KR0156079B1 - 수동예인형 음향탐지기의 센서부 - Google Patents

수동예인형 음향탐지기의 센서부 Download PDF

Info

Publication number
KR0156079B1
KR0156079B1 KR1019950056616A KR19950056616A KR0156079B1 KR 0156079 B1 KR0156079 B1 KR 0156079B1 KR 1019950056616 A KR1019950056616 A KR 1019950056616A KR 19950056616 A KR19950056616 A KR 19950056616A KR 0156079 B1 KR0156079 B1 KR 0156079B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
sound
acoustic
module
noise
Prior art date
Application number
KR1019950056616A
Other languages
English (en)
Other versions
KR970048617A (ko
Inventor
이남재
Original Assignee
배순훈
대우전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 배순훈, 대우전자주식회사 filed Critical 배순훈
Priority to KR1019950056616A priority Critical patent/KR0156079B1/ko
Publication of KR970048617A publication Critical patent/KR970048617A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0156079B1 publication Critical patent/KR0156079B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B45/00—Arrangements or adaptations of signalling or lighting devices
    • B63B45/08—Arrangements or adaptations of signalling or lighting devices the devices being acoustic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/48—Means for searching for underwater objects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 해저의 음파를 수신하여 음원의 위치파악, 음원의 크기, 음원의 진행방향에 관한 정보를 획득하기 위하여 사용되는 음향탐지기의 센서부에 관한 것으로서, 상기의 음향센서부에서 해저음파를 탐지하고 증폭하는 음향모듈과, 음향모듈로부터 수신된 신호를 신호처리하는 신호전송모듈을 다수개의 서브 음향 모듈과 신호전송모듈을 포함한 음향전송모율을 대체 구성하여 수중 음파측정에 정확도를 향상시키고 수리,점검,부품교환의 편리성을 향상시킨 음향탐지기의 센서부에 관한 것이다.

