CN100530260C - 一种水下声通信和报警方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下声通信和报警方法及其装置，用于全潜式观光潜水艇、其他潜器等水下作业装置与水面指挥船舶或码头控制台站之间的通信联络和失事报警。水下声通信和报警装置电路简捷，结构紧凑，可靠高效，节能低耗，易于小型化，装置的水下声通信和报警工作方式，均采用边带通信和报警制式，共用接收调制和发射解调电路，既可构成水下声通信通道，又可提供失事报警通道，水声报警信号为失事搜寻和救援船只提供定位信号，装置还配置一套带水密和耐压外壳的录音器，对通信和报警工作方式的音频信息全程录音存储，为水下作业装置偶然发生的海事分析提供原始信息，满足现代船检对水下作业装置必须配备有效的安全措施的要求，使它们提高了水下作业的安全性。

Description

一种水下声通信和报警方法及其装置

技术领域

本发明涉及水中作业船舶的水下声通信和报警信号传送，特别涉及到水下声通信和报警的方法及其装置，具体而言是全潜式观光潜水艇、其他潜器或水下作业装置与水面船只或码头指挥台之间的通信联络和失事报警的方法及装置。

技术背景

目前，在水下作业装置(如全潜式观光潜水艇、潜器、机器鱼)与水面船只或码头指挥台之间缺乏有效的通信联络和失事报警的方法及装置，使水下作业装置及其乘员的安全得不到有效的保障，水下作业装置一旦水下失事，无法向水面船只或码头指挥台发送失事报警信号，水面船只指挥台寻找失事水下作业装置和组织营救也缺乏水声定位信号，事后海事事故分析也缺乏水下作业装置失事前与指挥台通话的原始记录。为了确保水下作业装置的安全，现代船检要求水下作业装置必须采取有效的安全措施，配备具有通信和报警功能的装置，众所周知，电磁波在水介质中的传播衰减很大，达到2dB/m，利用无线电进行水下声通信时的通信距离很短。而声波通信是水下远距离传播信息最为有效的方式，只要合理选择水中传播的声信号工作频段，既可避开水介质中的环境噪声，又可减小声信号在水介质中的传播衰减，以较小的发射电功率获得较远的通信联络距离。现有的水下作业装置水声通信设备体积大，而水声应答器的功能十分单一。

现有水下作业装置在通信和报警装置配置和功能上存在下列缺陷：

(1)水下作业设备与水面指挥船舶或码头控制台站之间缺少水下声通信联络和失事报警装置，不符合现代船检对水下作业设备的水下作业必须配备有效的安全措施的要求。

(2)水下作业装置无水声报警工作方式，水下作业装置上的乘员(包括操纵、管理及游览观光人员)缺乏有效的安全保障手段，一旦水下作业设备发生海难失事，无法发出水声报警信号，也就不能向搜寻和营救船只发出水声引导或定位信号。

(3)现有的水声通信设备或水下声应答装置没有实时记录水下航行体的操控人员在海难发生时的报告和事故应对的话音，使水下作业装置事后海事分析缺乏有效的原始录音资料。

(4)现有的水声通信设备体积大，不适宜在小型水下作业装置上配备。

(5)现有的水声通信设备或水下声应答装置在主电源断电后，就无法工作。

发明内容

本发明的目的提供一种水下声通信和报警方法及其装置，装备在海洋、湖泊和水库中的水下作业装置(如全潜式观光潜水艇、潜器、机器鱼)与相关的水面指挥船舶或码头控制台站。

本发明提供的水下声通信和报警装置的通信和报警两种工作方式，均采用一种通信体制，优先采用单边带制式，共用调制解调电路，电路简捷，装置易于小型化，既可构成水下声通信通道，同时对通信内容全程录音，为可能偶然发生的事故分析存储原始信息，又可提供失事报警通道。

本发明采用的技术方案是：

一种水下声通信和报警方法，在于水下声通信和报警的方法包括以下步骤：

1)首先为监控水域内的水下航行体安装水下声通信和报警装置A，同时在相关水下航行体、水面航行体或岸上控制台站也安装水下声通信和报警装置B，通过水下电话或电报的时间异步双向通信以及单向报警，沟通水下航行体之间以及水下航行体与换能器处于水线下的水面航行体或岸上控制台站之间的通信与报警；

2)水下航行体与相关水下航行体、水面航行体或岸上控制台站安装的水下声通信和报警装置A与B满足下列要求：

a.采用相同的水下声通信与报警体制；

b.至少由操纵控制台和终端盒A1与B1、水声发射系统A2与B2、水声接收系统A3与B3和录音系统A5与B5以及水下声系统A4与B4分系统构成，在操纵控制台和终端盒上至少设置有电源、工作方式、工作状态、发射功率选择、录音控制的开关以及手控话筒或发报电键、可自锁的报警按键和扬声器、耳机；

c.水下声系统A4与B4以水为传输介质，以水声换能器为能量转换部件，实现电-声能量转换或声-电能量转换，水声换能器采用收发两用的全向换能器或者分置的发射换能器与接收换能器，工作时水声换能器置于水线1m或3m以下；

d.装置的水声发射系统A2与B2和水声接收系统A3与B3均采用压缩带宽、高效节能的单边带技术，水声发射系统发送经单边带调制的话音信号或双频编码信号，水声接收系统把接收的单边带调制的话音信号或双频信号作解调处理，还原为音频的语音或间隔有序的报警音或电报报文音，通过终端进行听觉或视觉指示；

e.报警信号采用多组编码脉冲，报警信号编码脉冲具有清晰的报警音和鲜明的个性特征，当监控水域内有多个水下航行体时，给每个水下航行体分配不同的报警信号编码，依据接收到的编码报警音来区分不同的水下航行体；

f.水下声通信和报警装置设置有“自检”状态，无论换能器处于水线以上或水线以下，通过“自检”状态开关选择负载为水下声系统的“假负载”并对发射信号取样，通过对“假负载”下各种工作方式的发射与接收，进行全系统运行状态的自检，以便确认装置处于正常工况；

g.水下和水面航行体所配装置的录音系统的外壳应水密和耐压，录音系统的录音器为大容量，并且录音信号可回放或提取；

h.水下声通信和报警装置应电路简捷，结构紧凑，可靠高效，节能低耗，水声发射和水声接收以及录音系统的电路，实行各种工作方式下除发射信号源与相关控制开关外的水声发射和水声接收的电路最佳共用；

i.通信和报警发射控制时向水声发射系统的功放加载高压；

j.装置配备水声报警备用电源，在主电源断电时自动切换到备用电源供电在接通配电电源和装置关机的状态下，装置的水声报警备用电源能处于自动充电状态；

3)当水下航行体进入水下作业时，水下航行体和与其相关的水下航行体或水面航行体或岸上控制台站安装的水下声通信和报警装置A与B都应开机，处于通话工作方式的值守状态；

4)水下声通信和报警装置A与B中任一装置发话或发报或报警，另一装置在通话工作方式下都可接收并收听电话或电报或报警的音频信号；

5)当水下航行体进入水下作业时，应将终端盒上的录音开关置于“录”挡，录音系统对水下航行体与水面航行体或岸上控制台站之间的“通信”和“报警”过程中的所有话音或报音和报警音进行线路录音；

