CN109147507A - 一种模块化声呐系统教学实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种模块化声呐系统教学实验装置，属于声呐技术领域。本发明由消声水槽模块、发射阵模块、模块化声呐电路系统、接收阵模块四部分组成，消声水槽上方为四自由度行车，四自由度行车的吊装杆安装发射阵模块，发射阵模块与模块化声呐电路系统的发射机模块、信源模块、显示控制模块、数据传输模块、处理器模块、数字采集模块、增益控制模块、滤波放大模块相连，滤波放大模块与接收阵模块相连，接收阵模块贴放在消声水槽内侧。本发明可在一套完整的声呐系统中对设计电路功能模块进行验证，采用四自由度行车和消声水槽为模块化声呐系统测试提供了良好的实物教具，加强所学知识与科研的结合。
Description
技术领域
本发明属于声呐技术领域，具体涉及一种模块化声呐系统教学实验装置。
背景技术
在水声工程专业长期的实验教学中，学生主要围绕声呐的部分功能性电子电路设计制作声呐系统功能电路模块，以锻炼自身的工程实践能力。但由于声呐系统离开水介质难以安全工作，声呐换能器在空气中失配极易导致声呐系统损坏，因此传统的电学教学实验极少采用声呐实物为教具，且声呐系统的复杂度较高、专业性较强、通用性较差，在有限时间里学生难以一次性设计实现完整的实验用声纳系统平台，这使得学生调试的局部功能实验电路只能在模拟的条件下进行调试实验，不能放到真正的声呐系统中进行实际验证，从而非常不利于学生建立“系统”的概念，也导致了工程类专业实验与实训脱节、严重制约了学生在后续水声工程科研过程中发现问题、分析问题和解决实际问题能力的培养等问题。
本发明特别针对长期困扰水声工程专业电学专业实验教学中存在的上述问题，创新性地提出模块化声呐系统实验装置的概念与教具研发思路，将处于实际工作状态的声呐系统引入到日常实验教学中，通过设计由功能模块组合而成的声呐实物教具，学生可将课程中自己设计实现的声呐功能电路模块替换到模块化声呐系统实验装置教具中，进行现场实物验证，更好地实现专业培养目标的要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种模块化声呐系统教学实验装置。
为实现上述目的，一种模块化声呐系统教学实验装置，由消声水槽模块、发射阵模块、模块化声呐电路系统、接收阵模块四部分组成，消声水槽模块包括消声水槽、四自由度行车，模块化声呐电路系统包括发射机模块、信源模块、显示控制模块、数据传输模块、处理器模块、数字采集模块、增益控制模块、滤波放大模块，消声水槽为长方体水槽，水槽的顶部长边两侧边沿设有平行的第一导轨和第二导轨，四自由度行车放置于导轨上，四自由度行车的吊装杆的下端安装发射阵模块，发射阵模块依次与模块化声呐电路系统的发射机模块、信源模块、显示控制模块、数据传输模块、处理器模块、数字采集模块、增益控制模块、滤波放大模块相连，滤波放大模块与接收阵模块相连，接收阵模块贴放在消声水槽内侧与发射阵模块相对应的一端。
所述的四自由度行车由吊装杆、横梁、行车轮组成，第一横梁和第二横梁的两端分别安装行车轮，行车轮放置于消声水槽的第一导轨和第二导轨上，第一横梁上方安装第三导轨，第二横梁上方安装第四导轨，第三横梁和第四横梁的两端分别安装行车轮，行车轮分别放置于第三导轨和第四导轨上，第三横梁和第四横梁通过第五横梁连接，第五横梁中部放置吊装杆。
所述的消声水槽内部表面设有消声劈尖。
本发明的有益效果在于：
本发明通过将设计实验电路与模块化声呐系统实验装置的相应电路模块进行更换，即可在一套完整的声呐系统中对设计电路功能模块进行验证；同时，采用四自由度行车和六面消声的消声水池为构建的模块化声呐系统测试提供了良好的实物教具，使学生不仅完成功能电路模块现场系统验证，还进一步与实际应用环境相结合，通过系统性的实验加深对以往课程知识点的理解，加强所学知识与科研的结合，打破了以往教学仅停留在实验室调试台阶段，缺少现场教学体验的局面，进一步让学生提前感受到了科研的魅力，该装置的推广应用必然将水声工程专业的电学实验教学水平提高到一个新的高度。