Description

수동예인형 음향탐지기의 센서부
제1도는 음향 탐지기를 보인 일 예시 구성 블록도.
제2도는 음향탐지기의 음향모듈과 진동격리모듈의 구성도.
제3도는 종래의 신호전송모듈의 신호처리 계통도.
제4도는 본 발명에서 안출한 음향모듈과 신호전송모듈의 신호처리 계통도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 음향전송부
30 : 아날로그먹스(Analog Multiplexer;MUX)
50 : ADC(Analog Digital Converter) 55 : 쌍극성(Bipolar) 변환기
100 : 함상 110 : 자료처리부
120 : 신호처리부 200 : 예인케이블
300 : 음향센서부 310 : 진동격리모듈
311 : 텐션센서 312 : 버퍼
320,320a : 신호전송모듈 330,330(a-330(j) : 음향모듈
331 : 수중청음기 332 : 전치증폭기
333 : 보호회로 334 : 해수잡음보상회로
335,335a : 롤센서 336 : 시험제어기
337 : 수심센서 338 : 방위센서
340 : 꼬리로프조립체
본 발명은 수중의 음향을 감지하여 음향원의 정확한 위치(음원의 종류, 음원의 이동속도)를 탐지하는 음향 탐지기(Towed Array SONAR System; TASS)의 음향센서부에 관한 것이다.
일반적으로 수중의 음향 신호를 감지하여 음향원의 정확한 위치 등을 탐지하는 음향 탐지기가 수중음파를 감지하는 방식은 음향에너지를 방사하여 그 에너지가 물체로부터 반사하는 것을 수신하는 능동소나(SONAR) 방식과, 다른 음원으로부터 방사하는 음향에너지만을 수신하는 수동소나방식이 있다.
상기의 음향탐지기는 제1도에 도시한 바와 같이 수중의 음향 신호를 감지하여 전기적인 아날로그 신호를 변환하고 이를 다시 디지털 신호로 변환하고 다중화하여 신호처리부(120)로 전송하는 음향센서부(300)와, 선박이나 구조물과 음향센서부(300)를 연결하는 예인케이블(200)과, 음향 센서부(300)로부터 수신한 전기신호를 함상(100)에 있는 자료처리부(110)에 전달하는 신호처리부(120)와 신호처리부(120)로부터 수신된 신호 데이터를 분류, 검색, 처리하는 자료처리부(110)로 구성된다.
또한 상기 음향센서부(300)는 초기 진동을 감쇄시키는 진동격리모듈(Vibration Isolation Module : 310)과, 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 전송하는 신호전송모듈(320)과, 음향신호를 감지하는 음향모듈(330)과, 최종적으로 진동을 감쇄시키는 꼬리로프조립체(340)로 구성되어 있다.
이하 상기 음향센서부(300)의 구성을 제2도와 제3도를 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
음향모듈(Acoustic module : 330)은 수중의 음향신호를 수신하여 전기적신호를 변환시키면서 신호를 타고 흐르는 해수 잡음을 제거하는 기능을 하는 모듈로 해저의 음향 신호를 수신하여 전기 신호로 변환하는 수중청음기(Hydrophone : 331)와, 미세신호를 증폭하는 전치증폭기(Pre-Amp : 332)와, 전치증폭기(332)를 과전류로부터 보호하는 보호회로(Input Protector : 333)와, 음향센서부(300)의 기울어짐을 감지하는 롤센서(Roll Sensor : 335,335a)와, 해수로 인한 잡음을 보상하는 해수잡음 보상회로(Sea NOISE Correction Amp : 334)와, 음향센서부(300)의 수심을 측정하는 수심센서(337)와, 음향센서부(300)의 방위를 측정하는 방위센서(338)와, 음향센서부(300)의 이상유무를 시험하는 시험제어기(336)로 구성된다.
또한 신호전송모듈(320)은 상기의 음향모듈(330)이 출력신호를 병렬로 받아 직렬신호로 출력하는 아날로그 먹스(30)와, 아날로그신호를 디지털 신호화 하는 ADC(50)와, 단극성신호를 쌍극성신호로 변화하는 쌍극성 변환기(55)로 구성된다.
또한 진동격리모듈(310)은 인장을 감지하는 텐션센서(311)와, 인장을 감쇄시키는 버퍼(312)로 구성된다.
이하 상기의 구성을 한 음향센서부(300)의 동작을 제2도와 3도를 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
수중음향은 해수 입자의 기계적 소밀 작용에 의해 전파되며 이 진동이 주파수의 제곱과 진폭과의 곱에 정비례하는 크기로 수중청음기(331)에 체적변화를 일으키고 이로써 수중청음기(331)는 전기적 에너지 신호를 발생한다.
상기의 전기적 에너지 신호는 전류와 전압의 형태로 표현되는데 수중청음기(331)의 출력단 전치증폭기(332)와의 감도를 고려하여 임피던스 매칭(matching)시키면 수중청음기(331)의 신호를 멀리 전송할 수 있다.
상기 전치증폭기(332)는 수중청음기(331)출력단의 미약한 신호를 증폭하고, 음파의 수중진행에 따른 감쇄 보상을 위해 엠퍼시스(Emphasis) 처리후 수중청음기(331)의 작은 신호를 신호처리하기에 용이하게 증폭한다.
상기 엠퍼시스란 고주파 확산을 발생하도록 신호를 변경하는 프리 엠퍼시스(Pre-emphasis)와 저주파 성분을 고주파에 비해 확장시키는 디엠퍼시스(De-emphasis)를 통칭하는 것으로 엠퍼시스 처리를 함으로써 수신단의 신호대잡음비(Signal To Noise Ratio : SNR)가 증가하게 된다.
