KR0174071B1 - Low Frequency Acoustic Module of Line Array Sound Detector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박이나 해양구조물에 예인선으로 연결되어 360°전 방위의 표적탐색이 가능한 선배열 음향탐지기 센서부에서 해저의 저주파 신호를 포착하고 증폭하기 위한 저주파 음향모듈에 관한 것으로서, 수신하는 주파수 대역을 달리하도록 저주파 음향블럭을 다수개로 구성하고, 상기의 저주파 음향블럭내에 수중청음기와 증폭기를 하나의 패키지 내부에 일체형으로 구성하여 신호 전송간의 노이즈 유입을 최대한 차단하였다.The present invention relates to a low frequency acoustic module for capturing and amplifying low frequency signals of a seabed in a line array sound detector sensor that is connected to a vessel or a marine structure by a tugboat and enables a target search of 360 ° azimuth. The low frequency acoustic block is composed of a plurality of differently, and the hydrophone and amplifier are integrated into one package in the low frequency acoustic block to block noise inflow between signal transmissions as much as possible.
따라서, 본 발명에서 안출한 저주파 음향모듈은 신호식별의 정교성이 요구되는 분야에서 고품질의 신호식별 가능과 설치의 간편성을 제공하고, 고속의 신호감지를 신현하기 위하여 선배열 음향탐지기의 센서부가 수중신호를 정확하고 안정되게 포착할 수 있게 한 것이다.Therefore, the low frequency acoustic module devised in the present invention provides high quality signal identification and ease of installation in the field where the sophistication of signal identification is required, and the sensor unit of the line array acoustic detector provides an underwater signal in order to realize high speed signal detection. It can be captured accurately and stably.
Description
제1도는 선배열 음향탐지기의 센서부를 개략적으로 보인 일 예시도.1 is an exemplary view schematically showing a sensor unit of a line array acoustic detector.
제2도는 선배열 음향탐지기의 기능 블럭도.2 is a functional block diagram of a line array sound detector.
제3도는 본 발명을 해결하기 위한 저주파 음향모듈의 상세도.3 is a detailed view of a low frequency acoustic module for solving the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 저주파용 수중 청음기단 2 : 저주파용 전단 증폭기단1: Low frequency underwater listening stage 2: Low frequency shear amplifier stage
3 : 잡음 보상회로 4 : 보호회로3: noise compensation circuit 4: protection circuit
5,5a : 수심센서 6,6a : 방위센서5,5a: depth sensor 6,6a: orientation sensor
7 : 온도센서 8 : 시험제어기7: temperature sensor 8: test controller
10 : 저주파음향모듈 11 : 저주파음향블럭110: low frequency sound module 11: low frequency sound block 1
12 : 저주파음향블럭2 13 : 저주파음향블럭312: low frequency sound block 2 13: low frequency sound block 3
16,16a : 방위센서 20 : 신호전송모듈16,16a: direction sensor 20: signal transmission module
21 : 아나로그 멀티플렉서 23 : 자동이득조정앰프21: Analog Multiplexer 23: Automatic Gain Control Amplifier
24 : A/D변환기 30 : 고주파음향모듈24: A / D converter 30: High frequency sound module
31 : 고주파용 수중청음기단 32 : 고주파용 전단증폭기단31: high frequency hydrophone stage 32: high frequency shear amplifier stage
40 : 진동격리모듈 41 : 텐션40: vibration isolation module 41: tension
42 : 버퍼 43,43a : 가속센서42: buffer 43,43a: acceleration sensor
50 : 배열안정화모듈 60 : 꼬리로프조립체50: array stabilization module 60: tail rope assembly
70 : 예인케이블70: towing cable
본 발명은 선박이나 해양 구조물에 예인선으로 연결되어 360°전방위의 장거리 표적탐색이 가능한 선배열 음향탐지기의 저주파 음향모듈구성과 그 방법에 관한 것으로, 특히 수중청음기를 통해 포착된 해저의 음향신호와 수심센서와, 방위센서와 온도센서를 통해 포착한 신호를 처리하여 미세신호의 포착까지 가능토록 구성한 선배열 음향탐지기의 저주파 음향모듈 구성과 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a low frequency acoustic module configuration and method of a line array acoustic detector capable of long-range target search of 360 ° direction by a tugboat to a ship or offshore structure, in particular the acoustic signal and depth of the seabed captured by the hydrophone The present invention relates to a low frequency acoustic module configuration and method of a line array acoustic detector configured to process signals captured by a sensor, an orientation sensor, and a temperature sensor to capture fine signals.
