CN110231082A - 一种船舶水听器的校准系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种船舶水听器的校准系统，包括：控制器，与功率放大器的输入端通过信号线相连，用于向功率放大器发送校准频率下的激励信号；功率放大器的输出端与换能器相连，用于放大激励信号；换能器置于水下，用于将激励信号转换为声波信号；被校准水听器，安装在船舶结构上，根据声波信号生成第一电压响应值，将所述第一电压响应值发送至所述监测器中；标准无线水听器，根据声波信号生成第二电压响应值，将第二电压响应值通过无线传输发送至控制器中；监测器的输入端分别与被校准水听器及控制器相连，用于接收控制器发送的所述第一电压响应值，并根据第一电压响应值及第二电压响应值对被校准水听器的校准因子进行校准。
Description
技术领域
本发明涉及计量校准技术领域，尤其涉及一种船舶水听器的校准系统。
背景技术
在众多领域，仪表作为重要的监视设备，具有表征被监视产品的性能状态、故障状态等重要作用。因此仪表在线工作时，对数值采集的准确性有明确的要求。通常情况下，对每种仪表都规定了计量周期，一般要求仪表的计量周期为一年。
对于实验室内使用的仪表或者便携式的仪表来说，计量校准还比较方便，但是对于固定安装在船舶上的仪表进行计量校准时，需要对其进行拆卸、送检、复装等过程，通常比较麻烦。特别是对气密性有要求的仪表、布置在狭小空间不便拆装的仪表、对可靠性要求高的、一体带线的仪表等这些仪表，对其进行计量校准时就更难实现。
实际工程应用中，此类仪表(比如用于监测船体自噪声的水听器)往往未按计量周期要求及时进行计量校准，一般都是在修理期间对此类仪表选择性地进行计量校准，导致此类仪表采集数据的可靠性及准确性存在很大的风险。
发明内容
针对现有技术存在的问题发明实施例提供了一种船舶噪声传感器的校准系统，用于解决现有技术无法方便快速地对固定安装在船舶上的、难以拆卸的水听器进行计量校准，导致难以确保水听器采集数据的可靠性及准确性的技术问题。
本发明实施例提供一种船舶水听器的校准系统，所述系统包括：
控制器，与功率放大器的输入端通过信号线相连，用于向所述功率放大器发送校准频率下的激励信号；
功率放大器，所述功率放大器的输出端与所述换能器相连，用于放大所述激励信号；
换能器，所述换能器置于水下，用于将所述激励信号转换为声波信号；
被校准水听器，安装在船舶结构上，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第一电压响应值，将所述第一电压响应值发送至所述监测器中；
标准无线水听器，安装在所述被校准水听器的一侧，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第二电压响应值，将所述第二电压响应值通过无线传输信道发送至所述控制器中；
监测器，所述监测器的输入端分别与所述被校准水听器及所述控制器相连，用于接收所述控制器发送的所述第二电压响应值，并根据所述第一电压响应值及所述第二电压响应值对所述被校准水听器的灵敏度校准因子进行校准。
上述方案中，所述控制器中集成有信号发生器，所述控制器向所述信号发生器发送控制信号，所述信号发生器用于根据所述控制信号输出校准频率下的激励信号。
上述方案中，所述标准无线水听器的最大误差为所述被校准水听器最大误差的1/4。
上述方案中，所述监测器具体用于：
确定所述第一电压响应值及所述第二电压响应值之间的差值；
根据所述差值对所述被校准水听器灵敏度的校准因子进行校准，使得所述第一电压响应值与所述第二电压响应值一致。
上述方案中，所述标准无线水听器的信噪比大于60dB。
上述方案中，所述控制器内集成有无线接收模块，所述标准无线水听器通过无线信道与所述控制器相连，所述标准无线水听器通过无线信道与所述控制器相连。
上述方案中，所述换能器包括：超声波换能器。
上述方案中，所述控制器及所述功率放大器安装在所述船舶结构的相应位置。
上述方案中，所述控制器及所述功率放大器安装在岸边的控制室中。
本发明提供了一种船舶水听器的校准系统，所述系统包括：控制器，与功率放大器的输入端通过信号线相连，用于向所述功率放大器发送校准频率下的激励信号；功率放大器，所述功率放大器的输出端与所述换能器相连，用于放大所述激励信号；换能器，所述换能器置于水下，用于将所述激励信号转换为声波信号；被校准水听器，安装在船舶结构上，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第一电压响应值，将所述第一电压响应值发送至所述监测器中；标准无线水听器，安装在所述被校准水听器的一侧，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第二电压响应值，将所述第二电压响应值通过无线传输发送至所述控制器中；监测器，所述监测器的输入端分别与所述被校准水听器及所述控制器相连，用于接收所述控制器发送的所述第一电压响应值，并根据所述第一电压响应值及所述第二电压响应值对所述被校准水听器的校准因子进行校准；如此，可利用船舶结构上安装的控制器、功率放大器、换能器输出一个声波信号，使得被校准水听器及标准无线水听器分别产生第一电压响应值及第二电压响应值，监测器基于第二电压响应值及第一电压响应值之间的差值对被校准水听器进行校准，使得第一电压响应值及第二电压响应值保持一致，完成对被校准水听器的校准，这样就无需拆卸被校准水听器，也可方便快速地实现对被校准水听器的校准，确保被校准水听器在工作时采集数据的可靠性和准确性；并且采用标准无线水听器，避免了在现场的复杂布线。
