KR19980037297A - Pre-arranged towed sound detector using differential amplifier band filter and differential amplifier signal amplifier - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선배열 예인형 음향 탐지기의 음향센서부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 음향모듈의 신호를 차동 먹스를 사용하여 다중화한 후 이를 메인 먹스에 전송하는 방식으로 구성되는 음향센서부에 있어서, 잡음제거 및 신호 대 잡음비가 양호하도록 차동증폭방식의 대역필터 및 차동증폭방식의 신호증폭기를 사용하여 구성한 음향센서부의 회로방식에 관한 것이다.The present invention relates to an acoustic sensor unit of a pre-arranged tow-type sound detector, and more particularly, to an acoustic sensor unit configured to multiplex signals of a plurality of acoustic modules using a differential mux and then transmit them to the main mux. The present invention relates to a circuit method of an acoustic sensor unit configured using a bandpass filter of a differential amplifier method and a signal amplifier of a differential amplifier method such that noise cancellation and signal-to-noise ratio are good.

본 발명은, 음향센서부 주위에 발생되는 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 진동격리모듈 및 꼬리로프 조립체: 수중의 음원에서 발생되는 음향을 전기적 신호로 변환하기 위한 음향모듈: 및, 상기 음향모듈로부터의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하고 이를 다중화시켜 전송하기 위한 메인 먹스부가 내장된 신호전송모듈:을 포함하여 구성되는 음향센서부; 상기 음향센서부를 함상과 연결하기 위한 예인케이블; 상기 음향센서부로부터의 음향신호를 처리하기 위한 신호처리부, 및, 상기 신호처리부로부터의 전기신호 데이터를 분류, 검색, 처리하기 위한 자료처리부를 포함하여 구성되고, 상기 예인케이블에 의해 상기 음향센서부와 연결되는 함상을 포함하여 구성되는 선배열 예인형 수중 음파탐지기 시스템에 있어서, 상기 음향모듈로부터의 음향신호에 포함된 고주파성의 잡음을 제거하기 위하여 상기 각각의 음향모듈의 후단에 연결된 코먼모드 필터와; 상기 음향신호의 신호 대 잡음비를 개선하기 위하여 코먼모드 필터의 후단에 연결된 노말모드 필터를 구비하며; 상기 각 필터로서 차동증폭용의 연산증폭기를 사용하는 것을 특징으로 하는 음향센서부를 제공함으로써, 잡음제거 및 신호 대 잡음비의 특성이 양호한 음향탐지기 장치를 제공하는 효과가 있다.The present invention provides a vibration isolating module and tail rope assembly for attenuating vibration generated around an acoustic sensor unit to prevent false signals, etc .: A sound module for converting sound generated from an underwater sound source into an electrical signal: and A signal transmission module having a main mux part for converting an analog signal from the sound module into a digital signal and multiplexing and transmitting the same; A towing cable for connecting the acoustic sensor unit with the ship; And a signal processing unit for processing the acoustic signal from the acoustic sensor unit, and a data processing unit for classifying, retrieving, and processing the electrical signal data from the signal processing unit. A pre-arranged towed underwater sonar system comprising a ship connected with a common mode filter, comprising: a common mode filter connected to a rear end of each sound module to remove high-frequency noise included in an acoustic signal from the sound module; ; A normal mode filter connected to a rear end of a common mode filter to improve a signal-to-noise ratio of the acoustic signal; By providing an acoustic sensor unit characterized by using an operational amplifier for differential amplification as each of the above filters, there is an effect of providing an acoustic detector with good noise removal and good signal-to-noise ratio characteristics.

Description

차동증폭방식의 대역필터 및 차동증폭방식의 신호증폭기를 사용하는 선배열 예인형 음향탐지기Pre-arranged towed sound detector using differential amplifier band filter and differential amplifier signal amplifier

본 발명은 선배열 예인형 음향 탐지기의 음향센서부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 음향모듈의 신호를 차동 먹스를 사용하여 다중화한 후 이를 메인 먹스에 전송하는 방식으로 구성되는 음향센서부에 있어서, 잡음제거 및 신호 대 잡음비가 양호하도록 차동증폭방식의 대역필터 및 차동증폭방식의 신호증폭기를 사용하여 구성한 음향센서부의 회로방식에 관한 것이다.The present invention relates to an acoustic sensor unit of a pre-arranged tow-type sound detector, and more particularly, to an acoustic sensor unit configured to multiplex signals of a plurality of acoustic modules using a differential mux and then transmit them to the main mux. The present invention relates to a circuit method of an acoustic sensor unit configured using a bandpass filter of a differential amplifier method and a signal amplifier of a differential amplifier method such that noise cancellation and signal-to-noise ratio are good.

일반적으로 수중의 음향 신호를 감지하여 음향원의 정확한 위치 등을 탐지하기 위한 음향탐지기에 있어서, 수중의 음파를 감지하는 방식은 음향에너지를 방사하여 그 음향에너지가 물체로부터 반사되는 것을 수신하는 능동 소나(Sonar)방식과, 다른 음원으로부터 방사하는 음향에너지만을 수신하는 수동 소나방식이 있다.In general, in the sound detector for detecting an acoustic signal in the water to detect the exact position of the sound source, the method of detecting the sound wave in the water is an active sonar that emits sound energy and receives the reflected sound energy from the object. There is a (Sonar) method and a passive sonar method that receives only acoustic energy radiated from other sound sources.