일반적으로, 선배열 음파탐지기의 센서부가 수중의 음향신호를 감지하는 방식은 제1도에 도시한 바와 같이, 최종적으로 진동을 감쇄시키는 꼬리로프조립체(60)와, 미소한 진동에 의한 잡음영향을 배제시키기 위한 배열안정화모듈(50)과, 저주파의 음파를 수신하는 저주파 음향모듈(10)과, 입력되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 신호전송모듈(20)과, 고주파의 음파신호를 수신하는 고주파 음향모듈(30)과, 진동을 감쇄시키기 위해 진동격리모듈(40)과, 선박이나 해상구조물에 선배열 음향탐지기를 연결하는 예인케이블(70)을 구비한다.In general, the sensor unit of the line array sound wave detector detects the acoustic signal in the water, as shown in FIG. 1, the tail rope assembly 60 which finally attenuates the vibration, and the influence of noise due to the slight vibration. An array stabilization module 50 for excluding, a low frequency acoustic module 10 for receiving low frequency sound waves, a signal transmission module 20 for converting an input analog signal into a digital signal, and a high frequency sound wave signal receiving A high frequency acoustic module 30, a vibration isolating module 40 to damp the vibration, and a towing cable 70 for connecting the line array sound detector to the vessel or offshore structure.
상기 저주파 음향모듈(10)은, 수중의 저주파의 음향을 수신하는 저주파용 수중청음기단(1)과, 상기의 출력을 증폭하는 저주파용 전단증폭기단(2)과, 잡음성분을 감쇄시키는 잡음보상회로(3)가 연결되고, 서지(surge)로부터 저주파용 전단증폭기단(2)을 보호하기 위한 보호회로(4)와, 수심을 측정하기 위한 수심센서(5,5a)와, 방위를 측정하기 위한 방위센서(6,6a)와, 온도를 측정하기 위한 온도센서(7)와 동작상태를 진단하기 위한 시험제어기(8)로 구성된다.The low frequency acoustic module 10 includes a low frequency hydroacoustic stage 1 for receiving low frequency sound underwater, a low frequency shear amplifier stage 2 for amplifying the output, and noise compensation for attenuating noise components. A circuit 3 is connected, a protection circuit 4 for protecting the low frequency shear amplifier stage 2 from a surge, a depth sensor 5, 5a for measuring the depth, and azimuth measurement Direction sensors 6, 6a, a temperature sensor 7 for measuring temperature, and a test controller 8 for diagnosing an operating state.
고주파 음향모듈(30)의 구성도 상기의 저주파 음향모듈(10)과 같은데, 해수의 고주파를 수신하는 고주파용 수중청음기단(31)과, 고주파용 수중청음기단(31)의 전기신호를 증폭하는 고주파용 전단증폭기단(32)과 저주파 성분의 잡음을 감쇄시키면서 고주파 신호 성분을 증폭시켜주는 잡음보상회로(3)가 종속 연결되어 있다.The configuration of the high frequency acoustic module 30 is the same as the low frequency acoustic module 10 described above, which amplifies the electrical signals of the high frequency hydrophone stage 31 for receiving high frequency seawater and the high frequency hydrophone stage 31 for high frequency. A high frequency shear amplifier stage 32 and a noise compensating circuit 3 for amplifying high frequency signal components while attenuating noise of low frequency components are cascaded.
상기 신호전송모듈(20)은, 고주파 음향모듈(30)과 저주파 음향모듈(10)의 아날로그 출력신호를 수신하는 아날로그 멀티플렉서(21)와, 신호를 증폭하는 자동이득 조정앰프(23)와, 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D변환기(24)로 이루어진다.The signal transmission module 20 includes an analog multiplexer 21 for receiving analog output signals of the high frequency sound module 30 and the low frequency sound module 10, an automatic gain adjustment amplifier 23 for amplifying the signal, and an analog signal. The A / D converter 24 converts the signal into a digital signal.
상기 진동격리모듈(40)은 진동을 완충시키는 버퍼(42)와 진동을 감지하는 텐션(41)과 속도를 측정하는 가속센서(43,43a)를 구비한다.The vibration isolation module 40 includes a buffer 42 for buffering the vibration, a tension 41 for detecting the vibration, and acceleration sensors 43 and 43a for measuring the speed.
상기 배열안정화모듈(50)은 진동격리모듈(40)에서 감쇄되지 않은 진동을 밖으로 전달시켜 배열을 안정화시키는 기능을 하는 모듈로서 구성된다.The array stabilization module 50 is configured as a module that functions to stabilize the arrangement by transmitting the vibration that is not attenuated in the vibration isolation module 40.
상기의 배열에 덧붙여 최종적으로 잔류진동 감쇄하는 꼬리로프조립체(60)로 구성된다.In addition to the above arrangement, it consists of a tail rope assembly 60 which finally reduces residual vibration.
상기와 같은 구성의 선배열 음향탐지기 센서부의 작동을 제2도를 이용하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the line array sound detector sensor unit having the above configuration will be described with reference to FIG.