6)当发生海难事故必须“报警”时，手动按下操纵台的“报警”按键，启动规定编码的和固定间隔的连续报警，直至手动再按“报警”键后撤消“报警”，在连续报警N次报警后，如仍需报警，应手动切换功率选择开关置于“小”功率挡，使装置工作在低功耗、间歇式的水声报警发射状态；

7)当水下声通信和报警装置的主电源断电时，装置自动切换到备用电源，保证在小功率下的间歇发射水声报警信号的连续工作M小时的供电；

8)相关水下或水面航行体的水下声通信和报警装置B接收到作业水下航行体声通信和报警装置A发送的水声报警信号，以它提供的水声报警信号为水声定位信号，实施水下搜寻和救援；

9)在海事处理阶段，声通信和报警装置A开机，将终端盒上的录音开关置于“放”挡，回放录音系统存储的水下航行体处于水下作业时间段内完整的录音信号，可为水下航行体安全事故的分析与判断提供原始录音数据；

10)水下声通信和报警装置完成水下作业后关机，装置在合上配电电源的状态下，对水声报警备用电源自动进行充电，使装置的备用电源在下一航次水下作业前充满电。

所述方法的水下声通信和报警装置，在于：该装置包括操纵台1、水声发射系统2、水声接收系统3、水下声系统4、终端盒5、录音系统6和电源7；

该装置设置水下声通信和声报警工作方式，两工作方式均采用单边带通信体制，装置电路的构成为：除分设通信信号源和报警信号源的水声发射系统外，还包括两工作方式公用操纵台1、水声发射系统2、水声接收系统3、水下声系统4、终端盒5、录音系统6和电源7，其中：

操纵台1与水声发射系统2、水声接收系统3、终端盒5和录音系统6相连接，水下声系统4与水声发射系统2的输出端及水声接收系统3的输入端相连接，水声接收系统3连接录音系统6，电源7为各子系统供电；

操纵台1上设置有电源K1开关11、工作方式K2开关12、功率选择K3开关13、工作状态K4开关14、指示组15、报警A1按键16；工作方式K2可设置“通话”、“通报”和“报警”三种方式，至少设置有“通话”和“报警”两种方式；功率选择开关K3可设置2～3挡，至少设置有“全”功率和“小”功率两挡；工作状态开关K4设置“工作”和“自检”两种状态。

所述的水下声通信和报警装置，在于：水下声通信和报警装置的通信和报警工作方式公用一个水声发射系统2电路，水声发射系统2包括通信信号源21、报警信号源22、带通滤波器23、单边带解调电路24、功放输入信号分压器25、发射加电控制器26、线性功率放大器27和功率匹配电路28，其中：

通信信号源21可用电话信号源或电话和电报两个信号源，优选采用电话信号源；电话信号源21和报警信号源22的输出连接操纵台1的工作方式开关K2，由工作方式开关K2控制，选择一路信号源接通发射系统输入端的带通滤波器23；

单边带调制电路24的单边带调制器241的信号输入端连接带通滤波器23的输出端，单边带调制器241的载频信号输入端接在f0载频本振243输出端，其输出端连接单边带滤波器242的输入端，单边带滤波器242输出的发射信号的带宽为单边带调制器输出的调制信号的带宽压缩一半，单边带调制电路24的输出端接到功放输入信号分压器25；

信号功放电路包括信号分压器25、发射加电控制器26、线性功率放大器27和功率匹配电路28；发话控制端F₁或发报警控制端F₂接在发射加电控制器26控制端，发射加电控制器26输出端连接线性功率放大器27的电源端，发射加电控制器26控制端加上发话时按下发话按钮或报警时按下报警按键而产生的控制信号，发射加电控制器26给线性功率放大器27加载电压V_F。

所述的水下声通信和报警装置，在于：水下声通信和报警装置的通信和报警工作方式公用一个水声接收系统3电路，录音系统6的录音和回放公用水声接收系统3的音频收听电路，其中：

所述的水声接收系统3包括前置放大器31、AGC自动增益控制放大器32、单边带解调电路33、带通滤波器34、音频放大器35和收听音频功放36，水声接收系统3的输入端经操纵台1工作状态开关K4连接水下声系统4；

前置放大器31输出端连接AGC自动增益控制放大器32的输入端，AGC自动增益控制放大器32输出端连接单边带解调电路33输入端，单边带解调电路33输出端连接带通滤波器34输入端，通滤波器34输出端连接音频放大器35输入端，音频放大器35输出端经终端盒5的音量调整K6连接收听音频功放36，收听音频功放36输出连接终端盒5的扬声器31和耳机59；

单边带解调电路33的单边带调制器332信号端和载频端分别连接的单边带滤波器331边带载频信号输出端和载频本振333本振输出端，单边带滤波器331的信号输入端连接AGC放大器32输出端，其单边带调制器332的载频信号输出端连接带通滤波器34输出端；

所述的录音系统6包括录音器61，录音分压器62，录音回放输出端63，其中：

录音系统6的输入端接自水声接收系统3的收听音频功放36输出端，录音器61的控制端连接终端盒5的录音开关K5，其信号端连接录音分压器62分压端；

录音系统6的回放受终端盒5的录音开关K5控制，录音回放输出端63接到水声接收系统3音频放大器35输入端，经音量调整K6和收听音频功放36输出端，接至终端盒5的扬声器和耳机。

所述的水下声通信和报警装置，在于：该装置的水下声系统4包括换能器41、工作状态转换器42、收发自动转接电路43、假负载44和自检取样电路45，其中：

换能器41为收发两用的全向水声换能器或收发分置的两个水声换能器，采用收发两用全向圆柱换能器作为装置的声-能转换部件，换能器41在水中的工作深度至少在1m或3m以下；

工作状态转换器42包括发射负载转接器421和接收信号转接器422，发射负载转接器421有两个输出端分别连接换能器41和假负载44，接收信号转接器422的两个输入端分别连接收发自动转接电路43和自检取样电路45，其输出端送水声接收系统3输入端；

工作状态转换器42的发射负载转接器421和接收信号转接器422为继电器触点组或电子开关组件，操纵台1工作状态开关K4“自检”挡和“工作”挡控制其转换；

收发自动转接电路43为一组二极管开关电路，其输入端接自水声发射系统2输出端，其输出端并联连接发射负载转接器421和接收信号转接器422的输入端，由加在二极管组的发射信号或接收信号的强弱使其通断，而收发自动转接；

假负载44为模拟换能器的阻性功率负载，操纵台1上工作状态开关K4“自检”挡的触点，控制工作状态转换器42的负载转换和接收信号的转换，当工作状态开关K4置于“自检”挡时，控制工作状态转换器(42)接通假负载44和自检取样电路45，假负载44一端连接到发射负载转接器421的一个输出端，另一端经自检取样电路45接地；