도 1은 일반적인 음향탐지기를 개략적으로 나타낸 블럭회로도로서, 이 음향탐지기 시스템은, 수중의 음향 신호를 감지하고 이를 전긱적 아날로그 신호로 변환하고 이를 다시 디지털 신호로 변환한 후 다중화하여 전송하기 위한 음향센서부(300)와; 상기 음향센서부(300)를 함상에 연결하기 위한 예인케이블(200)과; 상기 예인케이블(200)에 의해 상기 음향센서부(300)와 연결되는 함상(100)을 포함하여 구성된다.1 is a block circuit diagram schematically showing a general sound detector, which is a sound sensor for detecting an underwater sound signal, converting it into a conventional analog signal, converting it into a digital signal, and then multiplexing and transmitting the same. Section 300; A towing cable 200 for connecting the acoustic sensor unit 300 to the ship; It is configured to include a ship 100 is connected to the acoustic sensor unit 300 by the towing cable 200.

또한 상기 함상(100)은 음향센서부(300)로부터 수신한 전기신호를 전달하는 신호처리부(120)와, 신호처리부(120)로부터 수신된 전기신호 데이터를 분류, 검색, 처리하는 자료처리부(110)로 구성되는 한편, 상기 음향센서부(300)를 제어하는 기능을 담당한다.In addition, the ship 100 is a signal processor 120 for transmitting the electrical signal received from the acoustic sensor unit 300, and a data processor 110 for classifying, searching, and processing the electrical signal data received from the signal processor 120. On the other hand, it is responsible for the function to control the sound sensor unit 300.

또한 상기 음향센서부(300)는 음향센서부(300) 주위에 발생되는 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 진동격리모듈(Vibration Isolation Module : 310)과, 입력되는 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하여 전송하는 신호전송모듈(320)과, 음향신호를 감지하는 음향모듈(330)과, 최종적으로 진동을 감쇠시키는 꼬리로프조립체(340)를 포함하여 구성된다.In addition, the acoustic sensor unit 300 is a vibration isolation module (310) for attenuating vibration generated around the acoustic sensor unit 300 to prevent false signals, and the like, and the input analog signal as a digital signal. A signal transmission module 320 for converting and transmitting, a sound module 330 for detecting the sound signal, and a tail rope assembly 340 for finally damping the vibration.

또한 상기 음향센서부(300)를 이루고 있는 음향모듈(Accostic module : 330)은 수중의 음향신호를 수신하여 전기적신호로 변환시키면서 신호를 타고 흐르는 해수 잡음을 제거하는 기능을 하는 모듈로서 도 2에 도시된 바와같이, 해저의 음향 신호를 수신하여 전기 신호로 변환하는 수중청음기(Hydrophone : 331)와, 미세신호를 증폭하는 전치증폭기(Pre-Amp : 332)와, 전치증폭기(332)를 과전류로부터 보호하는 보상회로(Input Protector : 333)와, 음향센서부(300)의 기울어짐을 감지하는 롤센서(Roll Sensor : 335,335a)와, 해수로 인한 잡음을 보상하는 해수잡음보상회로(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)를 포함하여 구성된다.In addition, an acoustic module 330 constituting the acoustic sensor unit 300 is a module that receives sea sound signals and converts them into electrical signals to remove seawater noise flowing through the signals as shown in FIG. 2. As described above, the hydrophone (Hydrophone: 331) for receiving the acoustic signal from the seabed and converting it into an electrical signal, the preamplifier (Pre-Amp: 332) for amplifying the fine signal, and the preamplifier (332) from overcurrent are protected. Compensation circuit (Input Protector: 333), the roll sensor (335, 335a) to detect the inclination of the acoustic sensor unit 300, Sea noise correction circuit (Sea Noise Correction Amp: 334, the depth sensor 337 for measuring the depth of the acoustic sensor unit 300, the orientation sensor 338 for measuring the orientation of the acoustic sensor unit 300, and the abnormality of the acoustic sensor unit 300 is tested. The test controller 336 is configured to include.

상술한 바와 같은 구성의 음향센서부(300)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the acoustic sensor unit 300 of the above-described configuration in detail as follows.

수중음향은 해수 입자의 기계적인 소밀 작용에 의해 전파되며, 이 진동이 주파수의 제곱과 진폭과의 곱에 정비례하는 크기로 수중청음기(331)에 체적변화를 일으키고, 수중청음기(331)는 상기 체적변화에 반응하여 그 음파와 동혀인 전기파형에 해당하는 전기적 신호를 발생한다.Underwater acoustics are propagated by the mechanical coarse action of the seawater particles, and the vibration causes a volume change in the hydrophone 331 to a magnitude proportional to the product of the square of the frequency and amplitude, and the hydrophone 331 is the volume. In response to the change, it generates an electrical signal corresponding to the electrical waveform associated with the sound wave.

