CN108225285B - 一种拖曳式水下声源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种拖曳式水下声源系统。声源系统包括：声源壳体、设置在声源壳体内的水密舱、声源调制解调器、储能电容、信号发生器、发射机、换能器，水密舱中设置有储能电容、发射机、信号发生器和声源调制解调器；声源调制解调器分别与拖曳调制解调器、储能电容及信号发生器连接；储能电容和信号发生器分别与发射机连接，储能电容给发射机供电，信号发生器根据指令信号发出声学电信号，并将声学电信号发送给发射机；发射机与换能器连接，发射机将声学电信号的功率放大获得大功率声学电信号并将其发送给换能器，换能器发出与大功率声学电信号匹配的振动信号。本发明提供的声源级较大的拖曳式水下声源系统，能够满足深海探测的需求。

Description

一种拖曳式水下声源系统
技术领域
本发明涉及海洋声学领域，特别是涉及一种拖曳式水下声源系统。
背景技术
目前，用于声传播损失测量的声源主要有爆炸声源、吊挂式人工声源和拖曳式人工声源三种。我国早期的水声调查一般采用爆炸声源和吊放式声源。近年来随着科学技术的发展，先进的大功率发射换能器的制作技术缩小了换能器的尺寸，大大减小了拖曳体的体积。为了缩短海上作业时间，拖曳式人工声源已备受人们关注。
拖曳式水下声源系统能够为海洋声传播测量和海底声学特性调查提供大功率声波，能与声学浮标或声学潜标配合使用完成海洋声学传播损失测量任务，是海洋声学环境观测和研究的重要手段之一。但是，现有的拖曳式水下声源系统是通过直流电源给发射机供电的，由于发射机的发射功率受限于直流电源的功率，因此，现有的拖曳式水下声源系统的声源级较小，不能满足人们对深海探测的需求。
因此，如何提供一种声源级较大的拖曳式水下声源系统，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种声源级较大的拖曳式水下声源系统，能够满足深海探测的需求。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种拖曳式水下声源系统，所述拖曳式水下声源系统与拖曳设备连接，所述拖曳设备上设置有直流电源、拖曳控制器和拖曳调制解调器，所述拖曳式水下声源系统包括：声源壳体、设置在所述声源壳体内的水密舱、声源调制解调器、储能电容、信号发生器、发射机、换能器，其中，
所述换能器设置在所述声源壳体的尾部，所述水密舱设置在所述声源壳体的头部，所述水密舱中设置有所述储能电容、所述发射机、所述信号发生器和所述声源调制解调器；
所述声源调制解调器分别与所述拖曳调制解调器、所述储能电容及所述信号发生器连接，所述声源调制解调器将所述拖曳调制解调器发送的调制信号解调为直流充电信号和指令信号，并将所述直流充电信号发送给所述储能电容，将所述指令信号发送给所述信号发生器，其中，所述调制信号为所述拖曳调制解调器将所述直流电源输出的电压信号及所述拖曳控制器发出的控制信号进行调制获得的信号；
所述储能电容和所述信号发生器分别与所述发射机连接，所述储能电容给所述发射机供电，所述信号发生器根据所述指令信号发出声学电信号，并将所述声学电信号发送给所述发射机；
所述发射机与所述换能器连接，所述发射机将所述声学电信号的功率放大获得大功率声学电信号，并将所述大功率声学电信号发送给所述换能器，所述换能器发出与所述大功率声学电信号匹配的振动信号。
可选的，所述拖曳式水下声源系统还包括与所述声源调制解调器连接的处理器及与所述处理器连接的压力传感器，其中，所述处理器设置在所述水密舱中，所述压力传感器设置在所述水密舱的外表面。
可选的，所述拖曳式水下声源系统还包括与所述处理器连接的电子罗盘，所述电子罗盘设置在所述水密舱的外表面。
可选的，所述拖曳式水下声源系统还包括拖曳连接部，所述拖曳连接部设置在所述声源壳体的外表面。
可选的，所述拖曳连接部具体包括：倒T型导轨、与所述倒T型导轨匹配的连接槽，其中，所述倒T型导轨的底部与所述声源壳体的外表面固定连接，所述倒T型导轨上设置有若干第一通孔，所述连接槽上设置有与所述第一通孔匹配的、且贯穿所述连接槽的两个槽壁的第二通孔，所述连接槽的槽底设置有凸起部，所述凸起部上设置有第三通孔。
可选的，所述倒T型导轨上设置有至少三个第一通孔，且各所述第一通孔等间距排列。
可选的，所述第二通孔的数量大于等于2。
可选的，所述拖曳连接部还包括固定螺栓和螺母，其中，所述倒T型导轨嵌入所述连接槽，所述固定螺栓穿过所述第一通孔和所述第二通孔与所述螺母螺接以使所述倒T型导轨和所述连接槽固定连接。