自检取样电路45为微小的阻性负载，其一端连接假负载44，并接到接收信号转接器422的输入端，另一端接地；在“自检”状态下，假负载44和自检取样电路45分压输出端采集到各种工作方式发射时的自检信号，经接收信号转接器422接到水声接收系统3输入端。

所述的水下声通信和报警装置，终端盒5设置有扬声器51，耳机插孔52，音量调整器53，手持开关话筒54，话筒插孔55和耳机59，在于：设置有录音K5开关56，有“开”、“放”和“关”三挡，其“开”挡控制录音器开启和供电，“关”挡关闭录音器，其“放”挡控制录音器供电和回放录音信号。

所述的水下声通信和报警装置，在于：录音系统6的录音器61置于外壳水密和耐压的水密耐压盒65内，连接终端盒5和录音器61的水密电缆63用水密管接64接入水密耐压盒65，录音器61为小尺寸、大容量的存储器，能满足水下声通信和报警装置通信和报警信号实时录音的存储容量要求，录音器61有录音信号输入端和录音信号回放输出端以及电源端，水密耐压盒65由水密耐压盒固定孔及紧固件66固定在航行器舱内；

录音器61经水密电缆63的录音信号输入线67连接录音分压器62，水密电缆63的录音信号出线68、电源线69和地线70分别接到终端盒5的录音开关K5；

所述的录音器水密耐压盒外壳65的外形结构包括椭圆形、矩形、方形或圆形，水密耐压盒外壳65和水密管接64用钢材制成，录音器周围用耐压硬质泡末塑料加固和压紧。

所述的水下声通信和报警装置，电源7包括交流整流电源71以及电源开关K111和配电开关K～101，在于：还有备用直流电源72和一个电源自控转换器73，其中：

电源自控转换器73为继电器或二选一电子开关，采用继电器；交流整流电源71输入端连接220V交流配电开关K～101，其输出接到电源开关K1的一刀开关的“开”挡触点K_1-1，备用直流电源72的电源端连接电源开关K1的二刀开关的“公共”触点K_2-0，一刀开关的“开”挡触点K_1-1与二刀开关的“关”挡触点K_2-2短接并与电源自控转换器73继电器J₁线包的控制端相连；

电源自控转换器73的两个电源供电端Z_1-1和Z_1-2分别经一刀开关的“公共”触点K_1-0与二刀开关的“开”挡触点K_2-1与交流整流电源71和备用直流电源72相连，电源自控转换器73的输出端Z_1-0连接装置负载的电源端；

电源开关K1置于“开”时，交流整流电源71向负载供电，当交流整流电源71掉电时，电源自控转换器73从交流整流电源71自动转换到备用直流电源72，由备用直流电源72继续向负载供电；

在电源开关K1“关”后，配电开关K～保持合上，交流整流电源71自动对备用直流电源72充电。

所述的水下声通信和报警装置，在于：水声发射系统2的报警信号源22包括报警信号编码形成器221，报警信号的编码选择开关222，警音调制输出或门223与报警按键224，其中：

报警信号编码形成器221为一种基于二极管编码矩阵的脉冲形成电路，形成多组“长”和“短”脉冲规则分布的报警信号编码输出接点，报警信号编码形成器221的输出分为“长”脉冲和“短”脉冲两路输出；

报警信号编码选择开关222为多挡波段开关或多路选一电子开关，由人工选定报警信号编码，报警信号编码选择开关222的触点或接点按选定连接报警信号编码形成器221编码矩阵输出接点；

警音调制输出或门223包括一路f₁音频调制器、一路f₂音频调制器和一路输出或门，f₁音频调制器和f₂音频调制器的控制端分别连接报警信号编码形成器221的两路报警编码输出端，两路音频调制器的输出端接到输出或门的两路输入端，警音调制输出或门223的输出端连接到操纵台1的工作方式开关K2，警音调制输出或门的输出为经两路音频调制合成的调制信号。

所述的水下声通信和报警装置，在于：通信和报警两种工作方式均设置有自检方式，通过操纵台上的工作状态K4选择“自检”挡，水声发射系统2的收发自动转接211连接水下声系统4的假负载42，水声接收系统3前置放大器31的输入接通水下声系统4的自检取样电路；以及通过对工作方式K4的选择，对通信和报警两种工作方式的包含信号源的水声发射系统和水声接收系统的电路进行完整的功能性检查；自检时，功率选择K3优选置于“小”功率挡。

本发明的实质性效果：

(1)本发明提出的水下作业设备与水面指挥船舶或码头控制台站之间的水下声通信联络和失事报警的方法与装置，符合现代船检对水下作业设备的水下作业必须配备有效的安全措施的要求。

(2)本发明提出的水下声通信和报警方法及其装置，为水下作业装置的乘员(包括操纵、管理及游览观光人员)提供一种安全保障手段，一旦水下作业设备发生海难失事，可以及时发出报警信号，并以此向搜寻和营救船只提供按固定间隔连续发送的引导或定位信号。

(3)本发明提出的水声声通信与报警装置配置有外壳水密和耐压性能良好的录音器，实时记录水下航行体的操控人员使用水声通信与报警装置在海难发生时的报告和事故应对的话音和报警的音频录音信号，为水下作业装置事后海事分析提供有效的原始录音凭证资料。

(4)本发明提供水下声通信和报警两种工作方式，均采用单边带通信制式，共用调制解调电路，共用水声发射系统和水声接收系统，电路简捷，装置体积小，适宜在小型水下作业装置上配备。

(5)本发明提供水下声通信和报警装置的配置有水声报警备用电源，并具有主电源断电后自动转换水声报警备用电源供电及装置关机后对备用电源自动充电的功能，提高了水下作业设备在海事发生后的报警能力。

附图说明

图1为本发明水下声通信和报警方法示意图；

图2为本发明水下声通信和报警方法及其装置原理示意图；

图3为本发明采用水下声通信和报警方法的装置组成示意框图；

图4为本发水下声通信和报警方法及其装置操纵台面板示意图；

图5为本发明水下声通信和报警装置终端盒面板示意图；

图6为本发明水下声通信和报警装置实施例水声发射系统原理框图；

图7为本发明水下声通信和报警装置实施例水声接收系统与录音系统原理框图；

图8为本发明水下声通信和报警装置带水密和耐压外壳录音器实施例的结构示意图；

图9为本发明水下声通信和报警装置实施例水下声系统原理框图；

图10为本发明水下声通信和报警装置实施例电源自动转换和充电控制原理框图；

图11为本发明水下声通信和报警装置实施例通信信号源和报警信号源原理框图；

图12为本发明水下声通信和报警装置的报警信号编码形成波形示意图。

图5中：51-扬声器、54-手持开关话筒、57-发话按钮、58-话筒线和插头、59-耳机、60-耳机线和插头。

图8中：61-录音器、62-音分压器、63-水密电缆、64-水密管接、65-水密耐压盒、66-水密耐压盒固定孔及紧固件、67-录音信号输入线、68音信号出线、69-电源线、70-地线。