附图说明
图1为本发明实施例提供的船舶水听器的校准系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的船舶水听器的校准系统的信号流向示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术无法方便快速地对固定安装在船舶上的、难以拆卸的水听器进行计量校准，导致难以确保水听器采集数据的可靠性及准确性的技术问题，本发明提供了一种船舶水听器的校准系统，所述系统包括：控制器，与功率放大器的输入端通过信号线相连，用于向所述功率放大器发送校准频率下的激励信号；功率放大器，所述功率放大器的输出端与所述换能器相连，用于放大所述激励信号；换能器，所述换能器置于水下，用于将所述激励信号转换为声波信号；被校准水听器，安装在船舶结构上，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第一电压响应值，将所述第一电压响应值发送至所述监测器中；标准无线水听器，安装在所述被校准水听器的一侧，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第二电压响应值，将所述第二电压响应值通过无线传输发送至所述控制器中；监测器，所述监测器的输入端分别与所述被校准水听器及所述控制器相连，用于接收所述控制器发送的所述第一电压响应值，并根据所述第一电压响应值及所述第二电压响应值对所述被校准水听器的校准因子进行校准。
下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
本实施例提供一种船舶水听器的校准系统，如图1所示，系统包括：控制器1、功率放大器2、换能器3、被校准水听器4、标准无线水听器5及监测器6；其中，本实施例中的第一种安装方式是：控制器1、功率放大器2、被校准水听器4、标准无线水听器5及监测器6可以均安装在船舶结构7的相应位置；第二种安装方式是：控制器1和功率放大器2安装在岸边，被校准水听器4、标准无线水听器5及监测器6安装在船舶结构7的相应位置。本实施例的图1是以第二种安装方式为例进行说明的。
控制器1的输出端与功率放大器2的输入端通过信号线相连，用于向所述功率放大器发送校准频率下的激励信号；所述激励信号为电信号。
这里，控制器1中集成有信号发生器，控制器1向所述信号发生器发送控制信号，所述信号发生器用于根据控制信号输出校准频率下的激励信号。所述控制器1可以为可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)。当然，控制器1和信号发生器也可以是单独的设备，那么此时，控制器1的输出端就与信号发生器的输入端相连，信号发生器的输出端与功率放大器2的输入端相连。
当信号发生器集成在控制器1中时，功率放大器2的输出端通过信号线与换能器3相连，用于放大所述激励信号；该信号线是水密信号线8。
换能器3置于水下，用于将激励信号转换为声波信号；这里，换能器3可以包括超声波换能器。
被校准水听器4安装在船舶结构7上，与监测器6的输入端通过信号线相连，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第一电压响应值，将所述第一电压响应值发送至监测器6中。
标准无线水听器5安装在船舶结构7上，并位于所述被校准水听器4的一侧，为了尽量保证校准的精度，标准无线水听器5靠近被校准水听器4。标准无线水听器5与控制器1通过无线信道相连。
标准无线水听器5用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第二电压响应值，将所述第二电压响应值通过无线传输发送至所述控制器1中。
为了保证校准精度，标准无线水听器5在现场校准之前需在实验室进行校准，标准无线水听器5的最大误差为被校准水听器4最大误差的1/4，或者，标准无线水听器5的最大不确定度为被校准水听器4最大测量不确定度的1/4。
在校准时，标准无线水听器5及被校准水听器4的信噪比均大于60dB。
这里，控制器1与监测器6可以通过信号线相连，也可以不连接。当现场布线特别复杂时，控制器1不与监测器6相连，此时，当控制器1获取到第二电压响应值后，会由人工将第二电压响应值输入至监测器6中。其中，监测器6可以理解为船舶结构7上的原有的控制设备。
为了提高校准的自动化程度，本实施例中的控制器1的输出端还需要与监测器6的输入端相连，用于将接收到的第二电压响应值发送至监测器6中。
监测器6的输入端还与所述被校准水听器4通过信号线相连，用于根据接收到的第一电压响应值及第二电压响应值对被校准水听器4的灵敏度校准因子进行校准，具体实现如下：
监测器6确定所述第一电压响应值及所述第二电压响应值之间的差值；