상기의 전기적 신호의 변화는 전류 또는 전압의 변화형태로 표현될 수 있다. 이러한 전기적 신호의 변화를 최대의 효율로 장거리 전송하기 위해서는 수중청음기(331)의 출력단의 임피던스와 전치증폭기(332)와의 임피던스를 매칭(matching)시키는 것이 필요하고, 이로서 수중청음기(331)의 상기 전기적 신호를 멀리 전송할 수 있다.The change in the electrical signal may be expressed as a change in current or voltage. In order to transmit such a change in the electrical signal over a long distance with maximum efficiency, it is necessary to match the impedance of the output terminal of the hydrophone 331 and the impedance of the preamplifier 332, and thus the electrical of the hydrophone 331 The signal can be sent far away.

상기와 같이 처리된 전기적 신호는 해수잡음보상회로(334)를 통과한다. 이 회로는 저주파영역에 존재하는 해수내의 잡음신호는 차단하고, 고주파 성분신호의 감쇠를 보상하여 신호전송모듈(320)에 전달한다.The electrical signal processed as described above passes through the seawater noise compensation circuit 334. The circuit blocks noise signals in seawater existing in the low frequency region, compensates for attenuation of high frequency component signals, and transmits them to the signal transmission module 320.

또한 음향모듈(330)내에 설치된 수심센서(337)와 방위센서(338)는 음향센서부(300)의 예인 방위와 수심 정보를 각각 측정하여 상기 신호전송모듈(320)에 전달한다.In addition, the depth sensor 337 and the azimuth sensor 338 installed in the acoustic module 330 measure azimuth and depth information, which are examples of the acoustic sensor unit 300, and transmit the measured azimuth and depth information to the signal transmission module 320.

상기의 처리과정을 거쳐 신호전송모듈(320)에 전송된 신호는 순차적으로 멀티플렉싱되어진 후 샘플링 및 양자화 과정을 거쳐 디지털 신호화되어 진동격리모듈(310)을 거쳐 함상(100)으로 전달된다.The signal transmitted to the signal transmission module 320 through the above process is sequentially multiplexed and then digitally converted through sampling and quantization to be transmitted to the ship 100 through the vibration isolation module 310.

상기와 같은 기능을 하는 음향탐지기의 음향센서부(300)를 구성하는 전치증폭기(332)는 수중청음기(331) 출력단의 미약한 신호를 증폭하고, 음파의 수중진행에 따른 감쇠를 보상하기 위해 엠퍼시스(Emphasis) 처리후 수중청음기(331)의 작은 신호를 신호처리하기에 용이하도록 증폭한다.The preamplifier 332 constituting the acoustic sensor unit 300 of the sound detector having the above function amplifies the weak signal of the output terminal of the hydrophone 331, and compensates for the attenuation of the sound wave underwater. After the treatment, the small signal of the hydrophone 331 is amplified to facilitate signal processing.

상기 전치증폭기(332)에서 신호가 증폭될 때 수중청음기(331)로부터 유입되는 미세한 잡음도 또한 신호에 실려 같이 증폭된다. 또한 주변잡음뿐만 아니라 증폭소자 자체 잡음 요인에 의한 잡음도 존재한다. 따라서, 이러한 잡음레벨의 감소를 목적으로 전치증폭기(332)의 증폭회로 대역폭은 소정의 값을 갖도록 제한되며, 이로서 상기 각종 잡음레벨이 감소된다.When the signal is amplified in the preamplifier 332, the minute noise flowing from the hydrophone 331 is also amplified in the signal. In addition to the ambient noise, there are also noises caused by the noise factor of the amplifier itself. Therefore, for the purpose of reducing the noise level, the amplifier circuit bandwidth of the preamplifier 332 is limited to have a predetermined value, thereby reducing the various noise levels.

도 3은 종래기술의 음향탐지기로서 먹스부를 갖는 일례를 나타낸 음향탐지기의 블럭회로도로서, 음향모듈의 자세한 구성 및 먹스부를 가진 신호전송모듈의 구성을 개략적으로 나타내고 있다.FIG. 3 is a block circuit diagram of a sound detector showing an example of a prior art sound detector having a mux portion, and schematically shows a detailed configuration of the sound module and a signal transmission module having a mux portion.

음향모듈(330)의 주요부를 구성하고 있는 전치증폭기(332)는 수중청음기(331)로부터 인가되는 저잡음신호를 증폭시키는 저잡음증폭부(332a)와, 상기 저잡음증폭부(332a)에 접속되어 인가되는 해수잡음을 차단하고 고주파신호만을 보상하여 출력시키는 해수잡음보상증폭부(332b)와, 상기 해수잡음보상증폭부(332b)에 접속되며 인가된 신호를 저주파 부분만을 통과시키는 저역필터(332c)와, 상기 저역필터(332c)에 접속되며 인가된 신호를 장거리 전송시 발생되는 신호감쇠현상을 방지하기 위하여 전류형태로 출력시키는 전류구동부(332d)로 이루어진다.The preamplifier 332 constituting the main part of the acoustic module 330 is connected to the low noise amplifier 332a for amplifying the low noise signal applied from the hydrophone 331 and the low noise amplifier 332a. A sea noise compensation amplifier 332b for blocking sea noise and compensating and outputting only a high frequency signal; a low pass filter 332c connected to the sea noise compensation amplifier 332b and passing only a low frequency portion of the applied signal; It is connected to the low pass filter 332c and consists of a current driver 332d for outputting the applied signal in the form of current in order to prevent the signal attenuation generated during long-distance transmission.