具体实施方式

图1和图2给出了本发明水下声通信和报警方法及其装置配置原理示意图。水系航行体和水面指挥船或码头控制台站必须配置采用相同通信和报警体制、以水为传输介质的水下声通信和报警装置A与B，装置A的水声发射系统A2发送经载频调制的话音或电报或双频报警编码信号，通过水下声系统A4作电-声能量转换成水声载频信号，通过水介质传输，到达装置B的水下声系统B4并进行声-电能量转换成载频电信号，送到水声接收系统B3，把接收到的调制话音或电报或双频报警信号作解调处理，还原为音频的语音或间隔有序的报音或报警音，通过终端进行听觉或视觉指示，完成装置A信息向装置B的传递。

同样，装置B发射，装置A接收，完成装置B信息向装置A的传递，从而实现时间异步的双向通信，沟通水下航行体之间以及水下航行体与换能器处于水线下的水面航行体或码头控制台站之间的电话、电报通信或报警。

水下航行体遇到事故或海难时，通过水下声通信和报警装置A的水声发射系统A2和水下声系统A4发出水声报警信号，此时，在同一监控水域的相关水下航行体或水面航行体或码头控制台站水下声通信和报警装置B的水下声系统B4和水声接收系统B3就可接收到水下失事航行体的报警信号，报警信号为实施搜寻和救援提供有效的水声定位信息。

图3给出了本发明采用水下声通信和报警方法的装置组成示意框图，水下声通信和报警装置至少包括括操纵台1、水声发射系统2、水声接收系统3、水下声系统4、终端盒5、录音系统6和电源7。

下面结合图4～11对技术方案和实施例作进一步的详细描述。

图4和图5是本发明水下声通信和报警装置实施例的操纵台面板和终端盒面板示意图。

操纵台1上设置有电源K1开关11、工作方式K2开关12、功率选择K3开关13、工作状态K4开关14、指示组15、报警A1按键16。工作方式K2可设置“通话”“通报”和“报警”三种方式，本实施例采用“通话”和“报警”两种方式。功率选择开关K3设置“全”功率和“小”功率两挡。工作状态开关K4设置“工作”和“自检”两种状态。

报警按键A1是自锁按键，在工作方式K2置于“报警”挡，按一下自锁报警按键A1一直保持“报警”，启动按固定间隔连续发射水声报警信号，再次按下报警按键A1，解锁撤消“报警”。

终端盒5上设置有录音K5开关56、音量调整K6开关53，以及扬声器51、手持话筒54、话筒插孔55、耳机59和耳机插孔52。录音开关K5设置有“录”、“放”和“关”三挡，手持话筒54带发话按钮57。

图6是本发明水下声通信和报警装置实施例的水声发射系统原理框图。水声发射系统2包括通信信号源21、报警信号源22、带通滤波器23、单边带解调电路24、功放输入信号分压器25、发射加电控制器26、线性功率放大器27和功率匹配电路28。

工作方式开关K2可设置“通话”、“通报”、“报警”方式，本实施例工作方式开关K2设置“通话”和“报警”两工作方式，水声发射系统2的通信信号源21选用电话信号源；电话信号源21和报警信号源22的输出端连接操纵台1的工作方式K2，带通滤波器23的输入端连接工作方式K2开关12的公共端，通过操纵工作方式开关K2置于“发话”挡或“报警”挡，选择通话信号源或报警信号源连接水声发射系统2带通滤波器23的输入端；水声发射系统2的输出端连接受操纵台1的工作状态K4开关14控制，通过工作状态开关K4置于“工作”挡和“自检”挡，选择水声发射系统2的功率匹配电路28输出端连接到水下声系统4的换能器或假负载，同时控制选择假负载上自检取样信号或换能器信号送到水声接收系统3的输入端；水声发射系统2的发射功率受操纵台1的功率选择K4开关14的控制，水声发射系统2的功放输入信号分压器25的“大”、“小”两个输出端分别连接功率选择开关K3的“全”功率挡或“小”功率挡触点，通过功率选择开关K3置于“全”功率挡或“小”功率挡，控制水声发射系统2线性功率放大器27输入信号的大或小，来控制其输出“全”功率或“小”功率。

终端盒话筒插孔55的控制接点和操纵台报警A1按键16的控制接点，分别接到水声发射系统2发射加电控制器26的二选一或门输入端，发射加电控制器26的输出端连接线性功率放大器27的电源端，线性功率放大器27的输出端接至功率匹配电路28的输入端。

当工作方式开关K2置于“通话”挡时，按下话筒发话按钮57，话音信号经话音放大器、工作方式开关K2“通话”触点和带通滤波器23，接通单边带调制电路24，经单边带调制器241与f₀载频本振调制和单边带滤波器242滤波的单边带调制输出经发射信号分压器25和功率选择开关K3控制，把单边带调制电话信号加到线性功率放大器27的信号端，按下话筒发话按钮57的同时，发话按钮57的一个触点连接+5V电源，另一触点连接发话控制线F1，将+5V加到发射加电控制器26二选一或门的一个输入端，发射加电控制器26受控把电压V_F加给线性功率放大器27，通过线性功率放大器27放大和功率匹配电路28匹配向水下声系统负载发射水声单边带调制电话信号。当松开话筒按钮，立即停止发射水声单边带调制电话信号。

报警工作方式与通信工作方式公用水声发射系统2除信号源外的电路，当工作方式开关K2置于“报警”挡时，按下报警按键A1，“报警”按键触点闭合，报警信号经工作方式开关K2接通带通滤波器23和单边带调制电路24，经单边带调制器241与f₀载频本振调制和单边带滤波器242滤波的单边带调制输出经发射信号分压器25和功率选择开关K3控制，把单边带调制报警信号加到线性功率放大器27的信号端，按下报警按键A1的同时，报警按键A1的一个触点连接+5V电源，另一触点连接发报警控制线F2，将+5V加到发射加电控制器26二选一或门的一个输入端，发射加电控制器26受控把高压V_F加给线性功率放大器27，通过线性功率放大器27放大和功率匹配电路28匹配向水下声系统负载发射水声单边带调制报警信号。当再次按下报警按键A1，立即停止发射水声单边带调制报警信号。

功率选择K3开关13，设置“全”功率和“小”功率两挡，功率选择开关K3的公共端连接线性功率放大器27信号输入端，“全”功率挡触点连接信号分压器大信号输出端，“小”功率挡触点接连信号分压器小信号输出端；通过选择控制水声发射系统2线性功率放大器27的输入信号幅度，控制其“全”功率或“小”功率发射。当置于“全”功率挡时，线性功率放大器放大量为最佳功率，当置于“小”功率挡时，线性功率放大器放大量为最佳功率的1/10，有利于节省电耗，可大幅度延长工作时间，在“报警”情况下，可为搜寻和救援工作赢得宝贵的时间，在“自检”状态下，置于“小”功率挡，1/10功率已满足自检要求。

