KR19980040354A - 선배열 예인형 수중 음향탐지기의 보조센서 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선배열 예인형 음향 탐지기의 보조센서부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음향모듈에서의 전송신호를 구성하는 방위(Heading), 깊이(Depth), 온도(Temperature) 등의 보조센서신호를 전송하는데 있어서의 신호다중화방법이 적용된 음향탐지기의 보조센서부 및 개선된 다중화회로를 적용한 음향탐지기의 보조센서부에 관한 것이다.

본 발명은 상기 함상으로부터의 전력을 수전하여 음향센서부내에 공급하기 위한 전원부; 함상으로부터의 제어신호에 따라 채널선택을 담당하는 채널입력부; 방위센서로부터의 방위각 감지신호를 입력받는 방위각 채널; 수심센서로부터의 수심감지신호를 입력받는 수심 채널; 온도센서로부터의 온도 감지신호를 입력받는 온도 채널; 상기 각각의 보조센서신호의 입력을 필터링하기 위한 필터부; 상기 각각의 채널의 신호를 다중화시키기 위한 서브먹스부; 상기 서브먹스부에서의 신호를 출력하는 전류구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 선배열 예인형 수중 음향탐지기 시스템의 보조센서부를 제공함으로써, 신호대 잡음비를 개선하여 전송하는 효과와 아울러, 그 설치위치를 변경하는데의 유연성을 가지고 있으므로, 음향탐지기의 장치 구성의 설계를 자유롭게 하는 효과를 제공한다.

Description

선배열 예인형 수중 음향탐지기의 보조센서 모듈

본 발명은 선배열 예인형 음향 탐지기의 보조센서부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음향모듈에서의 전송신호를 구성하는 방위(Heading), 깊이(Depth), 온도(Temperature) 등의 보조센서신호를 전송하는데 있어서의 신호다중화방법이 적용된 음향탐지기의 보조센서부 및 개선된 다중화회로를 적용한 음향탐지기의 보조센서부에 관한 것이다.

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 방사되는 음향에너지만을 수신하는 수동 소나방식이 있다.

도 1은 일반적인 음향탐지기를 개략적으로 나타낸 블럭회로도로소, 이 음향탐지기 시스템은, 수중의 음향 신호를 감지하고 이를 전기적 아날로그 신호로 변환하고 이를 다시 디지털 신호로 변환한 후 다중화하여 전송하기 위한 음향센서부(300)와; 상기 음향센서부(300)와 연결되는 함상(100)을 포함하여 구성된다.

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.

또한 상기 음향센서부(300)는 음향센서부(300) 주위에 발생되는 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 진동격리모듈(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)이 방위를 측정하는 방위센서(338)와, 음향센서부(300)의 이상유무를 시험하는 시험제어기(336)를 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같은 구성의 음향센서부(300)의 이상유무를 시험하는 시험제어기(336)를 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같은 구성의 음향센서부(300)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

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 동형인 전기파형에 해당하는 전기적 신호를 발생한다.

상술한 전기적 신호의 변화는 전류 또는 전압의 변화형태로 표현된 수 있다. 이러한 전기적 신호의 변화를 최대의 효율로 장거리 전송하기 위해서는 수중청음기(331)의 출력단의 임피던스와 전치증폭기(332)와이 임피던스를 매칭(matching)시키는 것이 필요하고, 이로서 수중청음기(331)의 상기 전기적 신호를 멀리 전송할 수 있다.

상기와 같이 처리된 전기적 신호는 해수잡음보상회로(334)를 통과한다. 이 회로는 저주파영역에 존재하는 해수내의 잡음신호는 차단하고, 고주파 성분신호의 감쇠를 보상하여 신호전송모듈(320)에 전달한다.

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.

상기의 처리과정을 거쳐 신호전송모듈(320)에 전송된 신호는 순차적으로 멀티플렉싱되어진 후 샘플링 및 양자화 과정을 거쳐 디지탈 신호화되어 진동격리모둘(310)을 거쳐 함상(100)으로 전달된다.

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.

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.