附图说明
图1为模块化声呐系统教学实验装置构成图。
图2为四自由度行车结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的描述：
实施例1
为实现上述目的，一种模块化声呐系统教学实验装置，由消声水槽模块、发射阵模块、模块化声呐电路系统、接收阵模块四部分组成，消声水槽模块包括消声水槽、四自由度行车，模块化声呐电路系统包括发射机模块、信源模块、显示控制模块、数据传输模块、处理器模块、数字采集模块、增益控制模块、滤波放大模块，消声水槽为长方体水槽，水槽的顶部长边两侧边沿设有平行的第一导轨和第二导轨，四自由度行车放置于导轨上，四自由度行车的吊装杆的下端安装发射阵模块，发射阵模块依次与模块化声呐电路系统的发射机模块、信源模块、显示控制模块、数据传输模块、处理器模块、数字采集模块、增益控制模块、滤波放大模块相连，滤波放大模块与接收阵模块相连，接收阵模块贴放在消声水槽内侧与发射阵模块相对应的一端。
所述的四自由度行车由吊装杆、横梁、行车轮组成，第一横梁和第二横梁的两端分别安装行车轮，行车轮放置于消声水槽的第一导轨和第二导轨上，第一横梁上方安装第三导轨，第二横梁上方安装第四导轨，第三横梁和第四横梁的两端分别安装行车轮，行车轮分别放置于第三导轨和第四导轨上，第三横梁和第四横梁通过第五横梁连接，第五横梁中部放置吊装杆，吊装杆可以自由旋转和上下移动。
所述的消声水槽内部表面设有消声劈尖。
实施例2
本发明涉及声呐技术领域，具体为一种模块化声呐系统教学实验装置。
在水声工程专业长期的实验教学中，学生主要围绕声呐的部分功能性电子电路设计制作声呐系统功能电路模块，以锻炼自身的工程实践能力。但由于声呐系统离开水介质难以安全工作，声呐换能器在空气中失配极易导致声呐系统损坏，因此传统的电学教学实验极少采用声呐实物为教具，且声呐系统的复杂度较高、专业性较强、通用性较差，在有限时间里学生难以一次性设计实现完整的实验用声纳系统平台，这使得学生调试的局部功能实验电路只能在模拟的条件下进行调试实验，不能放到真正的声呐系统中进行实际验证，从而非常不利于学生建立“系统”的概念，也导致了工程类专业实验与实训脱节、严重制约了学生在后续水声工程科研过程中发现问题、分析问题和解决实际问题能力的培养等问题。
本发明特别针对长期困扰水声工程专业电学专业实验教学中存在的上述问题，创新性地提出模块化声呐系统实验装置的概念与教具研发思路，将处于实际工作状态的声呐系统引入到日常实验教学中，通过设计由功能模块组合而成的声呐实物教具，学生可将课程中自己设计实现的声呐功能电路模块替换到模块化声呐系统实验装置教具中，进行现场实物验证，更好地实现专业培养目标的要求。
本发明的目的是为了克服水声工程专业电学实验教学过程中存在的问题，提出一种模块化声呐系统教学实验装置，使每位学生设计的声呐系统功能电路模块均可以通过替换该教学实验装置中的相应功能电路模块，快速、便捷地在一个完整的实际声呐系统中实现功能验证。
本发明的目的是这样实现的：模块化声呐系统教学实验装置，包括消声水槽，所述消声水槽上设置四自由度行车，所述行车吊装杆下端安装发射阵模块；所述发射阵模块通过发射机模块与模块化声呐电路系统相连；所述模块化声呐电路系统包括发射机模块、信源模块、显示控制模块、数据传输模块、处理器模块、数字采集模块、增益控制模块和滤波放大模块；所述接收阵模块通过滤波放大电路模块与模块化声呐电路系统相连；所述发射阵模块和接收模块分别吊装在消声水槽的两端。