单边带调制器241、单边带滤波器242和f₀载频本振243构成单边带调制电路24，由带通滤波器23输出的话音或报警编码音频和f₀载频本振243输出的f₀载频输入到单边带调制器241的信号输入端和载频输入端，经单边带调制器241调制后输出携带同样调制信息的上和下两个边带载频信号，经单边带滤波器242滤波，其通带为f₀+300Hz～f₀+3kHz，滤除下边带调制频信信号，单边带调制电路24输出上边带调制载频信号，将送到线性功率放大器27的调制载频信号带宽压缩一半，节省发射功耗，提高发射功效。

图7给出了本发明水下声通信和报警装置实施例水声接收系统与录音系统原理框图。结合图4、5、7详细描述水声接收系统3的工作过程。水声接收系统3由前置放大器31、AGC自动增益控制放大器32、单边带解调电路33、带通滤波器34、音频放大器35和收听音频功放36构成。水声接收系统3的输入端经操纵台1工作状态开关K4连接水下声系统4。

电话和报警两工作方式公用一套水声接收系统，当工作方式K2置于“通话”挡时，可以接收水下传输过来并经水下声系统4的电话或报警信号，并作相应的处理。单边带解调电路33输出顺序连接带通滤波器34和音频放大器35，收听音频功放36输入端经终端盒5音量调整相连接，其输出的音频信号接到终端盒5的扬声器和耳机。经过单边带滤波器331滤波，把通带为f₀+300Hz～f₀+3kHz的单边带载频信号送到单边带调制器332的信号输入端和载频本振333送来的f₀载频，通过单边解调电路33作解调处理和带通滤波器34滤波，输出携带音频信息的信号，经音频放大器35放大和终端盒5音量调整开关K6调节音量，再经收听音频功放36放大，送终端盒5的扬声器耳机或收听。

扬声器51与耳机59的信号+端分别接在耳机插孔52的常闭触点和常开触点，信号-端并联，耳机插孔52的公共端和信号-端分别连接水声接收系统3的收听音频功放36的输出+端和-端，不插耳机时用扬声器51收听，当耳机59插头60插入耳机插孔52，则断开扬声器用耳机59收听。

结合图4、5、7、8详细描述录音系统6的工作过程。终端盒5的录音K5开关56有“录”、“放”和“关”三挡；水密电缆63的录音信号输入线67经录音分压器62接在水声接收系统3收听音频功放36的输出端，录音开关K5“录”挡触点连接+5V电源，公共触点通过水密电缆63的电源线69接到录音器61的电源端；录音开关K5“放”挡的一组触点与“录”挡触点并联接+5V电源，另一组触点通过水密电缆63的录音信号出线68将录音器61的录音回放输出端63接通水声接收系统3的音频放大器35输入端，回放录音信号经音量调整K6、收听音频功放36，通过扬声器51或耳机59收听；录音开关K5置于“关”挡时，断开+5V电源，录音器61停止录音。

录音系统6公用了水声接收系统3的音频放大收听通道电路，装置开机后，将录音开关K5从“关”挡置于“录”挡时，接通控制录音器供电，开启录音系统，将水声接收系统3的收听音频放大36输出的音频信号与时间同步录音；将置于“放”挡时，控制录音器供电并将录音器的音频录音信号从录音回放输出端63经录音开关K5“放”挡触点送水声接收系统3收听电路放大，通过扬声器51或耳机59回放；录音开关K5置于“关”挡时，断开录音器供电，关闭录音系统。

图8给出了本发明水下声通信和报警装置带水密和耐压外壳录音器一种实施例的结构示意图。录音器61水密和耐压外壳65的外形结构除本实施例为椭圆形外，还可以是矩形、方形、圆形。水密耐压盒外壳65和水密管接64用钢材制成，录音器周围用耐压硬质泡末塑料加固耐压和压紧防震。

图9为本发明水下声通信和报警装置实施例水下声系统原理框图，用图9并结合图4-7描述水下声系统的工作过程。

水下声系统4包括换能器41、工作状态转换器42、、假负载44和自检取样电路45；水下声系统4主要任务是实现声-电和电-声能量转换，换能器41是装置的声-能转换重要部件，通常采用收发两用全向水声换能器或收发分置的两个水声换能器，小型化的装置优选采用收发两用全向圆柱换能器，换能器41安装在水下航行体的艇桥或艇艏，在水面指挥船或码头控制台站换能器41安装在升降设备上，换能器置于导流体内，其在水中的工作深度至少在1～3米以下；收发两用全向圆柱换能器41的声-电和电-声能量转换是由受操纵台1的工作状态开关K4控制的工作状态转换器42和收发自动转接器43来实现。工作状态转换器42的发射负载转接器421和接收信号转接器422为继电器触点组，操纵台1的工作状态开关K4“自检”挡和“工作”挡控制其转换；收发自动转接电路43为一组二极管开关电路，由加在开关二极管组上的信号强弱控制其自动转接；

当操纵台1的工作状态开关K4置于“工作”挡时，工作状态转换器42继电器的发射负载转接器421将收发自动转接电路43的发射信号端接通全向收发两用水声换能器41，若操纵台1有发话或发报警控制，水声发射系统2输出的功率发射载频信号加在收发自动转接电路43上，使开关二极管组导通，于是水声发射系统2输出的功率发射载频信号直通发射负载转接器421常闭触点加到水声换能器41，水声换能器41将功率发射载频信号电-声转换成声信号，通过水介质以球面波辐射出去，收发自动转接电路43开关二极管组导通的同时，将水声接收系统3输入端短路屏蔽掉。

若操纵台1无发话或发报警控制，水声发射系统2输出也无功率发射载频信号加在收发自动转接电路43上，使开关二极管组截止，水声发射系统2输出断开与水声换能器41的连接，水声换能器41通过发射负载转接器421常闭触点经收发自动转接电路43和接收信号转接器422，接通水声接收系统3输入端，如水声换能器41接收到水声电话或报警载频信号，并将载频信号声-电转换成电信号，便通过发射负载转接器421常闭触点、收发自动转接电路43和接收信号转接器422送到水声接收系统3输入端处理。

当操纵台1工作状态开关K4置于“自检”挡时，控制工作状态转换器42的发射负载转接器421公共触点转换使常开触点闭合，接通假负载44，同时，控制工作状态转换器42的接收信号转接器422公共触点转换使常开触点闭合，使水声接收系统3输入端转换接通自检取样电路45。若按下手持话筒按钮发话或报警按键，水声发射系统2按相关工作方式输出载频发射信号，功率载频发射信号使收发自动转接电路43开关二极管组导通，加在假负载44和自检取样电路45上，使自检取样电路45获取相应的自检取样信号，加到水声接收系统3输入端，于是模拟相应工作方式的接收信号送水声接收系统3处理，对装置各种工作方式的发射系统和接收系统处理功能进行全面自检。

