[發明專利]一種水雷引信聲吶信號探測水聽器陣列以及探測值更電路

有效

• 申請號: 202011485015.3
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112748435B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 付繼偉;陳韶華;楊振宇;汪小亞
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團有限公司第七一0研究所
• 主分類號: G01S15/04
• 分類號: G01S15/04;G01S15/88
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允

1.一種水雷引信聲吶信號探測值更電路，其特征在于，該電路包括分時上電部分和常通電部分；

所述分時上電部分包括條形水聽器和信號調理電路；條形水聽器數量為2個以上，每個條形水聽器對應連接一路信號調理電路；所述條形水聽器固定在圓臺基體上；條形水聽器沿圓臺基體的圓周方向均勻分布，貼覆在圓臺基體的外表面；所述條形水聽器的接收段端面的中心軸向與垂直方向存在一定夾角；條形水聽器的波束開角相加為360°；當條形水聽器與圓臺基體構成的水聽器陣列安裝在沉底水雷平臺上并布放在水底時，分時控制條形水聽器工作，則在水面上形成環形控制區域；

所述條形水聽器包括壓環(1)、絕緣環(2)、壓電陶瓷片(3)、透聲橡膠(4)、支撐體(5)以及導線(6)；所述支撐體(5)中央開設凹槽用于放置所述壓電陶瓷片(3)；所述壓電陶瓷片(3)由所述壓環(1)通過壓緊固定安裝在所述支撐體(5)的凹槽內；所述壓電陶瓷片(3)與所述壓環(1)通過所述絕緣環(2)進行絕緣隔離；兩根導線(6)一端焊接在所述壓電陶瓷片(3)的正負極板上，另外一端引出所述支撐體(5)外；壓環(1)、絕緣環(2)、壓電陶瓷片(3)、支撐體(5)以及導線(6)由透聲橡膠(4)灌封為一個整體，形成所述條形水聽器；

所述信號調理電路自帶各自獨立可控上電的電源電路，并完成輸入保護、阻抗匹配、放大、濾波、檢波的信號調理功能；

常通電部分由多通道比較器與單片機電路組成，所述信號調理電路在單片機電路的控制下分時上電工作，將條形水聽器采集的聲吶信號完成信號調理后，輸入到所述多通道比較器，所述多通道比較器將信號調理后的聲吶信號的電壓與預設的閥值電壓相比較，若高于閥值電壓，則所述多通道比較器輸出高電平，否則輸出低電平；

所述單片機電路對多通道比較器的輸出電平進行判別，若為高電平則判決有目標，否則判決無目標，從而完成值更功能。

2.如權利要求1所述的值更電路，其特征在于，所述信號調理電路包括可控上電的電源電路、正向放大器、有源RC濾波器以及檢波電路；

所述可控上電的電源電路由線性穩壓芯片ADP3306AR3.3即U22與電荷泵芯片ADM8660AN即U23構成；

單片機電路給出的上電使能信號接入U22的第5管腳；U22的第7管腳和第8管腳連接+3.6V電源，U22的第4管腳接地，U22的第1管腳和第2管腳連接后作為U22的輸出；U22的第3管腳通過電容C11接第1管腳；U22的第6管腳通過電阻R17接第1管腳；

U22的輸出連接U23的第8管腳；U23的第2管腳和第4管腳通過電容C10相連；U23的第5管腳通過電容C14接地，且U23的第5管腳作為U23的輸出，U23的第1、第3、第6和第7管腳接地；

U22的第5管腳接收到U23單片機電路給出的上電使能信號為高電平時，開始工作，將U22的輸出穩定在+3.3V作為正電源，U23的輸出穩定在-3.3V作為負電源；

所述正向放大器由第一運算放大器U1A與限流電阻R1、反饋電阻R2構成正向放大器，反饋電阻R2分別接U1A的輸出端和反相輸入端；限流電阻R1一端接U1A的反相輸入端，另外一端接地；

所述正向放大器的放大倍數AF由限流電阻R1和反饋電阻R2的阻值確定；阻抗匹配電阻R3一端接U1A的正相輸入端，另外一端接地；第一二極管D1和第二二極管D2反向對接后一端接地，另一端通過電容C1接U1A的正相輸入端；

所述有源RC濾波器為由低通濾波器和高通濾波器級聯的帶通濾波器；

所述低通濾波器包括：第二運算放大器U1B、第三運算放大器U2A及外圍阻容器件：

電阻R4和電阻R6串聯后連接U1A的輸出端和U1B的反相輸入端；

電阻R5一端接電阻R4、電阻R6之間的節點，另外一端接U1B的輸出端；

電容C3一端接電阻R4、電阻R6之間的節點，另外一端接地；

電容C4一端接U1B反相輸入端，另外一端接U1B輸出端；

電阻R7一端接U1B正相輸入端,另外一端接地；

所述低通濾波器的參數由阻容器件參數決定：其中低通濾波器的阻值Rf為：R4＝R5＝R6＝Rf；低通濾波器的容值Cf為：C3＝3Q·Cf、低通濾波器的截止頻率為品質因數Q為1.414；根據主動聲吶工作頻段80kHz～400kHz，通過設置阻值Rf和容值Cf，得到截止頻率為400kHz的低通濾波器；

所述高通濾波器具體為：

電容C5、電容C7串聯后連接U2A的反向輸入端和U1B的輸出端，電容C6一端接電容C5、C7之間的節點，另外一端接U2A的輸出端；

電阻R10一端接接電容C5、電容C7之間的節點，另外一端接地；

電阻R8一端接U2A的反相輸入端，另外一端接U2A的輸出端；

電阻R9一端接U2A的正相輸入端,另外一端接地；

所述高通濾波器的參數由阻容器件參數決定，其中高通濾波器的阻值Rf'為：R8＝3Q·Rf'，高通濾波器的容值為Cf'：C5＝C6＝C7＝Cf'；則所述高通濾波器的截止頻率為根據主動聲吶工作頻段80kHz～400kHz，取截止頻率f_L為80k；取品質因數Q為1.414，通過設置阻值Rf'和容值Cf'，完成截止頻率為80kHz的高通濾波器；

上述80kHz的高通濾波器和400kHz的低通濾波器級聯構成80kHz～400kHz的帶通濾波器；

U2A的輸出經隔直電容C8后，進入所述檢波電路，所述檢波電路包括第四運算放大器U2B，具體為：電阻R16一端接隔直電容C8，另外一端接U2B的反相輸入端，電阻R11一端接U2B的正相輸入端,另外一端接地；檢波二極管D3一端接U2B的反相輸入端，另外一端接U2B的輸出管腳；檢波二極管D4一端接U2B的輸出管腳，另外一端將信號傳遞到后級的π型濾波器；電阻R14和電容C15并聯，跨接在檢波二極管D3、D4之間，電容C16、電容C17和電容R15構成π型濾波器，將檢波后疊加在檢波信號電壓上的交變電壓噪聲濾除掉；

所述可控上電的電源電路輸出的正電源和負電源分別為U1A和U2A供電。