또한 상기 음향모듈(330)로부터의 전기적 음향신호를 함상(100)에 전송하기 위한 신호전송모듈(320)의 주요부를 구성하고 있는 먹스(322)는 음향모듈(330)의 전류구동부(332d)에 접속되어 인가된 신호를 멀티플렉싱(Multiplexing)시키는 아날로그 먹스(322a)와, 상기 아날로그먹스(322a)에 접속되어 인가된 신호의 이득을 제어하는 게인컨트롤러(322b)와, 상기 게인컨트롤러(322b)에 접속되어 인가된 아날로그신호를 디지탈신호로 변환시키는 아날로그/디지탈 컨버터(322c)로 이루어진다.In addition, the mux 322 constituting the main portion of the signal transmission module 320 for transmitting the electric sound signal from the sound module 330 to the ship 100 is connected to the current driver 332d of the sound module 330. An analog mux 322a for multiplexing the applied and connected signals, a gain controller 322b connected to the analog mux 322a for controlling the gain of the applied signal, and a gain controller 322b And an analog / digital converter 322c for converting the applied analog signal into a digital signal.

이와같이 이루어진 종래의 음향모듈(330)은 수중청음기(331)로부터 미약한 음향신호가 인가되면 이를 증폭하여 해수잡음보상증폭부(332b)에 인가한다. 상기 해수잡음보상증폭부(332b)는 저주파영역에 존재하는 해수잡음을 차단한후 고주파신호만을 보상하여 저역필터(332c)로 출력시키게 된다. 상기 해수잡음보상증폭부(332b)로부터 저역필터(332c)에 신호가 인가되면 저역필터(332c)는 주파수겹침(aliasing)현상의 발생을 방지하기 위하여 저주파부분만을 통과시켜 전류구동부(332d)에 인가하게 된다. 전류구동부(332d)는 장거리 전송시 발생되는 신화감쇠현상을 방지하기 위하여, 이 전류구동부에(332d) 전압의 형태로 인가된 음향신호를 전류형태의 음향신호로 변환시켜 신호전송모듈(320)의 아날로그 먹스(Analog MUX)(322a)로 출력한다.The conventional acoustic module 330 is configured to amplify the weak sound signal from the hydrophone 331 and apply it to the sea noise compensation amplifier 332b. The seawater noise compensation amplifier 332b blocks the sea noise in the low frequency region and compensates only the high frequency signal to output the low frequency filter 332c. When a signal is applied from the seawater noise compensation amplifier 332b to the low pass filter 332c, the low pass filter 332c passes only the low frequency portion to the current driver 332d in order to prevent occurrence of frequency aliasing. Done. The current driver 332d converts the acoustic signal applied in the form of voltage to the current driver 332d in order to prevent a myth attenuation occurring during long distance transmission. Output to analog mux 322a.

그러나 상기와 같이 수중청음기(331)로부터 감지되어 전치증폭기(332)를 거쳐 신호전송모듈(320)의 먹스(322)에 인가되는 신호는 그 출력레벨이 낮을 뿐만 아니라, 전치증폭기(332)에서 먹스(322)까지의 거리가 길게는 120m까지이므로 각종 신호 전송간의 회선에서 유입되는 잡음들이 먹스(322)에 그대로 입력되며, 먹스(322)의 후단의 게인 컨트롤러(322b)에서는 이와같이 잡음레벨이 상승된 상태에서 그 이득이 제어되므로 인해 원신호에 대한 처리가 적절하게 이루어지지 않는 문제점이 존재하고 있다.However, the signal sensed by the hydrophone 331 and applied to the mux 322 of the signal transmission module 320 through the preamplifier 332 as described above is not only low in output level, but also the mux in the preamplifier 332. Since the distance to 322 is up to 120 m, noises flowing from a line between various signal transmissions are input to the mux 322 as it is, and in the gain controller 322b at the rear end of the mux 322, the noise level is thus increased. Since the gain is controlled in the state, there is a problem that the processing for the original signal is not performed properly.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 음향센서에서 탐지된 음향신호를 함상에 전송하는데 있어서, 주위의 잡음등의 영향을 받지 않으며 최대한 정확하게 전송할 수 있도록 하여 원 신호를 보호할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to transmit the sound signal detected by the acoustic sensor on the ship, so as to be transmitted as accurately as possible without being affected by ambient noise. It is to provide a device that can protect the signal.