여기서, 종래방식이 상기 보조센서들은 음향센서부의 앞쪽과 뒤쪽에 구성되어 각각 모듈의 운동상태를 얻기 위한 정보들을 제공한다. 이 신호들은 아날로그 신호로 신호전송모듈(320)에 보내지고 이 신호전송모듈(320)에서 다중화되어 다른 음향정보와 함께 전송된다.

이때, 상기 센서들은 각각 흩어져 있으므로, 다중화 회로가 별개로 구성될 필요성이 발생하며, 또한 음향신호와 보조센서 신호의 증폭도가 다르기 때문에 이를 보상하기 위하여, 다중화 이전에 보조센서 신호 처리부가 별도로 구성되어야 하므로 이중적 구조를 가져야 하는 문제점이 존재한다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 각종 보조센서들을 한 모듈에 구성하고 그 모듈안에서 1차로 다중화 함으로써, 신호처리를 일률적으로 할 수 있으며, 아날로그 또는 디지탈 회로구분없이 센서와 인터페이스가 가능한 보조센서용 서브 먹스를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 선배열 예인형 음향탐지기의 일반적 구성을 나타낸 구성도,

도 2는 도 1의 음향탐지기를 이루고 있는 음향모듈과 진동격리 모듈을 상세히 나타낸 블럭구성도,

도 3은 본 발명에 따라 서브 먹스부를 가지는 보조센서부의 구성을 나타낸 블럭도이다.

* 도면이 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 함상, 110 : 자료처리부, 120 : 신호처리부, 200 : 예인케이블, 300 : 음향센서부, 310 : 진동 격리모듈, 320 : 신호 전송모듈, 330 : 음향모듈, 340 : 꼬리 로프 조립체, 400, 401, 402 ; 필터부, 410 : 서브 먹스부, 420 : 차동증폭기, 440 : 전류구동부, 460 : 채널선택입력부, 470 : 전원부

상술한 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 음향센서로부터의 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 시스템의 상기 음향센서부에 있어서, 상기 함상으로부터의 전력을 수전하여 음향센서부내에 공급하기 위한 전원부; 함상으로부터의 제어신호에 따라 채널선택을 담당하는 채널입력부; 방위센서로부터의 방위각 감지신호를 입력받는 방위각 채널; 수심센서로부터의 수심 감지신호를 입력받는 수심 채널; 온도센서로부터의 온도 감지신호를 입력받는 온도 채널; 상기 각각의 보조센서신호의 입력을 필터링하기 위한 필터부; 상기 각각의 채널의 신호를 다중화시키기 위한 서브먹스부; 상기 서브먹스부에서의 신호를 출력하는 전류 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 선배열 예인형 수중 음향탐지기 시스템의 보조센서부를 제공한다.

또한 본발명의 상기 채널선택입력부는, 함상으로부터 수신된 채널선택신호의 파형을 정형하기 위한 파형정형회로를 내장한 채널선택입력부인 것을 특징으로 하여 구성되는 것도 가능하다.

또한 본발명의 상기 서브먹스부는, 차동증폭 방식의 차동먹스를 사용하여 신호대 잡음비를 향상시키는 것을 특징으로 하여 구성되는 것도 가능하다.

[실시예]

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 수동예인형 음향탐지기의 보조센서부의 서브 먹스 구성을 개략적으로 나타낸 블럭회로도이다.

각종 보조센서들에서 감지된 감지신호들은 본 발명의 필터부(400)에 인가된다. 이 필터부(400)는 상기 보조센서들로부터 감지된 신호중에서 잡음성분을 제거하고 필요한 신호성분만을 필터링하기 위해 로우패스 필터로 구성된다. 이때의 차단주파수는 바람직하게 50㎑로 설정된다.

또한, 상기 필터부(400)를 거쳐 필터링된 신호는 아날로그 먹스인 서브 먹스부(410)에 인가된다.

이 서브 먹스부(410)는 인가된 신호를 머리플렉싱시켜 출력한다. 이 서브 먹스부(410)는 상기 필터부(400)를 거쳐 필터링된 다수개의 채널의 보조센서신호를 직렬데이타로 다중화시킨다.