저주파 음향모듈(10)은 수신된 음향신호중의 저주파 신호를 전기적 신호로 변환시키는 기능의 모듈인데, 해수입자의 기계적 소,밀 작용에 의해 전파되는 진동은 주파수의 제곱과 진폭과의 곱에 정비례하는 크기로 저주파용 수중청음기단(1)에 출력변화를 일으킨다.The low frequency acoustic module 10 is a module for converting a low frequency signal among the received acoustic signals into an electrical signal. The vibration propagated by the mechanical small and wheat action of seawater particles is directly proportional to the product of the square of the frequency and amplitude. It causes the output change to the low frequency hydrophone stage (1) in size.
이로 인해 저주파용 수중청음기단(1)의 압전소자는 출력단에 전기신호를 발생시킨다.As a result, the piezoelectric element of the low frequency hydrophone stage 1 generates an electrical signal at the output stage.
상기에서 유도된 전기신호는 후단의 저주파용 전단증폭기단(2)에서 신호증폭과 잡음제거의 효과를 나타내는데 상세한 동작을 살펴보면 다음과 같다.The electrical signal induced above shows the effects of signal amplification and noise cancellation at the low frequency front end amplifier stage (2).
음파와 같이 대부분의 에너지가 저주파 영역에 존재하는 신호는 같은 크기의 고주파 성분으로 인하여 커다란 주파수 편이(frequency deviation)를 발생시키지 않는다.Signals in which most of the energy exists in the low frequency region, such as sound waves, do not cause a large frequency deviation due to high frequency components of the same magnitude.
그러므로 신호의 에너지가 할당된 대역폭에 균일하게 분포하는 것이 아니라 고주파 부분의 에너지는 작게 분포한 결과 고주파 신호에 대해서는 아주 낮은 신호 대 잡음비(Signal To Noise Ratio:S/N)를 나타내는 약점을 가진다.Therefore, the energy of the signal is not uniformly distributed over the allocated bandwidth, but the energy of the high frequency portion is distributed small, resulting in a very low signal to noise ratio (S / N) for the high frequency signal.
이러한 약점을 개선하기 위한 프리 엠퍼시스(Pre-Emphasis)와 디엠퍼시스(De-Emphasis) 방식은 송신기에는 신호레벨이 높고 잡음이 어느정도 억제될 수 있어 변조할 신호의 저주파에 비하여 고주파를 확장시켜 의도적으로 변경하고 수신기에서는 신호레벨이 높고 잡음이 어느정도 억제될 수 있어 복조할 신호를 고주파에 비하여 저주파를 확장시켜 의도적으로 변경해야 한다.Pre-Emphasis and De-Emphasis methods to overcome this weakness intentionally extend the high frequency compared to the low frequency of the signal to be modulated because the transmitter has a high signal level and can suppress some noise. In the receiver, the signal level is high and the noise can be suppressed to some extent. Therefore, the signal to be demodulated should be intentionally changed by extending the low frequency compared to the high frequency.
이렇게 고주파 확산을 발행하도록 신호를 변경하는 것을 프리 엠퍼시스 여파라고 하고 저주파 성분을 고주파에 비해 확장시키는 것을 디 엠퍼시스라 한다.The alteration of the signal to generate high frequency spreading is called pre-emphasis filtering, and the expansion of low-frequency components over high frequency is called de-emphasis.
이로인해 신호 대 잡음비(S/N)이 수신단에서 증가하게 된다.This increases the signal-to-noise ratio (S / N) at the receiving end.
상기의 프리엠퍼시스와 디엠퍼시스를 통칭하여 엠퍼시스라 하는데 상기의 저주파용 전단증폭기단(2)에서 저주파용 수중청음기단(1)의 작은 신호를 신호 처리하기에 적당한 크기로 증폭시킨다.The pre-emphasis and the de-emphasis are collectively referred to as emphasis. The low frequency shear amplifier stage 2 amplifies a small signal of the low frequency hydroacoustic stage 1 to an appropriate size for signal processing.
통상, 수중음파는 저주파의 형태로 존재하는 경우가 많으므로 신호의 정밀측정을 위해서 선배열 음파탐지기의 센서부에 저주파 음향모듈(10)은 저주파 음향블럭을 다수개 장치하여 해수의 미세한 저주파 신호도 포착 가능하도록 하였다.In general, underwater sound waves are often present in the form of low frequency, so the low frequency acoustic module 10 is equipped with a plurality of low frequency acoustic blocks in the sensor portion of the line array sonar detector for precise measurement of signals. It was possible to capture.
