[發明專利]一種激光反射感應式水下航行體測速系統

在審

• 申請號: 202111488282.0
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114236172A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 席勇輝;徐煒東;齊斌
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司七五0試驗場
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68;G01P1/00
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開了一種激光反射感應式水下航行體測速系統，包括：水上處理終端、計數器、水下處理模塊、沿被測物行進方向依次等距布置的多個光電探頭、設置在被測物上的反光機構，反光機構包括：由多條沿所述被測物長度方向等距布置的反光貼制成的反光帶，反光貼的長邊與所述被測物的行進方向垂直；計數器與水上處理終端連接，水下處理模塊通過臍帶纜分別與計數器和水上處理終端連接，多個光電探頭均與水下處理模塊連接，該測速系統采用反射感應的方式，使結構更加簡單，能夠對大型被測目標物進行水下測速，并且成本低，測量準確度高，具有良好的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及水下測速技術領域，具體涉及一種激光反射感應式水下航行體測速系統。

背景技術

在各類運動目標的水下試驗中，目標物的水下速度是一項重要參數。對目標物的水下速度進行測量，是評價其性能指標和試驗成果的重要步驟。

目前水下測速方法較多，包括多普勒測速、慣性測速、電磁感應式、測速輪式、水下激光光幕靶式等。不同的水下測速方法根據使用情況，其準確度、便利性、適用范圍和使用成本等方面各有優缺點。

a)多普勒測速：

應用聲波的多普勒效應測速，是水下常用的測速方法。相關的應用如多普勒計程儀，利用發射的聲波和接收的水底反射波之間的多普勒頻移測量船舶相對于水底的航速和累計里程。應用多普勒測速原理測量目標物的水下速度，可將多普勒測速設備安裝在被測目標上，隨被測目標運動并接收固定物的回波；也可將多普勒測速設備安裝在水下固定平臺上，接收被測目標的回波。

多普勒測速需要良好的反射層。將水質點作為反射層時，需要水域環境相對穩定，否則會影響測量準確度。將被測目標作為反射層時，測量信噪比被測量精度都會有局限性。

b)慣性測速：

慣性測速采用慣性儀表作為主標準儀器，安裝在被測目標上，隨被測目標一同運動。慣性儀表通過測量被測目標的加速度，積分計算得到速度值。

由于慣性積分測速的原理，慣性儀表在長時間的運行過程中會累計測量誤差，因此對測試時間有一定限制。

c)電磁感應式：

電磁感應測速是應用水流導體切割磁力線運動產生感應電動勢的原理進行水下測速，如船上的電磁式計程儀，就是利用電磁感應測速原理。其優點是測速儀器結構簡單，線性好。

電磁感應測速測得的速度為相對于水介質的速度，同樣需要水域環境相對穩定，否則會影響測量準確度。

d)測速輪方式：

測速輪方式主要包括測速輪、測速碼盤、脈沖傳感器和速度處理器。測速輪與測速碼盤同心安裝，并與運行軌道接觸。當被測目標向前運動時，測速碼盤隨測速輪儀器轉動，激發脈沖傳感器。最后由速度處理器根據測速輪的轉速和輪徑換算成運動速度。這種水下測速方案優點是結構簡單和集成化程度高，并且相對獨立，安裝后對其他系統影響小。

測速輪方式缺點是速度測量準確度低，且只適用于沿固定軌道行進的被測目標。

以上慣性測速、電磁感應測速、測速輪方式、以及將水質點作為反射層的多普勒測速四種方法，都需要將數據采集和記錄設備安裝于被測目標上。對被測目標本身在質量和水動力特性等方面都會產生影響。

e)水下激光光幕靶式：

利用光電感應的原理，測量目標物到達不同位置時觸發光電感應效應的時間，然后計算位置和時間的關系得到速度量。目前光電感應式水下測速一般利用水下激光光幕靶的方式，即激光準直光源發射光線(光幕)穿過水介質被光電接收靶接收，當被測目標物穿過光幕區間時產生區截信號。

水下激光光幕靶式只適用于測量小體積目標物，對于大體積或大行程被測目標，若不降低測量準確度，光幕靶測速的成本會大幅增加。

發明內容