좀더 상세히 설명하면 음파와 같이 대부분의 에너지가 저주파 영역에 존재하는 신호는 같은 크기의 고주파 성분으로 인하여 커다란 주파수편이(Frequency Deviation)를 발생시키지 않는다.
그러므로 신호의 에너지가 할당된 대역폭에 균일하게 분포하는 것이 아니라 고주파 부분의 에너지는 적게 분포한 결과 고주파 신호에 대해서는 아주 낮은 신호대잡음비를 나타내는 약점을 가진다.
이러한 약점을 개선하기 위한 프리엠퍼시스(Pre-emphasis)와 디엠퍼시스(De-emphasis)방식은 송신기에서는 신호레벨이 높고 잡음이 어느 정도 억제될 수 있어 변조할 신호는 저주파에 비하여 고주파를 확장시켜 의도적으로 변경하고, 수신기에서는 신호레벨이 높고 잡음이 어느정도 억제될 수 있어 복조할 신호를 고주파에 비하여 저주파를 확장시켜 의도적으로 변경하는 것을 말한다.
상기 전치증폭기(332)에서 신호가 증폭될 때 잡음도 신호에 실려 같이 증폭되므로, 주변잡음뿐만 아니라 증폭소자 자체 잡음 요인의 제거도 고려하여 전치증폭기(332)의 증폭회로 대역폭을 제한함으로써 잡음 레벨을 감소시키고 있다.
상기 증폭소자 자체 잡음 요인에는 증폭소자에서 발생하는 잡음을 지역통과 여파기 주파수 대역에서 발생하는 1/f잡음, Shot 잡음, 그리고 Johnson 잡음들이 있으며 1/f 잡음은 저역통과 대역에서 발생하며 Johnson 잡음, shot 잡음은 에프엠(Frequency Modulation)대역 이상에서 나타나고 주파수대역에 균일하게 분포하는 특성이 있으므로 백색잡음이라 한다.
상기와 같이 처리된 신호는 해수잡음보상회로(334)를 통과하면서 저 주파영역에 존재하는 해수내의 잡음신호는 차단되고 감쇄된 고주파 성분신호는 보상되어 신호전송모듈(320)에 전달된다.
또한 음향모듈(330)의 수심센서(337)와 방위센서(338)는 음향센서부(300)의 예인 방위와 수심 정보를 각각 측정하여 상기 신호전송모듈(320)에 전달한다.
상기의 처리과정을 거쳐 신호전송모듈(320)에 전송된 신호는 아날로그먹스(30)에서 순차적으로 멀티플렉싱되어진 후 ADC(50)에서 샘플링,양자화 과정을 거쳐 디지털 신호화 된다.
상기의 단극성(Unipolar) 디지털신호는 쌍극성변환기(55)에서 잡음 특성이 강한 쌍극성(Bipolar) 신호로 변환된다.
그러나 상기와 같은 처리과정을 거친 신호는 음향모듈(330) 내의 전치 증폭기(332)의 개수가 80개가 되므로 모듈간의 연결되는 핀의 수가 많아 조립시 복잡하고 또한 파손의 우려와 함께 잡음의 출입이 많은 결점을 안고 있었다.
따라서 본 발명에서는 상기의 과정과는 달리 신호전송모듈에서 발생하는 잡음을 억제시킬 목적으로 구성한 음향전송부를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하 본 발명의 구성을 제4도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 음향전송부(10)는 해저의 음파를 포착하기 위하여 8개로 설치된 수중청음기(331)와, 미세신호를 증폭하기 위하여 수중청음기(331) 각각에 연결된 전치증폭기(332)와, 신호를 순차적으로 멀티플렉싱하는 아날로그먹스(30)와, 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 ADC(50)로 이루어진 10개의 서브 음향모듈(330(a)∼330(J))과, 상기의 아날로그 먹스(30)와 쌍극성 변환기(55)로 이루어진 신호전송모듈(320a)로 구성된다.
이하, 제4도의 구성을 한 본 발명의 작용을 음향전송부(10)내에 다수개 설치된 음향모듈(330(a) - 330(j))중의 하나의 음향모듈(330a)을 예를들어 설명하면 다음과 같다
수중음향은 주파수의 제곱과 진폭과의 곱에 정비례하는 크기로 수중청음기(331)에 전기적 에너지 신호를 발생한다.
상기의 전기적 에너지 신호는 수중청음기(331)의 출력단 전치증폭기(332)에서 임피던스를 매칭시켜 결합시키면 상기 전치증폭기(332)는 수중청음기(331) 출력단위 미약한 신호를 증폭하고, 음파의 수중진행에 따른 감쇄 보상을 위해 앰퍼시스(Emphasis)처리후 수중청음기(331)의 작은 신호를 신호처리하기에 용이하게 증폭한다.
상기와 같이 처리된 신호는 크기가 적은 표적신호이므로 아날로그 먹스(30)에서 8:1로 멀티플렉싱되어 ADC(50)에서 디지털화 된다.
상기의 음향모듈(330(a))의 경우에서와 같이 음향전송부(10)내에 설치된 나머지 7개의 음향모듈(330(b) 330(j))의 동작도 상기의 예에서와 같다. 상기와 같은 구성과 작용을 하는 서브음향모듈(330(a)∼330(j))의 각각은 후단의 신호전송모듈(320(a))에 연결되어 신호처리 계통도를 따라 신호 처리하게 된다.
따라서 본 발명의 음향 센서부는 음향모듈과 신호전송모듈을 10개의 서브 음향 모듈과 신호전송모듈로 분리 설치하여 신호에 실린 잡음의 제거가 가능토록 함으로써 정확한 수중음향정보의 확보를 가능케하여 해저에서 음파를 발생하는 음원의 위치, 크기, 그리고 이동방향에 대한 정확한 정보의 적출이 가능하여 적군의 교란이나 기만전술에 대응하여 효과적인 방어전술이나 공격전술 수립에 기여할수 있고 수리,점검,부품 교환의 편리성을 향상시키는 효과를 가진다.

