DE4213121C1

DE4213121C1 - Testeinrichtung für Sonaranlagen

Info

Publication number: DE4213121C1
Application number: DE19924213121
Authority: DE
Inventors: Peter Holm
Original assignee: Honeywell Elac Nautik GmbH
Current assignee: Wartsila Elac Nautik GmbH
Priority date: 1992-04-21
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2012-04-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Testeinrichtung gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Testeinrichtung geht aus der US-PS 49 72 381 hervor. Sie soll insbesondere für passive Sonaranlagen oder Unterwasser-Horchanlagen Anwendung finden können.

Zur Überprüfung solcher der Gewässerüberwachung dienender Anlagen hat man bisher ein Testschiff in das zu überwachende Seegebiet geschickt und die Ausgangssignale der Sonaranlage mit der bekannten Position des Testschiffs verglichen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Testeinrichtung der eingangs genannten Art, welche das Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer solchen Sonaranlage auch ohne den Einsatz eines Testschiffs oder eines anderen Geräusche erzeugenden Test-Schwimmkörpers ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Die neue Testeinrichtung überprüft einerseits durch Anlegen elektrischer Testsignale an den Eingang der Signalverarbeitungskanäle bzw. Vorverstärker der Sonaranlage die Funktionsfähigkeit und die Funktionsparameter der einzelnen Verstärker und Verstärkerkanäle. Andererseits werden die Wandler bzw. Wandlergruppen, Kabel, Stecker und Druckkörperdurchführungen dadurch auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft, daß man von anderen, vorzugsweise benachbarten Wandlergruppen ein Testsignal, z. B. ein Rauschsignal, bekannter Zusammensetzung und Stärke abstrahlt und das von der zu überprüfenden Wandlergruppe empfangene und entweder direkt oder über den zugeordneten Vorverstärker an die Testeinrichtung gelieferte Wandlerausgangssignal mit in der Testeinrichtung abgespeicherten Sollwerten vergleicht. Unter einer Wandlergruppe sind hier auch Einzelwandler zu verstehen, wenn sie als Teil der Sonaranlage getrennt abgefragt bzw. angesteuert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Von besonderem Vorteil ist, daß die Sonaranlage ohne Einsatz eines Testschiffs auch nach längerer Liegezeit und in Einsatzpausen überprüft werden kann, vorzugsweise nach einem vorgegebenen abgespeicherten Testprogramm. Dabei werden die während der einzelnen Testläufe ermittelten Daten gespeichert und mit dem Ergebnis späterer Testläufe verglichen, um Alterungserscheinungen der Wandler, Verstärker oder sonstigen Bestandteile der Sonaranlage zu ermitteln.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert, wobei

Fig. 1 die hier interessierenden Teile einer Sonaranlage mit angeschlossener Testeinrichtung und

Fig. 2 die Verbindung der Testeinrichtung mit einer der Wandlergruppen und dem ihr zugeordneten Vorverstärker wiedergibt.

In Fig. 1 ist eine Sonaranlage mit 24 Signalverarbeitungs kanälen dargestellt, von denen jeder einen Vorverstärker V1, V2 . . . V24 enthält. Jeder dieser Verstärker V ist mit einem symmetrischen Eingang E1, E2 . . . E24 versehen, an den eine entsprechende Wandlergruppe HG1, HG2 . . . HG24 anschließbar ist. Der Eingang kann auch unsymmetrisch sein. Einzelne der Wandlergruppen können aus einem einzigen Wandler bestehen. Jeder Vorverstärker hat einen Signalausgang AK1, AK2 . . . AK24 zum entsprechenden Signalverarbeitungskanal. Aufbau und Funktion der einzelnen Signalverarbeitungskanäle werden hier nicht beschrieben, sondern sind an sich bekannt.

Während des Testvorgangs unterbleibt die sonst zur Erzielung eines Richtdiagramms übliche Zusammenschaltung mehrerer Signalverarbeitungskanäle. Vielmehr werden alle Kanäle getrennt durchgeschaltet, was bisweilen als "Transparent-Modus" eines Richtungsbildners bezeichnet wird.

Eine Stromversorgungseinheit SE erhält von einem Netzgerät NG eine Gleichspannung von beispielsweise 30 V und erzeugt hieraus zwei stabilisierte Versorgungsspannungen +12 V und -12 V für die Verstärker V1 bis V24. Diese Vorverstärker dienen einerseits der Verstärkung der Wandlerausgangssignale und andererseits deren Filterung und Bandbegrenzung. Der Verstärkungsgrad läßt sich über einen großen Bereich steuern. Hierzu dient ein über die Leitung AGC zugeführtes Verstärkungsregelsignal. Die Testeinrichtung TE ist ferner an einen Leckfühler LF angeschlossen und erhält ihr Steuersignal über eine Leitung ST sowie eine Schnittstelle RS422 beispielsweise von einer Bedien- und Anzeigekonsole mit eingebautem Bildschirm. Das Testprogramm kann von einem in die Bedienkonsole eingebauten Speicher, z. B. Festwertspeicher oder Kassettenrekorder, abgerufen werden. Über Ansteuerleitungen AT1 bis AT24 schaltet die Testeinrichtung TE die einzelnen Vorverstärker V1 bis V24 auf Testbetrieb um, wie dies nachfolgend anhand von Fig. 2 erläutert wird.

