[發明專利]一種多參數同步采集自容式水聽器及陣列設計方法

在審

• 申請號: 201710941798.3
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN108007551A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 謝勇;盧如意;陳志明;于振欣;李博;金夢群;王賢錦
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;H04R1/44
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發明提出了一種多參數同步采集自容式水聽器及陣列設計方法。它由多參數同步采集自容式水聽器、水聽器艙、電子艙、傳感器艙、電源模塊、水聽器、前置放大、帶通濾波、差分驅動、A/D轉換、SD卡、控制電路、同步電路、溫度壓力傳感器組成，電源模塊同時為前置放大、帶通濾波、差分驅動、A/D轉換、SD卡、控制電路、同步電路、溫度壓力傳感器供電，它具有多種參數滿足不同測量要求、具備超低功耗、大容量存儲、休眠、定時啟動等功能適用于不同工作環境、具備微秒級精確同步方式、在線監測功能，防纏繞，快速拆裝，水聽器間距可變等特點為形成陣列提供便利條件的自容式水聽器具有很高的應用價值。

技術領域

本發明屬于自容式水聽器及陣列領域，尤其涉及一種多參數同步采集自容式水聽器及陣列設計方法。

背景技術

隨著我國參與經濟全球化和區域經濟一體化程度不斷加深，海洋越來越多涉及到我國的戰略利益，牽動著我國的經濟命脈，影響著我國的安全和社會穩定。海水的運動、風和大氣對海面作用的噪聲、厚冰層的移動或融化所產生的噪聲、海底地質構造變化引起的低頻聲波、海中生物體發出的聲響等，這些都是海洋本身的噪聲，海洋環境噪聲是海洋中的駐留聲場，一方面是各種水聲設備和魚雷等水中兵器的干擾背景，影響這些設備的使用性能；另一方面又包含豐富的海洋信息，可以反演出海洋的風速、海底地質、水溫、漁業資源、航運量、降雨量和火山運動等情況，對發展海洋事業，有效合理開發海洋資源有很重要的意義。

自容式水聽器是集傳感器(水聽器、溫度/壓力傳感器)、數據采集存儲功能為一體的小型結構化的數據采集存儲系統，它是以實現海洋環境噪聲測量為目的，其主要功能是先對海洋環境噪聲進行數據采集存儲，然后利用計算機等科學技術對采集到的數據進行分析，從而獲取豐富的海洋信息；其主要特征有：小型化、模塊化、低功耗，每個模塊均可獨立實現對海洋環境噪聲的數據采集，可根據需求決定成陣時陣元使用個數、空間間隔、布放深度等，并且每個模塊均為分布式數字化的自容式數據采集存儲設備，實現海洋環境噪聲的近端數字化采集存儲，從而有效避免了通道間干擾等問題，海上布放、回收作業難度小，存儲、運輸簡單方便，對海洋的開發和研究有著很強的現實意義。

目前市場上用于海洋監測的自容式水聽器功能單一，不具備溫度和壓力測量功能，且同步精度低不能滿足陣列信號處理要求。用于陣列信號處理的水聽器陣列普遍采用由一定數量的水聽器按設定間隔排列，通過電纜連接后裝入護套充油或充膠構成線列陣，該方式存在陣元間隔位置固定，無法更改，且深海陣列體積大、重量沉，海上布放回收作業難度大，一旦破損整陣損壞、維修難度大的缺點。

所以針對以上問題，實現一種具有多種參數滿足不同測量要求、具備超低功耗、大容量存儲、休眠、定時啟動等功能適用于不同工作環境、具備微秒級精確同步方式、在線監測功能，防纏繞，快速拆裝，水聽器間距可變等特點為形成陣列提供便利條件的自容式水聽器具有很高的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種多參數同步采集自容式水聽器及陣列設計方法，該方法設計的自容式水聽器具有測量系統小型化、低功耗、低噪聲、高靈敏度、多參數設計、微秒級別的有纜同步、水聽器快速拆裝成陣等特點。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的。這種多參數同步采集自容式水聽器，該多參數同步采集自容式水聽器主要包括水聽器艙、電子艙、傳感器艙、電源模塊、水聽器、前置放大、帶通濾波、差分驅動、A/D轉換、SD卡、控制電路、同步電路、溫度壓力傳感器；同時集成了聲壓、溫度、壓力和矢量傳感器，完成多種參數傳感器同步采集。

更進一步的，控制電路由STM32芯片實現，主要完成硬件端口初始化、SD卡文件系統預建立、通過同步電路與PC機之間相連接完成命令交互功能、通過同步電路實現各個陣元之間的同步采集工作、通過SPI接口與A/D轉換連接完成經過水聽器、前置放大、帶通濾波、差分驅動的海洋環境噪聲數據的采集功能、通過SDIO口與SD卡連接完成數據存儲功能、通過SPI口以及I2C口與溫度、壓力傳感器連接完成海洋環境溫度與壓力的數據采集功能。