可选的，所述声源壳体还设置有三个尾翼，所述三个尾翼分别固定在所述声源壳体的尾部的顶部和所述声源壳体的尾部的左右两侧。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的拖曳式水下声源系统包括声源壳体、设置在所述声源壳体内的水密舱、声源调制解调器、储能电容、信号发生器、发射机、换能器。所述拖曳调制解调器将所述直流电源输出的电压信号及所述拖曳控制器发出的控制信号进行调制获得调制信号，所述声源调制解调器将调制信号解调为直流充电信号和指令信号，所述储能电容利用解调后的直流充电信号进行充电后通过放电给发射机供电，瞬间输出功率大，从而能够满足大声源级的水下声源系统的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的拖曳式水下声源系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的拖曳式水下声源系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的倒T型导轨的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的连接槽的正视图；
图5为本发明实施例提供的连接槽的的底视图；
图6为本发明实施例提供的拖曳连接部的组装示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种声源级较大的拖曳式水下声源系统，能够满足深海探测的需求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的拖曳式水下声源系统的结构框图。图2为本发明实施例提供的拖曳式水下声源系统的结构示意图。如图1和图2所示，一种拖曳式水下声源系统，所述拖曳式水下声源系统1与拖曳设备2连接，所述拖曳设备2上设置有直流电源201、拖曳控制器202和拖曳调制解调器203，所述拖曳式水下声源系统1包括：声源壳体101、设置在所述声源壳体101内的水密舱102、声源调制解调器103、储能电容104、信号发生器105、发射机106、换能器107、压力传感器108、电子罗盘109和处理器110，其中，
所述换能器107设置在所述声源壳体101的尾部，所述水密舱102设置在所述声源壳体101的头部，所述水密舱102中设置有所述声源调制解调器103、所述储能电容104、所述信号发生器105、所述发射机106和所述处理器110，、所述压力传感器108和所述电子罗盘109设置在所述水密舱102的外表面。
所述声源调制解调器103分别与所述拖曳调制解调器203、所述储能电容104及所述信号发生器105连接，所述声源调制解调器103将所述拖曳调制解调器203发送的调制信号解调为直流充电信号和指令信号，并将所述直流充电信号发送给所述储能电容104，将所述指令信号发送给所述信号发生器105，其中，所述调制信号为所述拖曳调制解调器203将所述直流电源201输出的电压信号及所述拖曳控制器202发出的控制信号进行调制获得的信号；
所述储能电容104和所述信号发生器105分别与所述发射机106连接，所述储能电容104给所述发射机106供电，所述信号发生器105根据所述指令信号发出声学电信号，并将所述声学电信号发送给所述发射机106；
所述发射机106与所述换能器107连接，所述发射机106将所述声学电信号的功率放大获得大功率声学电信号，并将所述大功率声学电信号发送给所述换能器107，所述换能器107发出与所述大功率声学电信号匹配的振动信号。
所述声源调制解调器103与所述处理器110连接，所述处理器110与所述压力传感器108和电子罗盘109连接。工作时，处理器110接收压力传感器108和电子罗盘109的数据，处理器110根据所述压力传感器108检测的数据计算声源系统在海水中的深度，并根据电子罗盘109检测的数据确定声源系统在海水中的姿态。处理器110通过声源调制解调器103将压力传感器108和电子罗盘109检测的数据、深度信息、姿态信息发送给拖曳设备2上的拖曳调制解调器203，拖曳调制解调器203将接收的信号解调成RS232信号发送给上位机，上位机可实时更新拖曳式水下声源系统在海水中的深度及姿态信息。
如图2所示，所述声源壳体101呈流线型结构，在海水中姿态稳定。同时，所述声源壳体101还设置有三个尾翼1011，所述三个尾翼1011分别固定在所述声源壳体101尾部的顶部和所述声源壳体101尾部的左右两侧。
图3为本发明实施例提供的倒T型导轨的结构示意图。图4为本发明实施例提供的连接槽的正视图。图5为本发明实施例提供的连接槽的的底视图。图6为本发明实施例提供的拖曳连接部的组装示意图。如图3-图6所示，所述拖曳式水下声源系统1还包括拖曳连接部111，所述拖曳连接部111设置在所述声源壳体101的外表面。所述拖曳连接部111具体包括：倒T型导轨1111、与所述倒T型导轨匹配的连接槽1112、固定螺栓1113和螺母1114，其中，所述倒T型导轨1111的底部与所述声源壳体101的外表面固定连接，所述倒T型导轨1111上设置有若干第一通孔，所述连接槽1112上设置有与所述第一通孔匹配的、且贯穿所述连接槽1112的两个槽壁的第二通孔，所述连接槽1112的槽底设置有凸起部，所述凸起部上设置有第三通孔。实际应用中，采用螺栓将安装在拖曳设备上的拖曳铠装电缆的受力器和连接槽1112上的第三通孔连接，拖曳铠装电缆上的水密接插件和水密电子舱102端盖上的接插件连接。