In Fig. 2 ist nur einer der Vorverstärker V1 dargestellt, der über seinen symmetrischen Eingang E1 mit der zugehörigen Wandlergruppe HG1 in Verbindung steht. Die Testeinrichtung TE umfaßt im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Sinusgenerator SC, der beispielsweise eine Frequenz von 3 kHz liefert, einen Rauschgenerator RG, einen Isolationsmesser IM, eine Umschaltsteuereinheit SH für die Umschaltung der Wandler HG und Vorverstärker V sowie einen die genannten Baugruppen steuernden Steuermodul ST. Letzerer empfängt sein Aktivierungssignal zur Durchführung eines Testzyklus über die Leitung ST und die Schnittstelle RS422 von der nicht dargestellten Bedienkonsole. Ein erstes Relais R1 gestattet, die Wandler gruppe HG1 wahlweise entweder mit dem Rauschgenerator RG, dem Isolationsmesser IM oder dem symmetrischen Eingang E1 des diesem Kanal zugeordneten Vorverstärkers V1 zu verbinden. Über ein zweites Relais R2 kann der Sinusgenerator SG an den Eingang des Verstärkers V1 angeschlossen werden. In diesem Fall ist die Wandlergruppe HG1 vom Verstärkereingang E1 getrennt. Diese aus Fig. 2 ersichtliche Schaltstellung des Relais R2 läßt also das Ausgangssignal des Sinusgenerators SG an den Eingang des Verstärkers V1 gelangen, so daß dieser durch Überwachung seines Ausgangssignals auf der Leitung AK1 daraufhin überprüft werden kann, ob sein Verstärkungsgrad, seine Filterung und seine Bandbegrenzung in Ordnung sind. Es wird weiterhin die Digitalisierung der Signale eines im Transparent-Mode betriebenen Richtungsbildners sowie die Signalverarbeitung bis zur Anzeige auf dem Display überprüft. In der erwähnten Überwachungs- und Bedienkonsole wird das Ausgangssignal auf der Leitung AK1 mit entsprechenden abge speicherten Sollwerten verglichen, wobei das Ausgangssignal des Sinusgenerators SG über den Steuermodul auf einen vorge gebenen Wert eingestellt und ggf. auch moduliert werden kann. Sobald diese Überprüfung des Verstärkers beendet ist, unter bricht das Relais R2 die Verbindung zwischen Sinusgenerator SG und Verstärkereingang E1. Anschließend werden die übrigen Verstärker in ähnlicher Weise überprüft, indem deren Eingang jeweils mit dem Sinusgenerator SG verbunden wird.

In der aus Fig. 2 ersichtlichen Schalterstellung des Relais R1 ist der Rauschgenerator RG mit der Wandlergruppe HG1 ver bunden. Folglich strahlt diese Wandlergruppe ein akustisches Rauschsignal in die umgebende See ab, welches von einer anderen Wandlergruppe, beispielsweise einer benachbarten Wandlergruppe, aufgenommen und über den zugehörigen Ver stärker der Überwachungskonsole zugeleitet wird. Jener Verstärker ist über die Kontakte des Relais R1 mit seiner zugehörigen Wandlergruppe verbunden. In der Überwachungskonsole wird das der einen Wandlergruppe zugeführte und von dieser abgestrahlte Rauschsignal mit dem von einer anderen Wandlergruppe empfangenen Rauschsignal verglichen und festgestellt, ob die sendende bzw. empfangende Wandlergruppe ordnungsgemäß arbeitet. Anstelle eines Rauschsignals kann dieser sendenden Wandlergruppe auch ein beliebiges anderes Testsignal zugeleitet werden. Auch hier werden nacheinander alle Wandlergruppen HG überprüft. Anschließend gibt der Isolationsmesser IM eine Gleichspannung an die Wandlergruppe HG1 und mißt die Isolation zwischen den Adern sowie gegen Masse. Auch diese Auswertung erfolgt in der Elektronikeinheit der Bedienkonsole. Schließlich ist noch ein Leckfühler LF vorgesehen, der etwaige Undichtheiten in der Druckkörperdurchführung oder sonstigen kritischen Teilen der Sonaranlage feststellt. Das Ausgangssignal des Isolationsmessers IM gelangt über die Leitung AIS und eine Schnittstelle RS422 an die Bedienkonsole.

Alle ermittelten Werte werden in einem Speicher der Bedienkonsole gespeichert und können später bei einem nächsten Testzyklus mit den dann einlaufenden Werten verglichen werden. Auf diese Weise läßt sich feststellen, ob sich die Eigenschaften der Wandlergruppen oder Verstärker durch Alterung verändert haben. Ist dies der Fall, so kann man rechtzeitig für einen Austausch oder eine Umschaltung sorgen.