도 1은 일반적인 음향탐지기를 개략적으로 나타낸 블럭회로도,1 is a block circuit diagram schematically showing a general sound detector,

도 2는 도 1의 음향탐지기를 이루고 있는 음향모듈과 진동격리 모듈을 상세히 나타낸 블럭구성도,Figure 2 is a block diagram showing in detail the sound module and vibration isolation module constituting the sound detector of FIG.

도 3은 종래 전치증폭기의 구성의 일례를 개략적으로 나타낸 블럭회로도,3 is a block circuit diagram schematically showing an example of the configuration of a conventional preamplifier;

도 4는 본 발명을 적용하여 차동증폭방식의 대역필터 및 차동증폭방식의 신호증폭기를 사용하여 구성한 선배열 예인형 음향탐지기의 전체적 구성의 일례를 나타낸 블럭회로도,4 is a block circuit diagram showing an example of the overall configuration of a line array towed type acoustic detector constructed using a differential amplifier band filter and a differential amplifier signal amplifier according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 차동증폭방식의 대역필터의 회로도,5 is a circuit diagram of a bandpass filter of a differential amplification method according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 차동증폭방식을 사용한 신호증폭기의 회로도이다.6 is a circuit diagram of a signal amplifier using a differential amplifier according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100; 함상110; 자료처리부100; Warship 110; Data processing department

120; 신호처리부200; 예인케이블120; A signal processor 200; Towing cable

300; 음향센서부310; 진동 격리모듈300; Acoustic sensor unit 310; Vibration Isolation Module

320; 신호 전송모듈330; 음향모듈320; Signal transmission module 330; Sound module

331; 수중청음기 진동자332; 전치증폭기331; Hydrophone vibrator 332; Preamplifier

333; 보상회로334; 해수잡음 보상회로333; Compensation circuit 334; Sea noise compensation circuit

335; 롤 센서335; 시험제어기335; Roll sensor 335; Test controller

337; 수심 센서338; 방위 센서337; Depth sensor 338; Orientation sensor

340; 꼬리 로프 조립체340; Tail rope assembly

IC 1, IC 2; 연산증폭기R 1, R 1'; 저항기IC 1, IC 2; Operational amplifiers R 1, R 1 ′; resistor

C 1, C 1'; 커패시터R 2, R 3; 증폭도 조절 저항기C 1, C 1 ′; Capacitors R 2, R 3; Amplification Degree Adjustable Resistors

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 음향센서부 주위에 발생되는 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 진동격리모듈 및 꼬리로프 조립체: 수중의 음원에서 발생되는 음향을 전기적 신호로 변환하기 위한 음향모듈: 및, 상기 음향모듈로부터의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하고 이를 다중화시켜 전송하기 위한 메인 먹스부가 내장된 신호전송모듈:을 포함하여 구성되는 음향센서부; 상기 음향센서부를 함상과 연결하기 위한 예인케이블; 상기 음향센서부로부터의 음향신호를 처리하기 위한 신호처리부, 및, 상기 신호처리부로부터의 전기신호 데이터를 분류, 검색, 처리하기 위한 자료처리부를 포함하여 구성되고, 상기 예인케이블에 의해 상기 음향센서부와 연결되는 함상을 포함하여 구성되는 선배열 예인형 수중 음파탐지기에 있어서, 상기 음향모듈로부터의 음향신호에 포함된 고주파성의 잡음을 제거하기 위하여 상기 각각의 음향모듈의 후단에 연결된 코먼모드 필터와; 상기 음향신호의 신호 대 잡음비를 개선하기 위하여 상기 코먼모드 필터의 후단에 연결된 노말모드 필터를 구비하며; 상기 각 필터로서 차동증폭용의 연산증폭기를 사용하는 것을 특징으로 하는 음향센서부를 갖는 선배열 예인형 수중 음파탐지기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, a vibration isolation module and tail rope assembly for attenuating the vibration generated around the acoustic sensor unit to prevent false signals, etc .: for converting the sound generated from the sound source underwater to an electrical signal Acoustic module: and a signal transmitting module having a main mux part for converting an analog signal from the acoustic module into a digital signal and multiplexing and transmitting the same; A towing cable for connecting the acoustic sensor unit with the ship; And a signal processing unit for processing the acoustic signal from the acoustic sensor unit, and a data processing unit for classifying, retrieving, and processing the electrical signal data from the signal processing unit. A pre-arranged tug-type underwater sound wave detector including a ship connected with a common mode, comprising: a common mode filter connected to a rear end of each sound module to remove high-frequency noise included in the sound signal from the sound module; A normal mode filter connected to a rear end of the common mode filter to improve a signal-to-noise ratio of the acoustic signal; A line array towing type sonar detector having an acoustic sensor unit is used as each of the filters as an operational amplifier for differential amplification.