이때 잡음도 신호에 실려 같이 증폭되므로 주변잡음 뿐만 아니라 증폭자 자체 잡음요인(증폭소자에서 발생하는 잡음을 통과하는 저역통과 여파기 주파수 대역에서 발생하는 1/f 잡음, shot 잡음, 그리고 Johnson 잡음 등)이 있다.Since the noise is also amplified together in the signal, not only the ambient noise but also the amplifier's own noise factors (1 / f noise, shot noise, and Johnson noise, etc.) occurring in the lowpass filter frequency band passing through the noise generated by the amplifier. have.
1/f 잡음은 저역통과 대역에서 발생하며, Johnson 잡음, shot 잡음은 에프엠(Frequency Modulation:FM) 대역 이상에서 나타나고 주파수 대역에 균일하게 분포하는 특성이 있으므로 이의 제거도 고려하여 증폭회로(미도시)의 대역폭을 제한함으로서 잡음레벨을 감소시키고 있다.1 / f noise occurs in the low pass band, Johnson noise and shot noise appear above the frequency modulation (FM) band and are uniformly distributed in the frequency band so that the amplification circuit (not shown) is also considered. The noise level is reduced by limiting the bandwidth.
상기의 저주파 음향모듈(10)과 더불어 해수의 고주파 음파신호를 감지하기 위한 고주파 음향모듈(30)의 동작도 상기의 방식과 같다.In addition to the low-frequency acoustic module 10, the operation of the high-frequency acoustic module 30 for detecting high-frequency acoustic wave signals of seawater is also the same as the above-described method.
다음으로 신호전송모듈(20)에서는 상기의 고주파 음향모듈(30)신호와 저주파 음향모듈(10) 신호를 콘디쇼닝(Conditioning)하고, 이를 디지탈 데이타화 하기 위해 펄스 코드 변조(Pulse Code Modulation:PCM)화 한다.Next, in the signal transmission module 20, the high frequency acoustic module 30 signal and the low frequency acoustic module 10 signal are conditioned, and pulse code modulation (PCM) is performed to digitalize the signals. To be angry.
상기 펄스 코드 변조는 신호를 숫자의 연속으로 전송하는 방식으로 신호를 크기에 따라 표본화, 양자화하고 표본화된 신호는 양자화된 레벨자화하는 방식으로 보통 그레이 코드(Gray Code) 2진 코딩 방식이 사용된다.The pulse code modulation is a method of transmitting a signal in a sequence of numbers, and a gray code binary coding scheme is commonly used to sample and quantize the signal according to the size and to quantize and levelize the sampled signal.
또한, 제2도를 통해 선배열 음파탐지기 센서부의 신호전송모듈(20) 동작을 살펴보면 다음과 같다.In addition, the operation of the signal transmission module 20 of the line array sound wave detector sensor through FIG. 2 is as follows.
고주파 음향모듈(30)과 저주파 음향모듈(10)에서 수신, 증폭된 신호가 순차적으로 디지탈 신호화 하기 위해 아날로그 멀티플렉서(21)에 입력되면 상기 아날로그 멀티플렉서(21)는 수신된 신호를 순차적으로 자동이득 조정앰프(23)를 통해 진폭이 증폭되어진 후 A/D 변환기(24)에서 아날로그 신호는 진폭의 크기에 따라 대응하는 크기로 표본화, 양자화되어 디지탈 신호화된다.When the signals received and amplified by the high frequency acoustic module 30 and the low frequency acoustic module 10 are sequentially input to the analog multiplexer 21 to digitally signal, the analog multiplexer 21 automatically obtains the received signals sequentially. After the amplitude is amplified by the adjusting amplifier 23, the analog signal in the A / D converter 24 is sampled, quantized, and digitally signaled to a corresponding magnitude according to the magnitude of the amplitude.
여기에서 아날로그 신호는 크기에 따라 대응하는 디지탈 신호로 표본화, 양자화되어져 디지탈 신호화된다.Here, the analog signal is sampled, quantized, and digitalized into a corresponding digital signal according to the magnitude.
또는 방위센서(16,16a)는 예인방위를 포착하고, 수심센서(5,5a)는 수심정보를 각각 측정하여 상기 신호전송모듈(20)에서의 음향신호처리 패스(Path)와 같이 펄스 코드 변조되어 디지탈 신호화되어 음향신호와 같이 함상의 신호처리부(미도시)로 전송되어진다.Alternatively, the orientation sensors 16 and 16a capture a towing direction, and the depth sensors 5 and 5a measure depth information, respectively, and modulate pulse codes like the acoustic signal processing path in the signal transmission module 20. The digital signal is then transmitted to the ship signal processor (not shown) as the sound signal.