In manchen Fällen wird es aus taktischen Gründen nicht möglich sein, zur Empfangsempfindlichkeitsmessung der Hydrophone ein Rauschsignal über eine benachbarte Wandler gruppe in die umgebende See abzustrahlen. In diesem Fall verwendet man die aus der umgebenden See kommenden Störpegel und vergleicht, welche Ausgangssignale die einzelnen Wandlergruppen und Verstärker liefern. Beispielsweise läßt sich das durch eine Balkendarstellung auf dem Bildschirm der Anzeigekonsole realisieren. Durch Vergleich der Ausgangssignale benachbarter Wandlergruppen läßt sich feststellen, ob eine der Wandlergruppen fehlerhaft ist. Zusätzliche Schaltvorrichtungen können vorgesehen sein, um eine Wandlergruppe mit dem Eingang eines ihr an sich nicht zugeordneten Verstärkers zu verbinden. Durch wechselseitige Umschaltung läßt sich hier feststellen, ob im Falle eines Fehlers die Wandlergruppe oder der Verstärker nicht ordnungsgemäß arbeitet. Die Auswahlsteuerung SH steuert die den einzelnen Verstärkerkanälen und Hydrophongruppen zugeordneten Relais R und damit die Verbindung zwischen Verstärker, Hydrophongruppe, Signalgenerator und Meßausgang zur Bedienkonsole.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Testeinrichtung Einrichtungen zur Messung der Signalverstärkung, Signaldigitalisierung, Signalverarbeitung und zur Signalanzeige der einzelnen Signalverarbeitungskanäle sowie einen angeschlossenen Drucker, vorzugsweise einen Farbplotter, zum Aufzeichnen aller Testanzeigen zur Dokumentation der Meßergebnisse.

Claims

1. Testeinrichtung für Sonaranlagen mit mehreren elektroakustischen Wandlern, die

a) einen Testsignalgenerator (RG, SG), der an einen Eingang eines einer Wandlergruppe (HG) nachgeschalteten Verstärkers (V) anschließbar ist; sowie
b) eine Überwachungseinrichtung aufweist, die an den Ausgang von Verstärkern (V) anschließbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
c) eine Umschaltsteuereinheit (SH) zur Umschaltung der Wandler und Verstärker (V) vorgesehen ist, die durch einen Steuermodul (ST) gesteuert ist, der das Aktivierungssignal zur Durchführung eines Testzyklus empfängt.
d) Schaltvorrichtungen (R2) vorgesehen sind, die den Testsignalgenerator (RG, SG) wahlweise an eine der Wandlergruppen (HG) oder an den Eingang (E) des der Wandlergruppe nachgeschalteten Verstärkers (V) anschließen;
e) weitere Schaltvorrichtungen (R1) vorgesehen sind, die bei Anschluß des Testsignalgenerators (RG, SG) an die Wandlergruppe (HG) die Überwachungseinrichtung an den Ausgang eines einer anderen Wandlergruppe (HG) nachgeschalteten Verstärkers (V) anschließen und bei Anschluß des Testsignalgenerators an den Eingang des Verstärkers (V) die Überwachungseinrichtung an dessen Ausgang anschließen; und daß
f) während des Testzyklus der Testsignalgenerator (RG, SG) und die Überwachungseinrichtung nacheinander an alle Wandlergruppen oder Verstärker (V) angeschlossen werden.

2. Testeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Testsignalgenerator ein Sinusgenerator (SG) ist.

3. Testeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Testsignalgenerator ein Rauschgenerator (RG) vorgesehen ist.

4. Testeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der von verschiedenen Wandlergruppen gelieferten Ausgangssignale.

5. Testeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen an die einzelnen Wandlergruppen anschaltbaren Isolationsmesser (IM).

6. Testeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Schaltvorrichtungen (R1) bei Anschluß des Testsignalgenerators (RG, SG) an die Wandlergruppe (HG) die Überwachungseinrichtung an den Ausgang eines einer benachbarten Wandlergruppe (HG) nachgeschalteten Verstärkers (V) anschließen.

7. Testeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ge kennzeichnet durch Speicher für die Ausgangssignale der Überwachungseinrichtung zum späteren Vergleich mit neugewonnenen Ausgangssignalen der Überwachungseinrichtung.

8. Testeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ge kennzeichnet durch einen Bildschirm zur Signalanzeige in der Überwachungseinrichtung.

9. Testeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ge kennzeichnet durch Einrichtungen zur Messung der Signalverstärkung, Signaldigitalisierung, Signalverarbeitung und zur Signalanzeige der einzelnen Signalverarbeitungskanäle.

10. Testeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ge kennzeichnet durch einen angeschlossenen Drucker, vorzugsweise einen Farbplotter, zum Aufzeichnen aller Testanzeigen.