Claims (1)

  1. 해저음파를 포착하여 음원의 위치, 크기, 이동방향 등을 탐지하기 위하여 해수음파를 포착하는 수중청음기(331)와, 신호를 증폭하고 잡음을 제거하는 전치증폭기(332)와, 해수잡음을 감쇄하는 해수잡음 보상회로(334)와, 전치증폭기(332)를 보호하는 보호회로(333)와, 음향모듈(330)의 기울어짐을 감지하는 롤센서(335,335a)와, 동작의 이상 유·무를 시험하기 위한 시험하기 위한 시험제어기(336)와, 수심을 측정하는 수심센서(337)와 예인방위를 감지하는 방위센서(338)로 이루어진 음향모듈(330)과, 아날로그신호를 멀티플렉싱하는 아날로그먹스(30)와, 아날로그신호를 디지털신호화하는 ADC(50)와, 단극성신호를 쌍극성신호를 변환시키는 쌍극성변환기(55)로 이루어진 신호전송모듈(320)을 포함하여 구성된 음향 탐지기의 센서부에 있어서, 상기의 수중청음기(331)와, 전치증푹기(332)와, 아날로그먹스(30)와, ADC(50)를 하나의 서브 음향모듈(330(a)∼330(j))과, 상기의 아날로그먹스(30)와 쌍극성 변환기(55)로 이루어진 신호전송모듈(320a)을 포함하여 이루어진 음향전송부(10)를 구비한 것을 특징으로 하는 수동예인형 음향탐지기의 센서부.
KR1019950056616A 1995-12-26 1995-12-26 수동예인형 음향탐지기의 센서부 KR0156079B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950056616A KR0156079B1 (ko) 1995-12-26 1995-12-26 수동예인형 음향탐지기의 센서부

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950056616A KR0156079B1 (ko) 1995-12-26 1995-12-26 수동예인형 음향탐지기의 센서부

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR970048617A KR970048617A (ko) 1997-07-29
KR0156079B1 true KR0156079B1 (ko) 1998-12-15

Family

ID=19444452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950056616A KR0156079B1 (ko) 1995-12-26 1995-12-26 수동예인형 음향탐지기의 센서부

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR0156079B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101034544B1 (ko) * 2009-11-13 2011-05-12 국방과학연구소 함소나 기만기의 수중 음향발생장치
KR200491578Y1 (ko) 2019-05-02 2020-05-07 이원정 모바일 케이스용 스트랩

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990049014A (ko) * 1997-12-11 1999-07-05 전주범 수중음파 탐지시스템의 작동 검사장치
KR100791065B1 (ko) * 2006-09-05 2008-01-02 주식회사 한화 수중 목표물을 탐지하는 능동 음향센서의 전력증폭기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101034544B1 (ko) * 2009-11-13 2011-05-12 국방과학연구소 함소나 기만기의 수중 음향발생장치
KR200491578Y1 (ko) 2019-05-02 2020-05-07 이원정 모바일 케이스용 스트랩

Also Published As

Publication number Publication date
KR970048617A (ko) 1997-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0156079B1 (ko) 수동예인형 음향탐지기의 센서부
KR0156080B1 (ko) 수동예인형 음향 탐지기의 센서부
JP3269527B2 (ja) 埋没物体探知ソーナーシステムおよびその探知方法
KR0135562Y1 (ko) 음향 탐지기의 센서부
KR0174071B1 (ko) 선배열 음향탐지기의 저주파 음향모듈
KR0175777B1 (ko) 수동예인형 선배열 음향탐지기의 잡음제거용 전치증폭기
KR0175771B1 (ko) 서브 먹스부를 갖는 선배열 수동 예인형 수중 음향탐지기 음향센서부
US9448319B2 (en) All fiber towed array
KR0175762B1 (ko) 선배열 예인형 수중 음향탐지기의 보조센서 모듈
KR0126906Y1 (ko) 선배열 음파 탐지기 센서부의 가속센서 인터페이스 회로
KR0175770B1 (ko) 차동증폭방식의 대역필터 및 차동증폭방식의 신호증폭기를 사용하는 선배열 예인형 음향탐지기
KR0175784B1 (ko) 수동예인형 선배열 음향탐지기의 잡음제거용 전치증폭기
KR101514407B1 (ko) 실시간 해역 관측시스템
KR0174075B1 (ko) 음향 대항 체계의 신호전송모듈
KR0126909Y1 (ko) 선배열 음파 탐지기 센서부의 방위센서 감지신호 수신장치
KR0127320Y1 (ko) 수동예인형 음탐기 센서부의 전원장치
KR0174073B1 (ko) 이미지 어레이 구동 시스템
KR0159081B1 (ko) 경사계를 이용한 롤값 측정방법
KR200177992Y1 (ko) 경사계를 이용한 롤값 측정회로
KR0175783B1 (ko) 이득제어기능을 갖는 전치증폭기를 구비하는 수동예인형 음향탐지기
KR0126900Y1 (ko) 음향 대항 체계의 신호전송모듈
KR0175781B1 (ko) 수동예인형 음향탐지기의 동작시험 장치
KR0126899Y1 (ko) 음향 대항 체계 신호전송모듈의 이득증폭회로
KR0127321Y1 (ko) 음향대항체계 신호전송모듈의 잡음 제거장치
KR0126908Y1 (ko) 이미지 어레이 구동 장치의 마이크 인터페이서

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee