[實用新型]一種多波束剖面聲納信號處理裝置

無效

• 申請號: 200720103708.5
• 申請日: 2007-03-01
• 公開（公告）號: CN201043997Y
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 桑恩方;房曉明;王繼勝;郭元曦;喬鋼;卞紅雨;徐小卡;王海峰;鄧敬賢;沈政燕;李微微;趙景義;安巖
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司海洋石油工程股份有限公司哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S7/53;G01S7/524;G01S7/527;G01S15/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本實用新型涉及一種采用高速DSP(數字信號處理器)的多波束剖面聲納信號處理裝置。

背景技術

近年來隨著聲納技術的發展，對于聲納信號處理系統的大容量實時信號處理能力也提出了越來越高的要求。傳統的主動聲納信號處理系統大多采用專用的硬件結構來完成特定的數據處理任務，換能器后端直接接入數據轉換采集，數據經模數轉換后進入數字信號處理器處理。此類系統只能針對固定的換能器，并有固定的處理速度，一旦換能器變化或者處理速度要求更高，系統就無能為力了。傳統的剖面聲納多為單波束、低頻、大功率淺地層剖面聲納，該類聲納主要特點是頻率比較低，能夠剖析到較深的地層，但是對近距離高分辨率的目標分辨能力比較差。剖面聲納系統的分辨率直接與聲納信號的帶寬有關，結合具體的石油管線探測需求設計并實現一種多波束，發射信號頻率在35KHz-65KHz，帶寬為30KHz的高精度剖面聲納是一重要的研究課題。

發明內容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種可以方便地由水下遙控機器人等水下載體攜帶，能以較高的分辨率探察出海底石油管線的方位的多波束剖面聲納信號處理裝置。

為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案：一種多波束剖面聲納信號處理裝置，其特征在于：它包括水上主機，設置在水下機器人上的發射及控制DSP部分，發射信號調理部分、功率放大器、發射換能器、接收換能器、模擬信號采集傳輸部分、數據接收端口和DSP并行信號處理部分；所述發射及控制DSP部分通過纜線與所述水上主機串口連接，實時接收所述水上主機的命令，完成發射脈沖波形的產生，及實時功率控制和發射控制；所述發射信號調理部分將發射及控制DSP部分產生的模擬信號進行放大、濾波，經過隔離放大器電路隔離的輸出端，發送給所述功率放大器放大，所述發射換能器將信號進行電、機轉換后，向水下發射；所述接收換能器接收回波，并進行機、電轉換后，通過所述模擬信號采集傳輸部分轉換成數字信號，經由水密封電纜傳輸到所述數據接收端口，再經所述DSP并行信號處理部分進行數字信號處理后，通過纜線傳輸給水上主機顯示存儲。

所述發射及控制DSP部分、發射信號調理部分、數據接收端口和DSP并行信號處理部分設置在所述水下機器人的儀器艙內；所述功率放大器和模擬信號采集傳輸部分分別連接并設置在所述發射換能器和接收換能器的背部空腔內，所述功率放大器和模擬信號采集傳輸部分分別與通過水密封纜線連接所述發射信號調理部分和數據接收端口。

所述發射換能器和接收換能器均采用復合縱向振動換能器陣子，且所述發射換能器和接收換能器呈T字形固定在所述水下機器人的底部，與海底平行。

所述發射及控制DSP部分包括依次連接的光電轉換器、電平轉換器、DSP和D/A。

所述發射信號調理部分包括依次連接的模擬信號放大電路、模擬信號濾波電路和隔離放大器電路；所述信號調理部分的帶通濾波在35kHz-65kHz的頻率范圍內起伏，通帶內外的抑制比大于40dB。

所述模擬信號采集傳輸部分包括依次連接的前置放大器、信號調理器、采樣保持器、模數轉換器、可編程邏輯器件和網絡接口；模擬信號依次通過前置放大器、信號調理器、采樣保持器、模數轉換器后轉換成數字信號，再通過所述可編程邏輯器件配合網絡接口輸出。

本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本實用新型由于采用了多波束的接收換能器代替以往的單波束換能器，因此可以通過接收多波束的回波信號，進行波束形成、脈沖壓縮等算法實現對海底石油管線的方位探測。2、由于采用探測信號的頻段為35kHz～65kHz，帶寬30KHz，大大提高了系統的探測頻段，提高了系統的相對帶寬從而減小了發射及接收換能器的尺寸和重量、并且提高了系統的分辨率。3、本實用新型采用TCP/IP網絡進行水下單元與水上主機的通信，替代了以往的串口傳輸，數據傳輸率得到了很大的提高，并且接口方便。本實用新型可以廣泛用于海洋、湖泊底部管線的探測，也可用于地質和考古的探測和海深及海底沉積層的測量和分類等。

附圖說明

圖1是本實用新型結構框圖

圖2是本實用新型發射及控制DSP部分原理結構框圖

圖3是本實用新型模擬信號采集傳輸部分原理結構框圖

圖4是本實用新型DSP并行信號處理部分原理結構框圖

圖5是本實用新型在海底機器人的安裝結構圖

圖6是本實用新型接收換能器與發射換能器組裝結構圖

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。