그 다음으로 진동격리모듈(40)은 예인함 및 예인케이블(70)에서 발생되는 진동을 감쇄시키기 위한 것으로, 예인으로 인한 진동발생을 텐션(41)으로 감지하여 버퍼(42)에서 진동완충을 하고, 각각의 가속센서(43,43a)는 센서운용시 가속을 감지한다.Then, the vibration isolation module 40 is to attenuate the vibration generated from the towing and the towing cable 70, by detecting the vibration caused by the towing by the tension 41 to buffer the vibration in the buffer 42 Each of the acceleration sensors 43 and 43a detects the acceleration when the sensor is operated.
또한, 꼬리로프조립체(60)는 배열안정화모듈(50)의 진동모듈에서 감쇄되지 않는 진동이 꼬리로프조립체(60)를 통하여 밖으로 전달되도록 하여 배열을 안정화시켜 최종적으로 선배열 음파탐지기의 센서부의 잔류 진동을 방지한다.In addition, the tail rope assembly 60 stabilizes the arrangement by transmitting the vibrations that are not attenuated in the vibration module of the array stabilization module 50 through the tail rope assembly 60 to finally maintain the sensor portion of the line array sound wave detector. Prevent vibration
그러나, 상기한 바와 같이 선배열 음파탐지기 센서부는 해수의 수심, 방위등에 관한 여러 데이타정보수집이 가능하고 수집된 정보의 고품위 신호처리를 위해 저주파와 고주파를 분리 처리하여 매질에 의한 잡음효과 현상을 제거할 수 있으나, 초저주파 성분의 음파포착이 필요한 정밀탐사나 넓은 지역탐사 원거리 신호의 탐지식별등에는 한계를 나타내는 문제점이 발생되었다.However, as described above, the linear array sonar sensor unit is capable of collecting various data information about the depth and azimuth of seawater, and removes the noise effect caused by the medium by separating low frequency and high frequency for high quality signal processing of collected information. However, problems such as precision detection or detection of a large area exploration far-field signal, which require acoustic capture of ultra-low frequency components, have limitations.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 원거리 탐사 360°전방위 신호의 식별능력의 정교성이 요구되는 분야에서 고품질의 신호 식별능력과 설치의 간편성을 제공하고, 고속의 신호감지를 실현하기 위한 선배열 음향탐지기의 저주파 음향모듈을 제공하는데 한다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a high-quality signal identification capability and ease of installation in the field requiring the elaboration of the identification capability of the remote sensing 360 ° omnidirectional signal, to realize a high-speed signal detection The present invention provides a low frequency acoustic module of a line array acoustic detector.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 특징은, 해저에서 발생되는 특정 저주파대역의 음파를 수신하는 저주파 음향모듈과, 상기 저주파 음향모듈에서 수신되어진 신호를 디지탈 신호로 변환하는 신호전송모듈과, 상기 저주파 음향모듈에서 수신하는 주파수 대역 이상의 고주파 음파신호를 수신하는 고주파 음향모듈등을 구비하고 있는 선배열 음향탐지기에 있어서: 상기 저주파 음향모듈은 해당 저주파 대역중 해수음파의 주파수 대역폭이 10∼200㎐의 신호를 포착하는 제1저주파 음향블럭과, 해수음파의 주파수 대역폭이 200∼400㎐의 신호를 포착하는 제2저주파음향블럭, 및 해수음파의 주파수 대역폭이 400∼1600㎐의 신호를 포착하는 제3저주파음향블럭으로 구성되며, 각각의 저주파 음향블럭들은 수중 청음기들과 증폭기들로 이루어지되 해수에서의 유동성을 고려하여 일렬로 배열되는 데 있다.The present invention for achieving the above object is a low frequency acoustic module for receiving sound waves of a specific low frequency band generated from the seabed, a signal transmission module for converting the signal received from the low frequency acoustic module into a digital signal, and the low frequency A line array sound detector comprising a high frequency sound module for receiving a high frequency sound wave signal higher than a frequency band received by a sound module, wherein the low frequency sound module has a frequency bandwidth of 10 to 200 kHz in the low frequency band. The first low frequency acoustic block for capturing a signal, the second low frequency acoustic block for capturing a signal having a frequency bandwidth of 200 to 400 kHz, and the third low frequency signal for capturing a signal having a frequency bandwidth of 400 to 1600 Hz for a sea sound wave Acoustic blocks, each low-frequency acoustic block consists of underwater listeners and amplifiers, There used to be aligned in consideration of the same sex.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기의 저주파 음향모듈내부의 제1 내지 제3저주파음향블럭을 구성하는 수중 청음기들은 252개로서 그 각각의 청음기들의 배열 간격은 아래의 수학식As an additional feature of the present invention for achieving the above object, there are 252 hydrophones constituting the first to third low frequency acoustic blocks in the low frequency acoustic module.
