[發明專利]一種水下聲納發射機

無效

• 申請號: 200910084508.3
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101644767A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 戴戈
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S7/524
• 分類號: G01S7/524
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊小蓉

技術領域

本發明涉及水聲工程領域，特別涉及一種水下聲納發射機。?

背景技術

在海洋聲學探測及水聲通信領域中，發射機系統是不可或缺的。傳統的水下發射機大多存在功能較簡單和可靠性差這兩個缺點：水下發射機受體積限制，功能較單一，需外部信號源，且缺乏充足的保護措施，使用有著諸多不便。傳統的功率放大器的控制中心大多采用簡單的邏輯電路或者由微控制器(MCU)或數字信號處理器(DSP)等通用處理器組成。前者的缺點是功能簡單，無法實現完善的系統監控而導致整機可靠性差；后者的缺點是通用處理器以運行程序的方式工作，在發射機內的惡劣電磁環境下很難避免死機或程序跑飛的現象。大功率、高電壓的工作方式和惡劣的電磁環境使得發射機的功率器件容易損壞，監控系統失靈，這使得發射機往往成為整個聲納系統中最薄弱的環節。?

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種水下聲納發射機，本發明具有任意波形產生，同步信號產生，上位機通信，設置存儲等功能，通過強大的控制中心實現了發射機的豐富功能。利用完善的溫度、電流、電壓監控裝置、可編程的監控策略管理以及自動功率控制功能實現了發射機工作狀態的全面監控和智能管理，從而克服了傳統發射機功能單一的缺點。同時，本發明的控制中心以高可靠性的閃存結構的現場可編程門陣列(FPGA)為核心，大大增強了控制中心的可靠性，使得對功率器件的監控變得可靠。這樣在過流，超溫等狀態下，控制中心能夠及時做出響應，因而使得發射機的可靠性大大增加，解決了傳統發射機可靠性差的缺點。?

為了達到上述目的，本發明提供的一種水下聲納發射機，包括：?

一控制中心，用于產生待發射的信號，并將該信號送入隔離器；?

一隔離器，用于將待發射的信號隔離后送入H橋驅動器；?

一H橋驅動器，用于產生功率管的柵極驅動信號，并將該驅動信號送入功率場效應管；?

一功率場效應管，用于產生變壓器初級所需的大電流信號，并將其送入變壓器；?

一變壓器，用于將初級的低壓大電流信號轉換為高壓信號，并將該高壓信號送入匹配網絡；?

一匹配網絡，用于將高壓信號輸出給外部換能器轉換為聲能量；?

所述控制中心以邏輯電路的形式集成于現場可編程門陣列中，控制中心所實現功能是產生待發射的信號，將信號進行脈寬調制后送入功率管驅動器，以及完善的溫度、電流監控以及上位機通信、監控策略管理等。所述控制中心包括：?

一信號產生器，用于產生待發射的信號。?

一系統監測器，用于對系統的電流、溫度進行監控，并將監控電流及溫度的信息送入主控核心。?

一主控核心，用于根據電流及溫度的信息對系統進行監視與控制，并完成上位機對系統制定的監控策略。?

FPGA的本質為綜合后的邏輯電路，而非運行程序，因此可靠性遠高于通用處理器。為避免電源穩定性差導致的FPGA內容丟失，本方案采用了FLASH結構的FPGA。?

本發明提供的另一種水下發射機，其中，所述信號產生器包括：?

一同步器，用于產生或接受同步信號。同步器的功能是產生或接受同步信號，這取決于其工作模式。當發射機工作于主模式時，同步器產生同步信號，用于控制信號的產生與發射，同時將該信號輸出；當發射機工作于從模式時，同步器可接受外部的同步信號。這樣就實現了發射機的級聯，即多個發射機可級聯在一起推動獨立的換能器產生頻率、相位一致的聲信號。?

一掃頻發生器，用于受同步器的同步觸發作用，產生可變的頻率控制字。?

一波形產生器，用于根據頻率控制字，產生單頻或掃頻的數字任意波形。?

一脈寬調制器，用于將數字任意波形調制為脈寬調制信號輸出。?

本發明提供的另一種水下發射機，其中，所述波形產生器包括：?

一波形儲存器，用于存入用戶下載的任意波形，受頻率控制字的控制。?

一相位累加器，用于將波形存儲器的內容按所需頻率尋址讀出。?

本發明提供的另一種水下發射機，其中，所述脈寬調制器采用全數字的方法產生移相脈寬調制信號，即接受內部產生的數字波形信號，使脈寬調制器的輸出為中心頻率均為150KHz但互為反相且移相90度的兩個信號分別驅動左右兩個橋臂，在變壓器端兩信號即可合成為300KHz的開關信號。采用移相式脈寬調制器的原因是可降低功率場效應管的工作頻率。?

本發明提供的另一種水下發射機，其中，所述系統監測器包括：?