图10给出的是本发明水下声通信和报警装置实施例电源自动转换和充电控制原理框图，电源自控转换器73采用直流继电器J1，电压表、电流表和指示灯构成操纵台1的指示组15，装置负载102包括装置各系统的用电负载，交流整流电源71整流后有多组直流输出，实施例原理框图中给出一路24V，其他几路直流相同。交流220V由电网配电开关K～经并联的电压表和串联的电流表接到电源7的交流整流电源71输入端，交流整流电源71输出端连接电源K1开关11的K_1-1、K_2-2和电源自控转换器73继电器J1的线包，继电器J1常开触点Z_1-1连接电源开关K1的K_1-0，继电器J1常闭触点Z_1-2连接电源开关K1的K_2-1，继电器J1公共触点Z_1-0连接装置负载102；备用直流电源72的直流+端连接电源开关K1的公共端K_2-0，电源自控转换器73继电器J1常闭触点Z_1-2连接电源开关K1的K_2-1。

当合上配电开关K～，电源K1开关11置于“开”挡，交流整流电源71的一组直流输出加到继电器J1的线包，线包得电使常开触点Z_1-1闭合，电源71输出24V直流经电源开关K1的K_1-1与K_1-0以及常开触点Z_1-1对装置负载供电；当电源开关K1置于“关”挡，电源开关K1的K_1-0断开与K_1-1连接，因K_1-0断开与交流整流电源71的连接，虽然继电器J1的线包仍有电而使Z_1-1闭合，装置负载102经Z_1-0和Z_1-1接通K_1-0，因K_1-0已断开与交流整流电源71的连接，而关闭对装置负载供电。

在电源开关K1置于“开”，但发生交流停止配电或掉电时，交流整流电源71输出为0，继电器J1的线包失电而使常闭触点Z_1-2闭合，备用直流电源72输出24V直流经电源开关K1的K_2-0和K_2-1以及常闭触点Z_1-2对装置负载102供电，自动完成供电源由交流整流电源71转换成备用直流电源72向装置负载供电，可以在一定时间内满足装置的接收和小功率发射工作需要。

在保持220V交流配电并合上配电开关101的情况下，当电源开关K1置于“关”，交流整流电源71输出使继电器J1线包得电而将常开触点Z_1-1闭合，电源自控转换器73的Z_1-1经K_1-0接通K_1-2而开路，切断交流整流电源71向装置负载供电，同时，常闭触点Z_1-2打开，也切断备用直流电源72向装置负载供电；此时，开关K1处于“关”，K_2-0和K_2-2接通，交流整流电源71输出经电源开关K1的K_1-1和与它短接的K_2-2以及K_2-0自动接通备用直流电源72的直流+端，交流整流电源71向备用直流电源72充电。

装置不工作时，交流整流电源71可自动给备用直流电源72充电，但断开配电开关K～后，交流整流电源71就停止给备用直流电源72充电。

图11为本发明水下声通信和报警装置实施例通信信号源和报警信号源原理框图，图12为本发明水下声通信和报警装置的报警信号编码形成波形示意图，给出了报警信号编码形成的过程及其波形，结合图4-7和图11图12描述通信信号源21发话信号源的工作过程以及报警信号编码形成过程。

合上水下声通信和报警装置的电源开关K1，工作方式K2置于“通话”，终端盒上话筒54的插头58插入话筒插孔55，按住手持话筒54的发话按钮57通话，话音信号经过通信信号源21的话音放大器和工作方式开关K2的“通话”触点，送300Hz～3000Hz话音到带通滤波器23滤波后，话音加到调制器241对f₀载频243进行调制，调制器输出经过单边带滤波器242滤波，获取上边带信号f₀+300Hz～f0+3000Hz，经信号分压器25和功率选择开关K3的小功率挡，送线性功率放大器27，按住手持话筒发话按钮57通话时，把5V的发话控制F₁线性功率放大器27放大收发自动转接电路和功率匹配网络，加到全向换能器，电能转换成声能向水中辐射调制过的声信号。装置的换能器为收发合置的全向换能器。同时，合上另一台通信和报警装置的电源开关，工作方式置于“通话”，换能器接收到经水介质传来的调制过的声信号，经换能器声电转换、收发自动转接电路转接，“通话”工作方式开关的触点，加到前置放大器、自动增益控制放大电路、上边带滤波器滤波，再经过解调器、滤波器300Hz～3000Hz，恢复出话音信号，经收听功率放大器放大和分压器均衡，加到扬声器和耳机，供操作员收听。同样的话音信号经分压器衰减送录音器录音。

报警信号源22包括带编码选择开关222的报警信号编码形成器221，两路固定音频振荡器和调制器以及输出或门223，报警信号编码形成器221经过选码输出两路报警编码信号与两路音频振荡器输出分别加到调制器的信号端与本振端，两路调制器输出送到或门的两个输入端，或门输出是两个音频调制按编码间隔有序的报警信号。

当工作方式置于“报警”方式，报警信号源能自动生成多种报警信号编码，报警信号源按设置的编号生成报警信号，报警按键A1为自锁按键，首次按下报警按键连续报警，再次按报警按键停止报警，当按下报警按键，双频交替的编码脉冲信号通过上述电话发射通道，换能器向水中辐射调制过的报警声信号。当A装置工作方式置于”电话”方式时，通过其换能器和上述电话接收通道，就收听到报警信号，同时，报警信号经分压器衰减送录音器录音。

Claims (10)

1.一种水下声通信和报警方法，其特征在于水下声通信和报警的方法包括以下步骤：

1)首先为监控水域内的水下航行体安装水下声通信和报警装置A，同时在相关水下航行体、水面航行体或岸上控制台站也安装水下声通信和报警装置B，通过水下电话或电报的时间异步双向通信以及单向报警，沟通水下航行体之间以及水下航行体与换能器处于水线下的水面航行体或岸上控制台站之间的通信与报警；

2)水下航行体与相关水下航行体、水面航行体或岸上控制台站安装的水下声通信和报警装置A与B满足下列要求：

a.采用相同的水下声通信与报警体制；

b.至少由操纵控制台和终端盒A1与B1、水声发射系统A2与B2、水声接收系统A3与B3和录音系统A5与B5以及水下声系统A4与B4分系统构成，在操纵控制台和终端盒上至少设置有电源、工作方式、工作状态、发射功率选择、录音控制的开关以及手控话筒或发报电键、可自锁的报警按键和扬声器、耳机；

c.水下声系统A4与B4以水为传输介质，以水声换能器为能量转换部件，实现电-声能量转换或声-电能量转换，水声换能器采用收发两用的全向换能器或者分置的发射换能器与接收换能器，工作时水声换能器置于水线1m或3m以下；

d.装置的水声发射系统A2与B2和水声接收系统A3与B3均采用压缩带宽、高效节能的单边带技术，水声发射系统发送经单边带调制的话音信号或双频编码信号，水声接收系统把接收的单边带调制的话音信号或双频信号作解调处理，还原为音频的语音或间隔有序的报警音或电报报文音，通过终端进行听觉或视觉指示；

e.报警信号采用多组编码脉冲，报警信号编码脉冲具有清晰的报警音和鲜明的个性特征，当监控水域内有多个水下航行体时，给每个水下航行体分配不同的报警信号编码，依据接收到的编码报警音来区分不同的水下航行体；