更优选地，所述倒T型导轨1111上设置有至少三个第一通孔，且各所述第一通孔等间距排列，所述第二通孔的数量大于等于2，所述倒T型导轨1111嵌入所述连接槽1112，所述固定螺栓1113穿过所述第一通孔和所述第二通孔与所述螺母1114螺接以使所述倒T型导轨1111和所述连接槽1112固定连接。
具体地，如图3所示，本实施例中，所述倒T型导轨1111的轨道长0.6米，呈倒置的T字型，所述倒T型导轨1111固定在所述声源壳体101的中间位置，所述倒T型导轨1111上部等间距设置有11个第一通孔，连接槽1112上以同样间距设置有3个第二通孔，3个固定螺栓1113分别穿过导轨1111的11个通孔中的三个通孔及所述连接槽1112上的3个第二通孔与所述螺母1114螺接以使所述倒T型导轨1111和所述连接槽1112紧密固定连接。通过调节连接槽1112与倒T型导轨1111的连接位置调节声源系统的重心，从而解决现有技术中拖曳声源的重心无法调节，导致声源系统无法下潜到指定深度的问题。本发明提供的声源系统可通过调节连接槽与倒T型导轨的连接位置，可使声源系统在不同船速下，下潜到水面下200米的深度。
本实施例提供的声源系统的工作过程为：
工作时，上位机发送指令，通过计算机RS232接口发送给拖曳调制解调器203，拖曳调制解调器203将指令加载在直流电(400V)上，并通过铠装电缆传输给水密舱102，水密舱102内部的声源调制解调器103将铠装电缆上传输的电源解调为直流电(400V)和指令，并将直流电(400V)输出给储能电容104，将指令输出给信号发生器105，信号发生器105根据指令发送相应频率的小功率声学信号，然后通过发射机106将小功率声学信号变换成大功率声学信号后，输出给换能器10，换能器10振动产生相应频率的声音(不小于195dB)，完成一次拖曳式水下声源的工作过程。
本实施例提供的拖曳式水下声源系统通过铠装电缆接收安装在船上的直流电源输出的直流电(400V)，并将电能存储到储能电容中，通过储能电容给发射机供电，保证了声源系统的发射功率。拖曳式水下声源系统可通过安装在船上的铠装电缆和门吊布放回收及拖曳，船可保持一定航速拖曳本实施例提供的声源系统(不大于5节)，克服了吊放声源需停船工作和布放回收繁琐的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种拖曳式水下声源系统，其特征在于，所述拖曳式水下声源系统与拖曳设备连接，所述拖曳设备上设置有直流电源、拖曳控制器和拖曳调制解调器，所述拖曳式水下声源系统包括：声源壳体、设置在所述声源壳体内的水密舱、声源调制解调器、储能电容、信号发生器、发射机、换能器，其中，
所述换能器设置在所述声源壳体的尾部，所述水密舱设置在所述声源壳体的头部，所述水密舱中设置有所述储能电容、所述发射机、所述信号发生器和所述声源调制解调器；
所述声源调制解调器分别与所述拖曳调制解调器、所述储能电容及所述信号发生器连接，所述声源调制解调器将所述拖曳调制解调器发送的调制信号解调为直流充电信号和指令信号，并将所述直流充电信号发送给所述储能电容，将所述指令信号发送给所述信号发生器，其中，所述调制信号为所述拖曳调制解调器将所述直流电源输出的电压信号及所述拖曳控制器发出的控制信号进行调制获得的信号；
所述储能电容和所述信号发生器分别与所述发射机连接，所述储能电容给所述发射机供电，所述信号发生器根据所述指令信号发出声学电信号，并将所述声学电信号发送给所述发射机；
所述发射机与所述换能器连接，所述发射机将所述声学电信号的功率放大获得大功率声学电信号，并将所述大功率声学电信号发送给所述换能器，所述换能器发出与所述大功率声学电信号匹配的振动信号；
所述拖曳式水下声源系统还包括与所述声源调制解调器连接的处理器及与所述处理器连接的压力传感器，其中，所述处理器设置在所述水密舱中，所述压力传感器设置在所述水密舱的外表面；
所述拖曳式水下声源系统还包括与所述处理器连接的电子罗盘，所述电子罗盘设置在所述水密舱的外表面；
所述拖曳式水下声源系统还包括拖曳连接部，所述拖曳连接部设置在所述声源壳体的外表面，所述拖曳连接部具体包括：倒T型导轨、与所述倒T型导轨匹配的连接槽，其中，所述倒T型导轨的底部与所述声源壳体的外表面固定连接，所述倒T型导轨上设置有若干第一通孔，所述连接槽上设置有与所述第一通孔匹配的、且贯穿所述连接槽的两个槽壁的第二通孔，所述连接槽的槽底设置有凸起部，所述凸起部上设置有第三通孔；所述倒T型导轨上设置有至少三个第一通孔，且各所述第一通孔等间距排列；所述第二通孔的数量大于等于2；所述拖曳连接部还包括固定螺栓和螺母，其中，所述倒T型导轨嵌入所述连接槽，所述固定螺栓穿过所述第一通孔和所述第二通孔与所述螺母螺接以使所述倒T型导轨和所述连接槽固定连接。
2.根据权利要求1所述的拖曳式水下声源系统，其特征在于，所述声源壳体还设置有三个尾翼，所述三个尾翼分别固定在所述声源壳体的尾部的顶部和所述声源壳体的尾部的左右两侧。
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