[發明專利]一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置

無效

• 申請號: 200910060401.5
• 申請日: 2009-01-04
• 公開（公告）號: CN101509971A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 苑秉成;陳喜;黃雄飛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃行軍

技術領域

本發明涉及聲納的測試技術，特別是涉及一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置。

背景技術

根據多普勒頻移原理，只要聲源(或接收器)與散射體之間有相對運動，檢測海底回波的頻移可求得載體的對地速度。相控陣多普勒計程儀通常為四波束正交配置(JANUS配制)，每個波束和水平面夾角為60°，相鄰兩波束水平投影的夾角為90°，在作用深度范圍內，每個波束都能測得地速分量，四波束可測四個對地分速度，通過矢量合成便可求得速度矢量，同時測量載體相對海底的深度。

隨著聲學測速技術的發展，相控陣多普勒計程儀出現了新的發展，尤其是寬帶相控陣多普勒計程儀的出現，它利用相位編碼信號進行測速，測量精度不斷提高，但其信號復雜性加大。同時，相控陣多普勒計程儀已成功應用于多種載體的導航。

相控陣多普勒計程儀使用一個換能器基陣實現四個波束形成，而基陣一般為平面陣，陣元數一般為幾百個，發射信號時，幾百個陣元同時工作，向外輻射聲信號，同時陣元間的信號相位滿足一定的條件，從而在空間形成四個波束，接收回波信號時，所有陣元都參與聲信號的接收，將接收的聲信號進行移相相加，形成四個波束方向的回波接收。

國內外測試相控陣多普勒計程儀的通用方法是進行實航試驗或水池試驗，實航試驗就是將相控陣多普勒計程儀固定在船上，并與船一起航行，將相控陣多普勒計程儀測量的速度數據與用差分GPS得到的數據比較，從而判斷相控陣多普勒計程儀的功能以及測量精度，但是這種方法的代價高，時間長，同時還受到海深、航速和海況的限制。水池試驗則一般只能進行功能測試，很難進行精度測試。

由于相控陣多普勒計程儀陣元數量多，結構復雜，一般實驗室里的測試方法采用電對接的方式，即將模擬回波電信號直接與相控陣多普勒計程儀的波束形成之后的電子組件連接，跳過了換能器和接收通道的波束形成電路。采用電對接的方法進行測試存在如下不足，一是采用電對接，跳過了多普勒計程儀換能器基陣和接收通道的波束形成電路，測試結果不能完整說明相控陣多普勒計程儀的技術狀態。二是采用電對接，回波電信號直接加到聲納電子組件上，改變了相控陣多普勒計程儀的實際工作狀態，破壞了電磁兼容性。三是無法準確測量相控陣多普勒計程儀的精度指標。

發明內容

本發明的目的是針對上述采用相控陣多普勒計程儀陸上測試存在的問題，提出一種安裝和拆卸簡單、方便的相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，使其能在陸上聲環境條件下方便測試相控陣多普勒計程儀的精度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，包括用于固定相控陣多普勒計程儀6的固定基座、發射換能器5和接收換能器4，其特征在于，在固定基座上與相控陣多普勒計程儀的每組并聯換能器中至少一個換能器對應位置處安裝有發射換能器5，在固定基座上與相控陣多普勒計程儀的任一換能器陣元對應位置處安裝有一個接收換能器4，上述發射換能器和接收換能器分別與對應的相控陣多普勒計程儀換能器工作面對接，對接處夾有匹配材料，所述發射換能器5和接收換能器4與相控陣多普勒計程儀換能器之間通過相控陣多普勒計程儀的自重實現可靠的聲耦合。

上述匹配材料為透聲材料，其聲阻抗率ρc與海水的聲阻抗率一致，并且厚度保證聲信號透過該材料后的遠場條件的實現。

所述匹配材料優選為橡膠。

在上述方案中，發射換能器和接收換能器可以為壓電陶瓷換能器，其中心頻率和帶寬與多普勒聲納換能器一致。

在上述方案中，所述固定基座包括安裝盤1、蓋板2，蓋板位于安裝盤上面，蓋板表面的形狀與相控陣多普勒計程儀工作面形狀一致，在蓋板表面設有穿過發射換能器5和接收換能器4的通孔，在安裝盤內與蓋板表面孔對應位置處設有用于固定發射換能器5和接收換能器4的定位孔，在安裝盤1上設有能將相控陣多普勒計程儀在固定基座的水平和圓周方向定位的定位裝置。

在上述方案中，所述定位裝置可以由在安裝盤1的邊緣設置的至少兩個定位銷3構成，該定位銷與蓋板2垂直，并與相控陣多普勒計程儀側面的定位槽相對應。

工作原理：

(1)將本發明所述的聲對接裝置安裝好后，將相控陣多普勒計程儀平放在匹配材料上并利用對接裝置上的定位銷和相控陣多普勒計程儀上的定位槽定位。

(2)相控陣多普勒計程儀發射的信號通過匹配材料傳遞給接收換能器，接收換能器將接收到的聲信號轉換成電信號并送入處理電路。