f.水下声通信和报警装置设置有“自检”状态，无论换能器处于水线以上或水线以下，通过“自检”状态开关选择负载为水下声系统的“假负载”并对发射信号取样，通过对“假负载”下各种工作方式的发射与接收，进行全系统运行状态的自检，以便确认装置处于正常工况；

g.水下和水面航行体所配装置的录音系统的外壳应水密和耐压，录音系统的录音器为大容量，并且录音信号能回放或提取；

h.水下声通信和报警装置应电路简捷，结构紧凑，可靠高效，节能低耗，水声发射和水声接收以及录音系统的电路，实行各种工作方式下除发射信号源与相关控制开关外的水声发射和水声接收的电路最佳共用；

i.通信和报警发射控制时向水声发射系统的功放加载高压；

j.装置配备水声报警备用电源，在主电源断电时自动切换到备用电源供电在接通配电电源和装置关机的状态下，装置的水声报警备用电源能处于自动充电状态；

3)当水下航行体进入水下作业时，水下航行体和与其相关的水下航行体或水面航行体或岸上控制台站安装的水下声通信和报警装置A与B都应开机，处于通话工作方式的值守状态；

4)水下声通信和报警装置A与B中任一装置发话或发报或报警，另一装置在通话工作方式下都能接收并收听电话或电报或报警的音频信号；

5)当水下航行体进入水下作业时，应将终端盒上的录音开关置于“录”挡，录音系统对水下航行体与水面航行体或岸上控制台站之间的“通信”和“报警”过程中的所有话音或报音和报警音进行线路录音；

6)当发生海难事故必须“报警”时，手动按下操纵台的“报警”按键，启动规定编码的和固定间隔的连续报警，直至手动再按“报警”键后撤消“报警”，在连续报警N次报警后，如仍需报警，应手动切换功率选择开关置于“小”功率挡，使装置工作在低功耗、间歇式的水声报警发射状态；

7)当水下声通信和报警装置的主电源断电时，装置自动切换到备用电源，保证在小功率下的间歇发射水声报警信号的连续工作M小时的供电；

8)相关水下或水面航行体的水下声通信和报警装置B接收到作业水下航行体声通信和报警装置A发送的水声报警信号，以它提供的水声报警信号为水声定位信号，实施水下搜寻和救援；

9)在海事处理阶段，声通信和报警装置A开机，将终端盒上的录音开关置于“放”挡，回放录音系统存储的水下航行体处于水下作业时间段内完整的录音信号，为水下航行体安全事故的分析与判断提供原始录音数据；

10)水下声通信和报警装置完成水下作业后关机，装置在合上配电电源的状态下，对水声报警备用电源自动进行充电，使装置的备用电源在下一航次水下作业前充满电。

2.根据权利要求1所述方法的水下声通信和报警装置，其特征在于：该装置包括操纵台(1)、水声发射系统(2)、水声接收系统(3)、水下声系统(4)、终端盒(5)、录音系统(6)和电源(7)；

该装置设置水下声通信和声报警工作方式，两工作方式均采用单边带通信体制，装置电路的构成为：除分设通信信号源和报警信号源的水声发射系统外，还包括两工作方式公用操纵台(1)、水声发射系统(2)、水声接收系统(3)、水下声系统(4)、终端盒(5)、录音系统(6)和电源(7)，其中：

操纵台(1)与水声发射系统(2)、水声接收系统(3)、终端盒(5)和录音系统(6)相连接，水下声系统(4)与水声发射系统(2)的输出端及水声接收系统(3)的输入端相连接，水声接收系统(3)连接录音系统(6)，电源(7)为各子系统供电；

操纵台(1)上设置有电源开关K1(11)、工作方式开关K2(12)、功率选择开关K3(13)、工作状态开关K4(14)、指示组(15)、报警按键A1(16)；工作方式K2(12)设置“通话”、“通报”和“报警”三种方式，至少设置有“通话”和“报警”两种方式；功率选择开关K3(13)设置2～3挡，至少设置有“全”功率和“小”功率两挡；工作状态开关K4(14)设置“工作”和“自检”两种状态。

3.根据权利要求2所述的水下声通信和报警装置，其特征在于：水下声通信和报警装置的通信和报警工作方式公用一个水声发射系统(2)电路，水声发射系统(2)包括通信信号源(21)、报警信号源(22)、带通滤波器(23)、单边带解调电路(24)、功放输入信号分压器(25)、发射加电控制器(26)、线性功率放大器(27)和功率匹配电路(28)，其中：

通信信号源(21)可用电话信号源或电话和电报两个信号源，电话信号源(21)和报警信号源(22)的输出连接操纵台(1)的工作方式开关K2，由工作方式开关K2控制，选择一路信号源接通发射系统输入端的带通滤波器(23)；

单边带调制电路(24)的单边带调制器(241)的信号输入端连接带通滤波器(23)的输出端，单边带调制器(241)的载频信号输入端接在载频本振f₀(243)输出端，其输出端连接单边带滤波器(242)的输入端，单边带滤波器(242)输出的发射信号的带宽为单边带调制器输出的调制信号的带宽压缩一半，单边带调制电路(24)的输出端接到功放输入信号分压器(25)；

信号功放电路包括信号分压器(25)、发射加电控制器(26)、线性功率放大器(27)和功率匹配电路(28)；发话控制端F₁或发报警控制端F₂接在发射加电控制器(26)控制端，发射加电控制器(26)输出端连接线性功率放大器(27)的电源端，发射加电控制器(26)控制端加上发话时按下发话按钮或报警时按下报警按键而产生的控制信号，发射加电控制器(26)给线性功率放大器(27)加载电压V_F。

4.根据权利要求2所述的水下声通信和报警装置，其特征在于：水下声通信和报警装置的通信和报警工作方式公用一个水声接收系统(3)电路，录音系统(6)的录音和回放公用水声接收系统(3)的音频收听电路，其中：

所述的水声接收系统(3)包括前置放大器(31)、AGC自动增益控制放大器(32)、单边带解调电路(33)、带通滤波器(34)、音频放大器(35)和收听音频功放(36)，水声接收系统(3)的输入端经操纵台(1)工作状态开关K4连接水下声系统(4)；

前置放大器(31)输出端连接AGC自动增益控制放大器(32)的输入端，AGC自动增益控制放大器(32)输出端连接单边带解调电路(33)输入端，单边带解调电路(33)输出端连接带通滤波器(34)输入端，通滤波器(34)输出端连接音频放大器(35)输入端，音频放大器(35)输出端经终端盒(5)的音量调整K6连接收听音频功放(36)，收听音频功放(36)输出连接终端盒(5)的扬声器(31)和耳机(59)；

单边带解调电路(33)的单边带调制器(332)信号端和载频端分别连接的单边带滤波器(331)边带载频信号输出端和载频本振(333)本振输出端，单边带滤波器(331)的信号输入端连接AGC放大器(32)输出端，其单边带调制器(332)的载频信号输出端连接带通滤波器(34)输出端；

所述的录音系统(6)包括录音器(61)，录音分压器(62)，录音回放输出端(63)，其中：

录音系统(6)的输入端接自水声接收系统(3)的收听音频功放(36)输出端，录音器(61)的控制端连接终端盒(5)的录音开关K5，其信号端连接录音分压器(62)分压端；

