CN210835235U - 一种宽带多波束测深系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种宽带多波束测深系统，包括水面数据中心、水下的接收舱和发射舱；所述接收舱内设有依次连接的接收机和接收阵；所述发射舱内设有依次连接的发射机和发射阵；所述发射机为多路相控发射单元组合而成的发射机；所述接收舱内的接收机与发射舱内的发射机连接；所述水面数据中心包括信号处理单元、用于显示水底信息的显示单元、GPS及采集姿态信息的光纤罗经；所述显示单元、GPS和光纤罗经分别与信号处理单元连接，所述信号处理单元与接收舱内的接收机连接。本实用新型的宽带多波束测深系统实现宽的频域覆盖，高的系统灵敏度，发射具有很高的可控性及灵活性。
Description
技术领域
本实用新型属于地质测量技术领域，特别是一种宽带多波束测深系统。
背景技术
随着现代新技术的发展，国外的一些多波束测深系统都进行了较大的升级，可以满足更高精度需要，而国外的一些新型的声呐基本已经进行了技术封锁，不对外出口。为了能够满足更高探测精度和更远的探测距离，打破国外的技术封锁，就需要自主研发新一代的多波束测深系统，宽带数字多波束可以获得较高的空间增益和空域分辨率， 来应对现代技术的更高需求
随着新型号的升级和服役，新的信息化技术、数据链技术的出现，对多波束测深声呐提出了更高的要求，因此新型自主设计的宽带多波束测深声呐的研制刻不容缓。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种宽带多波束测深系统。
本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种宽带多波束测深系统，包括水面数据中心、水下的接收舱和发射舱；
所述接收舱内设有依次连接的接收机和接收阵；
所述发射舱内设有依次连接的发射机和发射阵；所述发射机为多路相控发射单元组合而成的发射机；
所述接收舱内的接收机与发射舱内的发射机连接；
所述水面数据中心包括信号处理单元、用于显示水底信息的显示单元、GPS及采集姿态信息的光纤罗经；所述显示单元、GPS和光纤罗经分别与信号处理单元连接，所述信号处理单元与接收舱内的接收机连接。
按上述方案，所述信号处理单元包括依次连接的用于对对微弱信号进行放大的放大单元、滤波单元、程控单元、AD采集单元、用于对采集信号进行波束聚集的波束形成单元、测深处理单元。
按上述方案，所述相控发射单元包括换能器子阵和发射驱动电路， 所述发射驱动电路包括依次相连的储能单元、全桥处理单元、升压单元和匹配网络单元。
按上述方案，所述发射机为32路相控单元发射单元组成的宽带相控机。
按上述方案，所述接收机为192路高频子阵接收机。
该装置工作的原理是：水面数据中心发出指令通过接收机转发至发射机，根据指令来进行发射控制，接收机接收到发射机发出信号的水底反射信号，对其进行波束形成，测深，然后通过显示器将波束数据显示出来。水面数据中心同时根据GPS及光纤罗经的姿态数据，将其与波束数据综合，共同完成地形地貌的测量。
本实用新型装置带来的有益效果是：
1、宽带多波束测深系统分为水下采集处理及水上汇总处理控制，易于水上工程操作作业；
2、宽度多波束测深系统包括32通道相控单元，其不仅相位延迟可调，而且频率、幅度、持续时间等参数任意可调，可自动产生波形，计算每一路的相位，解决逐路匹配问题，实现多种相控效果。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施的宽带多波束测深系统结构示意图；
图3为本实用新型实施的相控发射机框图；
图4为本实用新型实施的宽带阻抗匹配等效电路S参数图；
图5为本实用新型实施的转换功率增益特性曲线图；
图6为本实用新型实施的接收机框图；
图7为本实用新型实施的水面数据中心结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1和图2所示，一种宽带多波束测深系统，包括水面数据中心、水下的接收舱和发射舱；
所述接收舱内设有依次连接的接收机和接收阵；
所述发射舱内设有依次连接的发射机和发射阵；所述发射机为多路相控发射单元组合而成的发射机；
所述接收舱内的接收机与发射舱内的发射机连接；
所述水面数据中心包括信号处理单元3、用于显示水底信息的显示单元4、GPS5及采集姿态信息的光纤罗经6；所述显示单元、GPS和光纤罗经分别与信号处理单元连接，所述信号处理单元与接收舱内的接收机连接。
本实用新型实施例的宽带多波束系统包括32路子阵组成的宽带相控机，192路高频子阵接收机，1个水面数据处理中心。
所述宽带相控机如图3所示，发射机由32个换能器阵与32个发射驱动电路组成，可独立驱动、阻抗匹配，灵活性及可控性大大提高，32路通道可根据不同的应用环境可以接收不同频段的发射信号，从而形成宽带多波束。
所述发射驱动电路是宽带相控机的基本组成单元，其包括储能单元、全桥处理单元、升压单元、匹配网络单元，依次相连。该方案的优势在于将发射驱动模块化处理，易于组合，提高系统的灵活搭配及可维护性。