이때 상기 노말모드 필터의 차단주파수는 바람직하게는 1.6kHz인 것을 특징으로 하며, 상기 코먼모드 필터의 차단주파수는 바직지하게는 10kHz인 것을 특징으로 하여 구성된다.At this time, the cutoff frequency of the normal mode filter is preferably 1.6 kHz, and the cutoff frequency of the common mode filter is preferably configured to be 10 kHz.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 음향센서부 주위에 발생되는 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 진동격리모듈 및 꼬리로프 조립체: 수중의 음원에서 발생되는 음향을 전기적 신호로 변환하기 위한 음향모듈: 및, 상기 음향모듈로부터의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하고 이를 다중화시켜 전송하기 위한 메인 먹스부가 내장된 신호전송모듈:을 포함하여 구성되는 음향센서부; 상기 음향센서부를 함상과 연결하기 위한 예인케이블; 상기 음향센서부로부터의 음향신호를 처리하기 위한 신호처리부, 및, 상기 신호처리부로부터의 전기신호 데이터를 분류, 검색, 처리하기 위한 자료처리부를 포함하여 구성되고, 상기 예인케이블에 의해 상기 음향센서부와 연결되는 함상을 포함하여 구성되는 선배열 예인형 수중 음파탐지기에 있어서, 상기 음향센서부의 신호증폭기 및, 자동이득제어기는, 상기 음향모듈로부터의 음향신호에 포함된 유도성의 누화신호와 같은 동상신호를 제거하기 위하여, 차동증폭의 연산증폭기를 사용하는 것을 특징으로 하여 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention, vibration isolation module and tail rope assembly for attenuating the vibration generated around the acoustic sensor unit to prevent false signals, etc .: converting the sound generated from the sound source in the water into electrical signals A sound module for: A sound sensor unit comprising: a signal transmission module with a main mux unit for converting the analog signal from the sound module into a digital signal and multiplexing and transmitting the same; A towing cable for connecting the acoustic sensor unit with the ship; And a signal processing unit for processing the acoustic signal from the acoustic sensor unit, and a data processing unit for classifying, retrieving, and processing the electrical signal data from the signal processing unit. In the pre-arranged tow type underwater acoustic wave detector comprising a ship connected to the signal amplifier, the signal amplifier and the automatic gain controller of the acoustic sensor unit include an in-phase signal such as an inductive crosstalk signal included in the acoustic signal from the acoustic module. In order to eliminate the problem, it is configured to use a differential amplifier operational amplifier.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 일실시예를 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 차동증폭방식의 대역필터 및 차동증폭방식의 신호증폭기를 사용하여 구성한 선배열 예인형 음향탐지기의 전체적 구성을 나타낸 블럭회로도이다.FIG. 4 is a block circuit diagram illustrating an overall configuration of a line array tow type acoustic detector configured using a differential amplifier band filter and a differential amplifier signal amplifier according to an embodiment of the present invention.

수중의 음원으로부터 발생되는 음향을 감지하는 수중청음기는 음원으로부터 발생되는 기계적 음향신호를 10Hz~1.6kHz의 아날로그의 전기적신호로 변환시키는 진동자 및 음향신호를 증폭시키는 전치증폭기를 거친다.The hydrophone, which detects the sound from the underwater sound source, goes through an oscillator that converts the mechanical sound signal generated from the sound source into an analog electric signal of 10Hz to 1.6kHz, and a preamplifier that amplifies the sound signal.

상기 수중청음기는 전치증폭기를 거친 전기적 신호는 본 발명의 필터부 인가된다. 이 필터부는 상기 전치증폭기로부터의 음향신호의 잡음을 제거하고 음향신호의 통과대역을 조절하기 위하여 상기 각각의 음향모듈의 후단에 연결된다.The hydrophone is applied to the filter unit of the present invention via the preamplifier. The filter unit is connected to the rear end of each acoustic module to remove noise of the acoustic signal from the preamplifier and to adjust a pass band of the acoustic signal.

본 발명의 필터의 구성을 도 5에서 보인다.The configuration of the filter of the present invention is shown in FIG.

본 발명의 필터는 +IN과 -IN의 양 입력을 가진 연산증폭기를 2개 사용하여 구성된다. 이 증폭회로의 출력측에서는 상기 양 입력단에서의 차이 성분만이 출력된다. 그러므로 커먼 모드(common mode) 잡음은 출력되지 않는다.The filter of the present invention is constructed using two operational amplifiers with positive inputs of + IN and -IN. On the output side of this amplifier circuit, only the difference component at both input terminals is output. Therefore, common mode noise is not output.

상기 연산증폭기의 초단에 연결된 저항기(R 1, R 1')와 커패시터(C 1, C 1')의 값은 필터의 대역폭을 결정하는 상수로서 작용하며, 이에 따라 본 발명의 필터의 차단주파수가 결정된다. 본 발명의 상기 노말모드 필터의 차단주파수는 바람직하게는 1.6kHz이므로, 이러한 차단주파수는 상기 R과 C에 의하여 그 필터의 차단주파수가 결정된다.The values of the resistors R 1 and R 1 ′ and the capacitors C 1 and C 1 ′ connected to the first stage of the operational amplifier serve as constants for determining the bandwidth of the filter. Is determined. Since the cutoff frequency of the normal mode filter of the present invention is preferably 1.6 kHz, the cutoff frequency of the filter is determined by R and C.