作为本发明的一种优先技术方案，所述的消声水槽六面设有消声尖劈，水槽上表面边缘设有四自由度行车导轨；
作为本发明的一种优先技术方案，所述的四自由度行车由吊装杆、横梁、行车轮组成；
作为本发明的一种优先技术方案，所述的四自由度行车置于行车导轨上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：仅通过将设计实验电路与模块化声呐系统实验装置的相应电路模块进行更换，即可在一套完整的声呐系统中对设计电路功能模块进行验证；同时，采用四自由度行车和六面消声的消声水池为构建的模块化声呐系统测试提供了良好的实物教具，使学生不仅完成功能电路模块现场系统验证，还进一步与实际应用环境相结合，通过系统性的实验加深对以往课程知识点的理解，加强所学知识与科研的结合，打破了以往教学仅停留在实验室调试台阶段，缺少现场教学体验的局面，进一步让学生提前感受到了科研的魅力。该装置的推广应用必然将水声工程专业的电学实验教学水平提高到一个新的高度。
下面结合附图对本发明实施中的技术方案作清楚、完整地详细描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在未做创造性劳动的情况下获得的其它实施例均属本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所述的模块化声呐系统教学实验装置，模块化声呐系统教学实验装置，包括消声水槽，所述消声水槽上设置四自由度行车，所述行车吊装杆下端安装发射阵模块；所述发射阵模块通过发射机模块与模块化声呐电路系统相连；所述模块化声呐电路系统包括发射机模块、信源模块、显示控制模块、数据传输模块、处理器模块、数字采集模块、增益控制模块和滤波放大模块；所述接收阵模块通过滤波放大电路模块与模块化声呐电路系统相连；所述发射阵模块和接收模块分别吊装在消声水槽的两端。
所述的消声水槽六面设有消声尖劈，水槽上表面边缘设有四自由度行车导轨；
所述的四自由度行车由吊装杆、横梁、行车轮组成，四自由度行车结构示意图见图2，四自由度行车置于行车导轨上。
在实验之前，学生将自己设计制作的声呐系统功能电路模块替换掉声纳电路系统中的相应功能模块，可通过调整四自由度行车对声呐的指向性、声源级、连续工作能力等进行测试，对设计功能电路进行验证。
Claims (3)
1.一种模块化声呐系统教学实验装置，由消声水槽模块、发射阵模块、模块化声呐电路系统、接收阵模块四部分组成，消声水槽模块包括消声水槽、四自由度行车，模块化声呐电路系统包括发射机模块、信源模块、显示控制模块、数据传输模块、处理器模块、数字采集模块、增益控制模块、滤波放大模块，其特征在于：消声水槽为长方体水槽，水槽的顶部长边两侧边沿设有平行的第一导轨和第二导轨，四自由度行车放置于导轨上，四自由度行车的吊装杆的下端安装发射阵模块，发射阵模块依次与模块化声呐电路系统的发射机模块、信源模块、显示控制模块、数据传输模块、处理器模块、数字采集模块、增益控制模块、滤波放大模块相连，滤波放大模块与接收阵模块相连，接收阵模块贴放在消声水槽内侧与发射阵模块相对应的一端。
2.根据权利要求1所述的一种模块化声呐系统教学实验装置，其特征在于：四自由度行车由吊装杆、横梁、行车轮组成，第一横梁和第二横梁的两端分别安装行车轮，行车轮放置于消声水槽的第一导轨和第二导轨上，第一横梁上方安装第三导轨，第二横梁上方安装第四导轨，第三横梁和第四横梁的两端分别安装行车轮，行车轮分别放置于第三导轨和第四导轨上，第三横梁和第四横梁通过第五横梁连接，第五横梁中部放置吊装杆。
3.根据权利要求1所述的一种模块化声呐系统教学实验装置，其特征在于：消声水槽内部表面设有消声劈尖。
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