에 따라 약 0.45m의 이격거리를 유지하는 데 있다.In order to maintain the separation distance of about 0.45m.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 저주파 음향모듈 내부의 제1 내지 제3저주파음향블럭을 구성하는 수중 청음기들이 252개일때 상기 수중 청음기에서 검출되는 신호를 증폭하기 위한 증폭기들은 80개로서, 한개의 증폭기에는 1이상의 수중 청음기가 연결되어지는데, 수중 청음기 배열순서 1번째부터 126번째까지의 수중 청음기대 증폭기의 연결관계는 8:1관계 8개, 4:1관계 4개, 3:1관계 2개, 4:1관계 2개, 2:1관계 8개, 1:1관계 16개의 순으로 순차적으로 배열되는 데 있다.An additional feature of the present invention for achieving the above object is that the amplifier for amplifying the signal detected in the hydrophone when the hydrophones 252 constituting the first to third low-frequency acoustic blocks in the low-frequency acoustic module 80 For example, one amplifier is connected with more than one hydrophone. Underwater arrangement arrangements of the first to 126th hydrophone amplifiers are: 8: 1 relationship, 4 4: 1 relationship, 3, 2: 1 relationship, 2 4: 1 relationship, 8 2: 1 relationship, 16 1: 1 relationship.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 저주파 음향모듈 내부의 제1 내지 제3저주파음향블럭을 구성하는 수중 청음기들중 배열순서 127번째부터 252번째까지의 수중 청음기대 증폭기의 연결관계는 배열순서 126번째까지의 연결관계와 대칭적으로 1:1관계 16개, 2:1관계 8개, 4:1관계 2개, 3:1관계 2개, 4:1관계 4개, 8:1관계 8개의 순서를 가지면 순차적으로 배열되는 데 있다.As an additional feature of the present invention for achieving the above object, the connection relationship between the 127th to 252nd underwater listening device amplifiers of the hydrophones constituting the first to third low frequency acoustic blocks in the low frequency acoustic module Is 16 symmetrical relationships, 8 2: 1 relationships, 2 4: 1 relationships, 2 3: 1 relationships, 4 4: 1 relationships If there is one order of eight, it is arranged sequentially.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 저주파 음향모듈 내부의 제1저주파음향블럭은 수중 청음기들의 배열순서 1번째부터 83번째까지의 수중 청음기들과 그에 연결된 13개의 증폭기로 구성되며, 제2저주파음향블럭은 수중 청음기들의 배열순서 84번째부터 169번째까지의 수중 청음기들과 그에 연결된 54개의 증폭기로 구성되고, 제3저주파음향블럭은 수중 청음기들의 배열순서 170번째부터 252번째까지의 수중 청음기들과 그에 연결된 13개의 증폭기로 구성되되 그 각각은 하나의 패키지내 일체형으로 배치시켜서 전송잡음의 발생을 억제시킨 데 있다.As an additional feature of the present invention for achieving the above object, the first low frequency acoustic block inside the low frequency acoustic module is composed of the first to 83th underwater listeners and 13 amplifiers connected thereto. The second low frequency acoustic block is composed of the 84th to 169th underwater listeners and 54 amplifiers connected thereto, and the third low frequency acoustic block is the 170th to 252nd underwater sequences. It consists of the listeners and thirteen amplifiers connected to them, each of which is arranged in one package to suppress the generation of transmission noise.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 제1저주파음향블럭에는 저주파 음향모듈 내부의 제1 내지 제3저주파음향블럭의 자가진단을 수행할 수 있는 시험제어기를 배열순서 1번째의 수중 청음기 전면 일측에 더 구비시키는 데 있다.As an additional feature of the present invention for achieving the above object, the first low frequency acoustic block includes a test controller capable of performing self-diagnosis of the first to third low frequency acoustic blocks inside the low frequency acoustic module. It is provided on the front side of the hearing aid.
우선, 본 발명에서 제공하고자 하는 선배열 음향탐지기의 저주파 음향모듈(10)은 해저에 존재하는 저주파 성분중 주파수 대역이 10∼200㎐의 신호를 포착하기 위한 저주파 음향블럭(11)과, 주파수 대역폭이 200∼400㎐의 음파신호를 포착하기 위한 제2저주파 음향블럭(12)과, 주파수대역이 400∼1600㎐의 신호를 포착하기 위한 제3저주파 음향블럭(13)가 어레이(array)로 연결되어 저주파 음향모듈(10)을 구성한다.First, the low frequency acoustic module 10 of the line array acoustic detector to be provided in the present invention includes a low frequency acoustic block 11 for capturing a signal having a frequency band of 10 to 200 kHz among low frequency components present on the seabed, and a frequency bandwidth. The second low frequency acoustic block 12 for capturing the sound signal of 200 to 400 Hz and the third low frequency acoustic block 13 for capturing the signal of 400 to 1600 Hz are connected in an array. The low frequency acoustic module 10 is configured.