상기 입력단의 필터는 커먼 모드 필터와 노말 모드 필터로 구성된다. 이때 커먼 모드 필터는 입력 케이블에 유도된 고주파성 노이즈를 제거하고 노말 모드 필터는 밴드폭을 제한하여 S/N 비를 개선하는 역할을 한다.The filter of the input stage is composed of a common mode filter and a normal mode filter. At this time, the common mode filter removes the high frequency noise induced in the input cable, and the normal mode filter serves to improve the S / N ratio by limiting the bandwidth.

이때, 필터의 밴드폭을 작게할수록 노이즈의 측면에서는 유리하지만 신호의 왜곡을 고려하여 감지되는 신호의 밴드폭보다는 크게 잡는다. 이때의 필터 밴드폭의 차단주파수는 10kHz로 설정하는 것이 바람직하다.At this time, the smaller the bandwidth of the filter is advantageous in terms of noise, but larger than the bandwidth of the detected signal in consideration of the distortion of the signal. The cutoff frequency of the filter bandwidth at this time is preferably set to 10kHz.

또한, 상기 필터부를 거쳐 필터링된 신호는 아날로그 형태의 차동먹스인 서브 먹스부에 인가된다. 이 서브 먹스부는 인가된 신호를 멀티플렉싱시켜 출력한다. 이 서브 먹스부는 상기 필터부를 거쳐 필터링된 12개의 채널의 음향모듈로부터의 신호를 직렬데이타로 다중화시킨다.In addition, the signal filtered through the filter unit is applied to the sub-mux unit, which is an analog type mux. This sub mux section multiplexes the applied signal and outputs it. The sub mux multiplexes the signals from the acoustic modules of the 12 channels filtered through the filter into serial data.

이때, 상기 차동 먹스부에는 함상(100)으로부터의 제어신호를 받아, 인가된 12개의 채널을 선택하게 하는 채널선택입력부가 연결된다.In this case, the differential mux unit receives a control signal from the ship 100, is connected to the channel selection input unit for selecting the 12 channels applied.

상기 차동 먹스부에서 출력된 신호는 그 후단에 연결되어 상기 차동 먹스부의 출력을 싱글 엔디드 방식으로 변환하기 위한 차동증폭기 및 AGC AMP에 입력된다. 도 6은 본 발명에 따른 차동증폭방식을 사용한 신호증폭기의 회로도이다. 이때 상기 증폭기의 증폭도 즉 그 이득은 저항기 R 2 및 R 3에 의하여 결정된다. 이 증폭기 및 AGC AMP는 유도된 누화신호와 같은 저주파성의 동상신호를제거하는 작용을 수행한다.The signal output from the differential mux unit is connected to a rear end thereof and input to a differential amplifier and an AGC AMP for converting the output of the differential mux unit into a single-ended system. 6 is a circuit diagram of a signal amplifier using a differential amplifier according to the present invention. In this case, the amplification degree of the amplifier, that is, the gain is determined by the resistors R 2 and R 3. The amplifier and AGC AMP remove the low frequency in-phase signal such as the induced crosstalk signal.

한편, 상기 AGC AMP는 음향신호와 잡음의 S/N비를 높이기 위하여 바람직하게는 24dB- 30dB의 이득을 갖는다.On the other hand, the AGC AMP preferably has a gain of 24dB-30dB in order to increase the S / N ratio of the acoustic signal and the noise.

상기와 같이 이득제어된 다중화 신호는 출력단에 앞서 전류구동부에 인가된다. 이 회로는 메인 먹스로의 장거리 신호전송을 하기 위하여, 상기 이득제어부의 출력 전압을 전류형태의 신호로 변환하는 기능을 수행한다.The gain-controlled multiplexed signal as described above is applied to the current driver prior to the output stage. This circuit performs a function of converting the output voltage of the gain control unit into a signal in the form of a current for long-distance signal transmission to the main mux.

이상 설명에서 알 수 있는 바와같이 본 발명은, 음향탐지기를 구성하고 있는 음향모듈의 수중청음기가 감지한 수중음원으로부터 발생된 기계적 음향신호를10Hz~1.6kHz의 아날로그의 전기적신호로 변환시키고, 이를 차동 먹스를 사용하여 다중화한 후, 이를 메인먹스에 전송하는 방식의 음향센서부에서의 다수의 음향모듈의 음향신호를 차동증폭방식의 대역필터 및 차동증폭방식의 신호증폭기를 사용하여 구성한 회로방식의 음향센서부를 제공함으로써, 잡음제거 및 신호 대 잡음비의 특성이 양호한 음향탐지기를 제공하는 효과를 달성한다.As can be seen from the above description, the present invention converts the mechanical acoustic signal generated from the underwater sound source detected by the hydrophone of the acoustic module constituting the sound detector to an analog electric signal of 10 Hz ~ 1.6 kHz, and this differential After multiplexing using the mux, the acoustic signal of a plurality of acoustic modules in the acoustic sensor unit transmitting the same to the main mux using a differential amplifier band filter and a differential amplifier signal amplifier By providing the sensor section, the effect of providing an acoustic detector with good characteristics of noise reduction and signal-to-noise ratio is achieved.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명이 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, it will be appreciated that the invention can be varied and modified without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the following claims. One of ordinary skill in the art will readily know.

