[發明專利]一種波束形成實驗系統、實驗方法及高分辨率探測設備

在審

• 申請號: 202011045732.4
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112270877A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 田振;吳浩然;張森;唐勁松;鐘何平;陳亞男
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G09B23/14
• 分類號: G09B23/14
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于實驗仿真技術領域，公開了一種波束形成實驗系統、實驗方法及高分辨率探測設備，其顯控與處理系統進行參數設置、指令控制、數據采集、信號處理以及實驗波形和數據的顯示；實驗箱體進行參數設置、指令控制、數據采集和進行自主實驗；超聲陣列進行電聲轉換，發射時將電信號轉換成聲信號，接收時將多通道聲信號轉換成多通道電信號。本發明可開展系統時鐘設計、收發轉換、時間增益控制等3項模塊級驗證性實驗和脈沖測距、DDS、正交解調、脈沖壓縮、波束形成等5項自主創新性實驗。

技術領域

本發明屬于實驗技術領域，尤其涉及一種波束形成實驗系統、實驗方法及高分辨率探測設備。

背景技術

目前，波束形成是一種新型高分辨率探測技術，在經濟社會和軍事信息領域應用廣泛。在高校電子信息類專業課程教學中，波束形成原理已經成為探測原理類課程的核心基礎的教學內容。其理論體系抽象、技術要素龐雜、專業性和學術性都很強，長期以來，該部分教學內容的配套實驗大多采用虛擬仿真的方式，實物實驗手段受限，嚴重影響教學效果提升。

如果將現有的波束形成聲納搬移至實驗室，不但需要大型水池，實驗場地造價昂貴，而且波束形成聲納聲納設備昂貴。因此現有的波束形成成像設備搬移至實驗室進行實驗，難度較大，成本較高。

本發明對復雜的波束形成設備進行簡化設計，不但能夠反應波束形成成像的原理，還大大降低了成本和使用場地條件。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種波束形成實驗系統、實驗方法及高分辨率探測設備。

本發明是這樣實現的，一種波束形成實驗方法，包括：

利用顯控與處理系統進行信號發射以及多通道接收信號的數據采集，對采集的數據進行波束形成處理；同時將采集的原始信號和波束形成處理后的結果進行顯示；所述波束形成處理包括：

發射電信號時，利用超聲陣列將電信號轉換成超聲波信號；

接收超聲波信號時，利用超聲陣列將多通道超聲波信號轉換成多通道電信號。

進一步，所述利用顯控與處理系統進行信號發射以及多通道接收信號的數據采集前，需進行：

將數字發射信號輸入至發射單元，并由所述發射單元對接收的所述數字發射信號放大后驅動換能器，產生發射聲波；

將接收機放大濾波后的回波信號輸入至AD采集單元；

將實驗目標放置在換能器陣的前方(±20度以內)；

檢測系統供電是否正常；若正常，則進行系統參數設定。

進一步，所述波束形成處理后，顯控與處理系統進行成像結果顯示；同時測量所顯示的目標的距離和位置，對比與實際位置的誤差，記錄相關數據。

本發明的另一目的在于提供一種波束形成實驗系統，所述波束形成實驗系統包括：

顯控與處理系統、實驗箱體和超聲陣列；

顯控與處理系統，用于進行參數設置、指令控制、數據采集、信號處理以及實驗波形和數據的顯示；同時用于進行人機交互；

實驗箱體，包括主控實驗模塊以及自主實驗模塊；用于進行參數設置、指令控制、數據采集和進行自主實驗；

超聲陣列，用于電聲轉換；即發射時，將電信號轉換成超聲波信號；接收時，將多通道超聲波信號轉換成多通道電信號；

進一步，所述顯控與處理系統包括：

信號發射控制模塊，用于進行信號發射控制；

信號記錄控制模塊，用于進行回波信號記錄控制；

數據處理模塊，用于對記錄的數據進行信號處理；