또한, 저주파 음향모듈(10)은 제3도와 같은 물리적(physical) 구성으로 이루어지는데 상세히는, 다수의 저주파 음향블럭으로 구성되어지는데 상기의 블럭들은 해수음파의 주파수 대역이 10∼200㎐의 신호를 포착하기 위한 제1저주파 음향블럭(11)고, 대역폭이 200∼400㎐의 신호를 포착하기 위한 제2저주파 음향블럭(12)과, 대역폭이 400∼1600㎐의 신호를 포착하기 위한 제3저주파 음향블럭(13)으로 이루어지는데, 제1저주파 음향블럭(11)은 수중음파를 포착하는 수중청음(AM1...AM83)와 수중청음기(AM1...AM83)의 신호를 증폭하고 엠퍼시스 증폭기(AMP1...AMP13)와 동작의 이상 유·무 확인을 위한 자가진단용의 시험제어기(8)로 구성되고, 제2저주파 음향블럭(12)는 상기와 같은 기능을 하는 수중청음기(AM84...AM169)와, 증폭기(AMP14...AMP67)로 구성되고, 제3저주파 음향블럭(13)는 수중청음기(AMP170...AMP252)와 증폭기(AMP68...AMP80)로 구성된다.In addition, the low-frequency acoustic module 10 is composed of a physical configuration as shown in FIG. 3, and in detail, is composed of a plurality of low-frequency acoustic blocks, in which the blocks have a frequency band of 10 to 200 kHz. A first low frequency acoustic block 11 for capturing, a second low frequency acoustic block 12 for capturing a signal having a bandwidth of 200 to 400 Hz, and a third low frequency acoustic block for capturing a signal having a bandwidth of 400 to 1600 Hz. Acoustic block 13, the first low-frequency acoustic block 11 amplifies the signals of the hydrophones (AM1 ... AM83) and the hydrophones (AM1 ... AM83) to capture the sound waves (AMP1 ... AMP13) and a test controller (8) for self-diagnosis for checking for abnormality of the operation, and the second low frequency acoustic block (12) has a hydrophone (AM84 ..) AM169 and an amplifier (AMP14 ... AMP67), and the third low frequency acoustic block 13 is underwater It consists of a loudspeaker (AMP170 ... AMP252) and an amplifier (AMP68 ... AMP80).
즉, 상기의 제1 내지 제3저주파 음향블럭(11∼13)은 일체형으로 구비함을 주지적인 특징으로 한다.That is, the first to third low frequency acoustic blocks 11 to 13 are characterized in that they are integrally provided.
상기의 제1저주파 음향블럭(11)내에서 해저음파를 포착하는 수중청음기(AM1∼AM83)는 총 83개가 배치되는데 대역폭 10∼200㎐의 초저주파수를 감지하기 위하여 32개의 채널로 구성한다.A total of 83 hydrophones AM1 to AM83 for capturing subsea sound waves in the first low frequency acoustic block 11 are composed of 32 channels for detecting ultra low frequencies of 10 to 200 kHz.
수중청음기(AM1∼AM83)간의 물리적인 간격(d')은 아래식에서 구해진다.The physical distance d 'between the hydrophones AM1 to AM83 is obtained from the following equation.
d : 이론적인 청음기 간격d: theoretical hearing aid spacing
λ : 파장λ: wavelength
f : 중심주파수f: center frequency
c : 수중음속도c: underwater sound velocity
d' : 청음기간의 물리적 간격d ': physical interval of listening period
따라서, 이론적인 청음기들의 이격거리는 0.468m이며, 실제적으로 본 발명에서는 0.45m를 청음기들간의 이격거리(d')로 사용한다.Therefore, the theoretical distance of the listeners is 0.468m, and in practice, 0.45m is used as the separation distance d 'between the listeners.
상기의 수중청음기(AM1∼AM83)의 후단에는 증폭기(AMP1∼AMP13)가 연결되어 신호의 증폭과 엠퍼시스를 행하는데 본 발명에서는 증폭기(AMP11∼AMP13)와 수중청음기(AM1∼AM83)를 하나의 패키지내에 배치시켜 신호전송에서 생기는 잡음의 유입을 차단하였다.The amplifiers AMP1 to AMP13 are connected to the rear ends of the hydrophones AM1 to AM83 to amplify and emulate signals. In the present invention, the amplifiers AMP11 to AMP13 and the hydrophones AM1 to AM83 are connected to one another. Placed in the package to block the influx of noise from signal transmission.
시험제어기(8)는 제1저주파 음향블럭(11)에 위치시켜 저주파 음향모듈(10)내의 다수의 저주파 음향블럭(11,12,13)의 자가 진단용으로 사용가능케 하였다.The test controller 8 is located in the first low frequency acoustic block 11 to be used for self-diagnosis of the plurality of low frequency acoustic blocks 11, 12, 13 in the low frequency acoustic module 10.