Claims (4)

음향센서부 주위에 발생되는 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 진동격리모듈 및 꼬리로프 조립체: 수중의 음원에서 발생되는 음향을 전기적 신호로 변환하기 위한 음향모듈: 및, 상기 음향모듈로부터의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하고 이를 다중화시켜 전송하기 위한 메인 먹스부가 내장된 신호전송모듈:을 포함하여 구성되는 음향센서부; 상기 음향센서부를 함상과 연결하기 위한 예인케이블; 상기 음향센서부로부터의 음향신호를 처리하기 위한 신호처리부, 및, 상기 신호처리부로부터의 전기신호 데이터를 분류, 검색, 처리하기 위한 자료처리부를 포함하여 구성되고, 상기 예인케이블에 의해 상기 음향센서부와 연결되는 함상을 포함하여 구성되는 선배열 예인형 수중 음파탐지기 시스템에 있어서,Vibration isolating module and tail rope assembly for attenuating vibration generated around the acoustic sensor unit to prevent false signals, etc .: Acoustic module for converting sound generated from the sound source underwater into an electrical signal: and from the sound module A signal transmission module having a main mux unit for converting an analog signal into a digital signal and multiplexing the same and transmitting the analog signal; A towing cable for connecting the acoustic sensor unit with the ship; And a signal processing unit for processing the acoustic signal from the acoustic sensor unit, and a data processing unit for classifying, retrieving, and processing the electrical signal data from the signal processing unit. In the pre-arranged towed sonar system comprising a ship connected to and 상기 음향모듈로부터의 음향신호에 포함된 고주파성의 잡음을 제거하기 위하여 상기 각각의 음향모듈의 후단에 연결된 코먼모드 필터와;A common mode filter connected to a rear end of each sound module to remove high frequency noise included in the sound signal from the sound module; 상기 음향신호의 신호 대 잡음비를 개선하기 위하여 코먼모드 필터의 후단에 연결된 노말모드 필터를 구비하며;A normal mode filter connected to a rear end of a common mode filter to improve a signal-to-noise ratio of the acoustic signal; 상기 각 필터로서 차동증폭용의 연산증폭기를 사용하는 것을 특징으로 하는 선배열 예인형 수중 음파탐지기의 음향센서부.And an operational amplifier for differential amplification as said respective filters. 제1항에 있어서, 상기 노말모드 필터의 차단주파수는 바람직하게는 1.6kHz인 것을 특징으로 하는 선배열 예인형 수중 음파탐지기의 음향센서부.The acoustic sensor unit of claim 1, wherein the cutoff frequency of the normal mode filter is preferably 1.6 kHz. 제1항에 있어서, 상기 코먼모드 필터의 차단주파수는 바람직하게는 10kHz인 것을 특징으로 하는 선배열 예인형 수중 음파탐지기의 음향센서부.The acoustic sensor unit of claim 1, wherein the cut-off frequency of the common mode filter is preferably 10 kHz. 음향센서부 주위에 발생되는 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 진동격리모듈 및 꼬리로프 조립체: 수중의 음원에서 발생되는 음향을 전기적 신호로 변환하기 위한 음향모듈: 및, 상기 음향모듈로부터의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하고 이를 다중화시켜 전송하기 위한 메인 먹스부가 내장된 신호전송모듈:을 포함하여 구성되는 음향센서부; 상기 음향센서부를 함상과 연결하기 위한 예인케이블; 상기 음향센서부로부터의 음향신호를 처리하기 위한 신호처리부, 및, 상기 신호처리부로부터의 전기신호 데이터를 분류, 검색, 처리하기 위한 자료처리부를 포함하여 구성되고, 상기 예인케이블에 의해 상기 음향센서부와 연결되는 함상을 포함하여 구성되는 선배열 예인형 수중 음파탐지기 시스템에 있어서,Vibration isolating module and tail rope assembly for attenuating vibration generated around the acoustic sensor unit to prevent false signals, etc .: Acoustic module for converting sound generated from the sound source underwater into an electrical signal: and from the sound module A signal transmission module having a main mux unit for converting an analog signal into a digital signal and multiplexing the same and transmitting the analog signal; A towing cable for connecting the acoustic sensor unit with the ship; And a signal processing unit for processing the acoustic signal from the acoustic sensor unit, and a data processing unit for classifying, retrieving, and processing the electrical signal data from the signal processing unit. In the pre-arranged towed sonar system comprising a ship connected to and 상기 음향센서부의 신호증폭기 및, 자동이득제어기는, 상기 음향모듈로부터의 음향신호에 포함된 유도성의 누화신호와 같은 동상신호를 제거하기 위하여, 차동증폭의 연산증폭기를 사용하는 것을 특징으로 하는 선배열 예인형 수중 음파탐지기의 음향센서부.The signal amplifier of the acoustic sensor unit and the automatic gain controller use a linear amplifier of a differential amplifier to remove an in-phase signal such as an inductive crosstalk signal included in the acoustic signal from the acoustic module. Acoustic sensor section of a towed sonar.
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