，并滿足α_n+1-α_n＝(θ_n+1+θ_n)/2、其中n＝1，2，Λ，N-1。

3、每個基陣與水平面的夾角β的范圍優化取為[35°，45°]。

4、每條發射線陣的工作參數滿足f₁＞f₂＞Λ＞f_N，θ₁＞θ₂＞Λ＞θ_N。

本發明克服了單線陣發射時，存在的“覆蓋扇面”和“探測距離”之間的矛盾；克服了弧形陣、“U”形陣等陣形設計加工上的高成本、高工藝復雜度、大尺寸不利于便攜式安裝等缺點；克服了探測聲波能量隨覆蓋扇面的展寬而減弱的缺點。

本發明的優點是：利用多條線陣組合，實現聲基陣的超寬覆蓋指向性，該發明工藝簡單、成本低、重量輕。在多波束測深系統中為了進一步提高覆蓋扇面，可以使用兩個此組合基陣，呈“V”型布放，每個基陣與水平面的夾角β可根據應用情況而恰當選擇，并優化選擇每條發射線陣的工作參數f₁＞f₂＞Λ＞f_N，θ₁＞θ₂＞Λ＞θ_N，可以降低TVG范圍，并且可以提高外側海底回波能量，有利于超寬覆蓋指標的實現。

(四)附圖說明

圖1單條線陣(發射或接收)結構示意圖；

圖2一種具有超寬覆蓋指向性的多線陣組合聲基陣結構示意圖；

圖3“V”型布放的兩個組合聲基陣。

(五)具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：