根据所述差值对所述被校准水听器4的灵敏度校准因子进行校准，使得所述第一电压响应值与所述第二电压响应值一致。
作为一种可选的实施例，本实施例的校准系统也可以不包括监测器6，那么此时控制器1的输入端与所述被校准水听器4通过信号线相连，接收被校准水听器4发送的第一电压响应值，而对被校准水听器4的灵敏度校准因子进行校准的工作就由控制器1实现，具体为：
控制器1确定所述第一电压响应值及所述第二电压响应值之间的差值；
根据所述差值对所述被校准水听器4的灵敏度校准因子进行校准，使得所述第一电压响应值与所述第二电压响应值一致。
这样就可以方便快速地完成对被校准水听器4的灵敏度的校准。
本发明实施例提供的船舶水听器的校准系统能带来的有益效果至少是：
本发明实施例提供的一种船舶水听器的校准系统，所述系统包括：控制器，与功率放大器的输入端通过信号线相连，用于向所述功率放大器发送校准频率下的激励信号；功率放大器，所述功率放大器的输出端与所述换能器相连，用于放大所述激励信号；换能器，所述换能器置于水下，用于将所述激励信号转换为声波信号；被校准水听器，安装在船舶结构上，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第一电压响应值，将所述第一电压响应值发送至所述监测器中；标准无线水听器，安装在所述被校准水听器的一侧，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第二电压响应值，将所述第二电压响应值通过无线传输发送至所述控制器中；监测器，所述监测器的输入端分别与所述被校准水听器及所述控制器相连，用于接收所述控制器发送的所述第一电压响应值，并根据所述第一电压响应值及所述第二电压响应值对所述被校准水听器的校准因子进行校准；如此，可利用船舶结构上安装的控制器、功率放大器、换能器输出一个声波信号，使得被校准水听器及标准无线水听器分别产生电压响应值，再基于电压响应值，利用监测器对被校准水听器进行校准，将被校准水听器的灵敏度控制在规定的范围内，使其测量精度满足要求，这样就无需拆卸被校准水听器，也可方便快速地实现对被校准水听器的校准，确保被校准水听器在工作时采集数据的可靠性和准确性；并且采用标准无线水听器，避免了在现场的复杂布线。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种船舶水听器的校准系统，其特征在于，所述系统包括：
控制器，与功率放大器的输入端通过信号线相连，用于向所述功率放大器发送校准频率下的激励信号；
功率放大器，所述功率放大器的输出端与所述换能器相连，用于放大所述激励信号；
换能器，所述换能器置于水下，用于将所述激励信号转换为声波信号；
被校准水听器，安装在船舶结构上，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第一电压响应值，将所述第一电压响应值发送至所述监测器中；
标准无线水听器，安装在所述被校准水听器的一侧，用于接收所述声波信号，根据所述声波信号生成第二电压响应值，将所述第二电压响应值通过无线传输信道发送至所述控制器中；
监测器，所述监测器的输入端分别与所述被校准水听器及所述控制器相连，用于接收所述控制器发送的所述第二电压响应值，并根据所述第一电压响应值及所述第二电压响应值对所述被校准水听器的灵敏度校准因子进行校准。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器中集成有信号发生器，所述控制器向所述信号发生器发送控制信号，所述信号发生器用于根据所述控制信号输出校准频率下的激励信号。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标准无线水听器的最大误差为所述被校准水听器最大误差的1/4。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测器具体用于：
确定所述第一电压响应值及所述第二电压响应值之间的差值；
根据所述差值对所述被校准水听器灵敏度的校准因子进行校准，使得所述第一电压响应值与所述第二电压响应值一致。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标准无线水听器的信噪比大于60dB。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器内集成有无线接收模块，所述标准无线水听器通过无线信道与所述控制器相连。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换能器包括：超声波换能器。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器及所述功率放大器安装在所述船舶结构的相应位置。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器及所述功率放大器安装在岸边的控制室中。
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