录音系统(6)的回放受终端盒(5)的录音开关K5控制，录音回放输出端(63)接到水声接收系统(3)的音频放大器(35)输入端，经音量调整K6和收听音频功放(36)输出端，接至终端盒(5)的扬声器和耳机。

5.根据权利要求2或3或4所述的水下声通信和报警装置，其特征在于：该装置的水下声系统(4)包括换能器(41)、工作状态转换器(42)、收发自动转接电路(43)、假负载(44)和自检取样电路(45)，其中：

换能器(41)为收发两用的全向水声换能器或收发分置的两个水声换能器，采用收发两用全向圆柱换能器作为装置的声-能转换部件，换能器(41)在水中的工作深度至少在1m或3m米以下；

工作状态转换器(42)包括发射负载转接器(421)和接收信号转接器(422)，发射负载转接器(421)有两个输出端分别连接换能器(41)和假负载(44)，接收信号转接器(422)的两个输入端分别连接收发自动转接电路(43)和自检取样电路(45)，其输出端送水声接收系统(3)输入端；

工作状态转换器(42)的发射负载转接器(421)和接收信号转接器(422)为继电器触点组或电子开关组件，操纵台(1)工作状态开关K4“自检”挡和“工作”挡控制其转换；

收发自动转接电路(43)为一组二极管开关电路，其输入端接自水声发射系统(2)输出端，其输出端并联连接发射负载转接器(421)和接收信号转接器(422)的输入端，由加在二极管组的发射信号或接收信号的强弱使其通断，而收发自动转接；

假负载(44)为模拟换能器的阻性功率负载，操纵台(1)上工作状态开关K4“自检”挡的触点，控制工作状态转换器(42)的负载转换和接收信号的转换，当工作状态开关K4置于“自检”挡时，控制工作状态转换器(42)接通假负载(44)和自检取样电路(45)，假负载(44)一端连接到发射负载转接器(421)的一个输出端，另一端经自检取样电路(45)接地；

自检取样电路(45)为微小的阻性负载，其一端连接假负载(44)，并接到接收信号转接器(422)的输入端，另一端接地；在“自检”状态下，假负载(44)和自检取样电路(45)分压输出端采集到各种工作方式发射时的自检信号，经接收信号转接器(422)接到水声接收系统(3)输入端。

6.根据权利要求2所述的水下声通信和报警装置，终端盒(5)设置有扬声器(51)，耳机插孔(52)，音量调整器(53)，手持开关话筒(54)，话筒插孔(55)和耳机(59)，其特征在于：设置有录音开关K5(56)，有“开”、“放”和“关”三挡，其“开”挡控制录音器开启和供电，“关”挡关闭录音器，其“放”挡控制录音器供电和回放录音信号。

7.根据权利要求3或4或6所述的水下声通信和报警装置，其特征在于：录音系统(6)的录音器(61)置于外壳水密和耐压的水密耐压盒(65)内，连接终端盒(5)和录音器(61)的水密电缆(63)用水密管接(64)接入水密耐压盒(65)，录音器(61)为小尺寸、大容量的存储器，能满足水下声通信和报警装置通信和报警信号实时录音的存储容量要求，录音器(61)有录音信号输入端和录音信号回放输出端以及电源端，水密耐压盒(65)由水密耐压盒固定孔及紧固件(66)固定在航行器舱内；

录音器(61)经水密电缆(63)的录音信号输入线(67)连接录音分压器(62)，水密电缆(63)的录音信号出线(68)、电源(69)和地(70)分别接到终端盒(5)的录音开关K5；

所述的录音器水密耐压盒外壳(65)的外形结构包括椭圆形、矩形、方形或圆形，水密耐压盒外壳(65)和水密管接(64)用钢材制成，录音器周围用耐压硬质泡末塑料加固和压紧。

8.根据权利要求2所述的水下声通信和报警装置，电源(7)包括交流整流电源(71)以及电源开关K1(11)和配电开关K～(101)，其特征在于：还有备用直流电源(72)和一个电源自控转换器(73)，其中：

电源自控转换器(73)为继电器或二选一电子开关；交流整流电源(71)输入端连接220V交流配电开关K～(101)，其输出接到电源开关K1(11)的一刀开关的“开”挡触点K_1-1，备用直流电源(72)的电源端连接电源开关K1(11)的二刀开关的“公共”触点K_2-0，一刀开关的“开”挡触点K_1-1与二刀开关的“关”挡触点K_2-2短接并与电源自控转换器(73)继电器J₁线包的控制端相连；

电源自控转换器(73)的两个电源供电端Z_1-1和Z_1-2分别经一刀开关的“公共”触点K_1-0与二刀开关的“开”挡触点K_2-1与交流整流电源(71)和备用直流电源(72)相连，电源自控转换器(73)的输出端Z_1-0连接装置负载的电源端；

电源开关K1置于“开”时，交流整流电源(71)向负载供电，当交流整流电源(71)掉电时，电源自控转换器(73)从交流整流电源(71)自动转换到备用直流电源(72)，由备用直流电源(72)继续向负载供电；

在电源开关K1“关”后，配电开关K～保持合上，交流整流电源(71)自动对备用直流电源(72)充电。

9.根据权利要求2所述的水下声通信和报警装置，其特征在于：水声发射系统(2)的报警信号源(22)包括报警信号编码形成器(221)，报警信号的编码选择开关(222)，警音调制输出或门(223)与报警按键(224)，其中：

报警信号编码形成器(221)为一种基于二极管编码矩阵的脉冲形成电路，形成多组“长”和“短”脉冲规则分布的报警信号编码输出接点，报警信号编码形成器(221)的输出分为“长”脉冲和“短”脉冲两路输出；

报警信号编码选择开关(222)为多挡波段开关或多路选一电子开关，由人工选定报警信号编码，报警信号编码选择开关(222)的触点或接点按选定连接报警信号编码形成器(221)编码矩阵输出接点；

警音调制输出或门(223)包括一路f₁音频调制器、一路f₂音频调制器和一路输出或门，f₁音频调制器和f₂音频调制器的控制端分别连接报警信号编码形成器(221)的两路报警编码输出端，两路音频调制器的输出端接到输出或门的两路输入端，警音调制输出或门(223)的输出端连接到操纵台(1)的工作方式开关K2，警音调制输出或门的输出为经两路音频调制合成的调制信号。

10.根据权利要求2所述的水下声通信和报警装置，其特征在于：通信和报警两种工作方式均设置有自检方式，通过操纵台上的工作状态K4选择“自检”挡，水声发射系统(2)的收发自动转接(211)连接水下声系统(4)的假负载(42)，水声接收系统(3)前置放大器(31)的输入接通水下声系统(4)的自检取样电路；以及通过对工作方式K4(14)的选择，对通信和报警两种工作方式的包含信号源的水声发射系统和水声接收系统的电路进行完整的功能性检查；自检时，功率选择K3(13)置于“小”功率挡。

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