所述发射驱动电路结合换能器阵组成的宽带相控机，该方案的优势一在于激励子阵元的信号相位延迟任意可调，优势二在于频率、幅度、持续时间等参数可根据需要任意可调。
对于本实用新型中宽带阻抗匹配效果如图4所述，其通频带内S参数起伏较小，即输出电压波动也较小，声源级输出幅值平稳。
对于本实用新型中宽带相控机转换功率增益没有随着频率的变化而发生较大的变化，效果如图5所述，从图中可以看出其起伏较小，在其频带内获得了较佳的功率增益。
所述高频子阵接收机如图6所示，192路高频子阵接收，采用2块载板来处理接收数据，载板之间采用LVDS进行高速通信，板上另载有一个COM-E模块，可以完成数据存储，测深等任务。本实用新型中高频子阵接收机方案将192路子阵信号通过时分复用接收，最大限度地提高接收效率。
所述高频子阵接收机并行接收192路子阵信号后，完成预处理和波束处理，从而获得波束数据和实时底数据，并将波束数据及底数据通过千兆以太网送给水面数据中心进行处理。
预处理由放大单元、滤波单元、程控及采样单元、波束处理单元组成，放大单元、滤波单元、程控及采样单元完成底反射信号的采集，波束处理单元完成波束形成和底测量，其数据送往水面数据中心。
所述水面数据中心结构如图7所示，其有数据处理模块、显示模块、接口模块、GPS及罗经模块组成，完成数据的处理、分发、存储、显示及控制等。
水面数据中心的GPS及光纤罗经的姿态数据，将其与波束数据、实时底数据结合，共同完成地形地貌的测量，并将最终的结果呈现出来。
本宽带多波束测深系统包括发射阵、接收阵、发射机、接收机、水面数据中心、光纤罗经、GPS/RTK、软件、互联缆和接插件等部分。采用分组件形式，组件内均采用模块化设计，更大节省空间，减轻重量。发射机方面采用为相控发射机，每个通道独立驱动、阻抗匹配，具有很大的可控性和灵活性，容易实现多种相控效果。接收机方面采用低噪声模块化处理，探测的距离更远，数据中心方面汇总、同步各个数据，供电、系统控制并图像显示，接口信号方面采用了高可靠三种信号无缝互切换技术。
本实用新型的优点在于：实现宽的频域覆盖，高的系统灵敏度，发射具有很高的可控性及灵活性。
Claims (5)
1.一种宽带多波束测深系统，其特征在于，包括水面数据中心、水下的接收舱和发射舱；
所述接收舱内设有依次连接的接收机和接收阵；
所述发射舱内设有依次连接的发射机和发射阵；所述发射机为多路相控发射单元组合而成的发射机；
所述接收舱内的接收机与发射舱内的发射机连接；
所述水面数据中心包括信号处理单元、用于显示水底信息的显示单元、GPS及采集姿态信息的光纤罗经；所述显示单元、GPS和光纤罗经分别与信号处理单元连接，所述信号处理单元与接收舱内的接收机连接。
2.根据权利要求1所述的宽带多波束测深系统，其特征在于，所述信号处理单元包括依次连接的用于对对微弱信号进行放大的放大单元、滤波单元、程控单元、AD采集单元、用于对采集信号进行波束聚集的波束形成单元、测深处理单元。
3.根据权利要求1所述的宽带多波束测深系统，其特征在于，所述相控发射单元包括换能器子阵和发射驱动电路， 所述发射驱动电路包括依次相连的储能单元、全桥处理单元、升压单元和匹配网络单元。
4.根据权利要求1所述的宽带多波束测深系统，其特征在于，所述发射机为32路相控单元发射单元组成的宽带相控机。
5.根据权利要求1所述的宽带多波束测深系统，其特征在于，所述接收机为192路高频子阵接收机。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201920918539.3U CN210835235U (zh) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | 一种宽带多波束测深系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201920918539.3U CN210835235U (zh) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | 一种宽带多波束测深系统 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN210835235U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113777576A (zh) * | 2021-11-11 | 2021-12-10 | 北京星天科技有限公司 | 宽带多波束阵列信号采样方法及装置 |
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2019
- 2019-06-18 CN CN201920918539.3U patent/CN210835235U/zh active Active
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