제2저주파 음향블럭(12)내의 수중청음기(AM84∼AM169)는 200∼400㎐의 대역폭을 가진 저주파를 감지하여 위하여 32채널로 구성되는데 통상의 해저음파가 존재하는 대역이므로 청음기(AM84∼AM169)가 일정한 간격(0.45m)으로 83개 배치되게 하고 후단에 증폭기(AMP14∼AMP67)를 배치시킨다.The hydrophones AM84 to AM169 in the second low frequency acoustic block 12 are composed of 32 channels for detecting low frequencies having a bandwidth of 200 to 400 kHz. Are arranged 83 at regular intervals (0.45m), and the amplifiers AMP14 to AMP67 are arranged at the rear stage.
제3저주파 음향블럭(12)는 중간주파수대역(400∼800㎐)과 비교적 고주파수 대역(800∼1600㎐)인 음파를 포착하기 위하여 96개의 수중청음기(AM170∼AM252)가 0.45m 간격으로 32채널로 이루어지고, 증폭기(AMP68∼AMP80)도 상기와 같이 하나의 패키지내에 위치시킨다.In the third low frequency acoustic block 12, 96 hydrophones AM170 to AM252 have 32 channels at 0.45 m intervals to capture sound waves in the intermediate frequency band (400 to 800 Hz) and relatively high frequency band (800 to 1600 Hz). The amplifiers AMP68 to AMP80 are also located in one package as described above.
따라서, 상기 저주파 음향모듈(10) 내부의 제1 내지 제3저주파 음향블럭(11∼13)을 구성하는 수중 청음기들이 총 252개이며, 상기 수중 청음기에서 검출되는 신호를 증폭하기 위한 증폭기들은 80개로서, 한 개의 증폭기에는 1이상의 수중 청음기가 연결되어지게 되는데, 그들간의 연결관계를 수중 청음기 배열순서를 기준으로 살펴보면 다음과 같다.Accordingly, there are a total of 252 hydrophones constituting the first to third low-frequency sound blocks 11 to 13 in the low-frequency acoustic module 10, and 80 amplifiers for amplifying signals detected by the hydrophones. As an amplifier, one or more hydrophones are connected to one amplifier. The relationship between them is as follows based on the arrangement of the hydrophones.
우선, 수중 청음기 배열순서 1번째부터 126번째까지 수중 청음기 대 증폭기의 연결관계는 8:1관계를 하나의 묶음으로 8개가 배열되며 이후 4:1관계를 하나의 묶음으로 4개, 3:1관계를 하나의 묶음으로 2개, 4:1관계를 하나의 묶음으로 2개, 2:1관계를 하나의 묶음으로 8개, 1:1관계를 하나의 묶음으로 16개의 순으로 순차적으로 배열된다.First of all, the hydrophone-to-amplifier connection sequence of the first to the 126th hydrophones is composed of eight 8: 1 relationships in one bundle, followed by four 4: 1 relationships in one bundle and 3: 1 relationship. Are arranged in a sequence of 2 in a bundle, 2 in a 4: 1 relationship in a bundle, 8 in a 2: 1 relationship in a bundle, and 16 in a bundle in a 1: 1 relationship.
또한, 수중 청음기 배열순서 127번째부터 252번째까지의 수중 청음기 대 증폭기의 연결관계는 배열순서 126번째까지의 연결관계와 대칭적으로 1:1관계를 하나의 묶음으로 16개, 2:1관계를 하나의 묶음으로 8개, 4:1관계를 하나의 묶음으로 2개, 3:1관계를 하나의 묶음으로 2개, 4:1관계를 하나의 묶음으로 4개, 8:1관계를 하나의 묶음으로 8개의 순서를 가지게 된다.In addition, the connections between the hydrophones and amplifiers of the hydrophone array order 127th to 252nd are 16 and 2: 1 in one bundle in a symmetrical relationship with the coupling relationship of the array 126th. 8 in a bundle, 2 in a 4: 1 relationship in a bundle, 2 in a 3: 1 relationship in a bundle, 4 in a bundle in a 4: 1 relationship, 1 in a 8: 1 relationship There are eight orders in a bundle.
따라서 본 발명에서 안출한 저주파 음향모듈은 해저에서 발생하는 음파를 광대역(10∼1600㎐) 범위로 포착할 수 있게 하여 광범위한 지역의 정밀탐사나 360°전방의 장거리 표적 탐사에 이용할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the low-frequency acoustic module proposed in the present invention can capture the sound waves generated from the seabed in a wide range (10 to 1600 kHz), which can be used for precision surveys in a wide area or long-range target exploration of 360 ° forward. .
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