이때, 상기 서브 먹스부(410)에는 함상(100)으로부터의 제어신호를 받아 인가된 상기 다수개의 채널을 선택하게 하는 채널선택입력부(460)가 연결된다. 이 채널 선택입력부(460)는 바람직하게는 함상으로부터 수신된 채널선택신호의 파형을 정형하기 위한 파형정형회로(465)를 내장하여 형성된다. 이 파형정형회로(465)는 함상으로부터의 디지탈 신호가 장거리 전송선을 통하여 전송됨에 따른 파형왜곡을 보상하기 위한 것으로서, 이때의 파형정형회로(465)는 통상적인 버퍼회로를 사용하여서도 구성가능하다.

상기 서브 먹스부(410)에서 출력된 신호는 그 후단에 연결되어 상기 서브 먹스부(410)의 출력을 싱글 엔디드 방식으로 변환하기 위한 차동증폭기(420)에 입력된다.

이 증폭기는 유도된 누화신호와 같은 저주파성의 동상신호를 제거하는 작용을 수행한다. 한편, 상기 차동증폭기(420)는 신호와 잡음의 S/N비를 높이기 위하여 바람직하게는 약 20dB 정도의 이득을 갖는다.

상기와 같이 증폭된 다중화 신호는 출력단에 앞서 전류구동부(440)에 인가된다. 이 회로는 신호전송모듈로의 신호전송을 위하여, 상기 차동증폭기(420)의 출력전압을 전류형태의 신호로 변환하는 기능을 수행한다.

본 발명은 구성하는 개개의 장치의 작동을 위한 전원은 함상으로부터의 고전압을 수전하여 이를 필요한 전압으로 변환시키는 전원부(470)에 의해 공급된다. 이 전원부(470)의 일실시예로서 장거리 전송선을 통해 유도된 전원 노이즈 및 리플성의 잡음을 제거하기 위하여 라인 필터를 내장함으로써, 전원에 의한 노이즈 및 게인 오프셋 오차를 줄이도록 작용하게 할 수도 있다.

본 발명 서브 먹스부를 갖는 선배열 수동 예인형 수중 음향탐지기 보조센서부는 상술한 바와 같이, 신호전송모듈로의 신호전송전에 그 신호를 증폭하는 회로구성이 가능하므로, 신호대 잡음비를 개선하여 전송할 수 있는 효과를 달성한다.

또한 본 서브 먹스부를 갖는 선배열 수동 예인형 수중 음향탐지기 보조센서부는 그 설치위치를 변경하는데에 유연성을 가지고 있으므로, 음향탐지기의 장치구성의 설계를 자유롭게 하는 효과를 제공한다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (3)

1. 음향센서부 주위에 발생되는 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 진동격리모듈 및 꼬리로프 조립체: 수중의 음원에서 발생되는 음향을 전기적 신호롤 변환하기 위한 음향모듈: 및, 상기 음향모듈로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이를 다중화시켜 전송하기 위한 메인 먹스부가 내장된 신호전송모듈:을 포함하여 구성되는 음향센서부; 상기 음향센서부를 함상과 연결하기 위한 예인케이블; 상기 음향센서로부터의 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 시스템의 상기 음향센서부에 있어서, 상기 함상으로부터의 전력을 수전하여 음향센서부내에 공급하기 위한 전원부(470); 함상으로부터의 제어신호에 따라 채널선택을 담당하는 채널선택입력부(460); 방위센서로부터의 방위각 감지신호를 입력받는 방위각 채널(CH 1); 수심센서로부터의 수심 감지신호를 입력받는 수심 채널(CH 2); 온도센서로부터의 온도 감지신호를 입력받는 온도 채널(CH 2); 상기 각각의 보조센서신호의 입력을 필터링하기 위한 필터부(400, 401, 402); 상기 각각의 채널의 신호를 다중화시키기 위한 서브먹스부(410); 그리고, 상기 서브먹스부에서의 신호를 전류출력으로 전송하기 위한 전류구동회로(440)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선배열 예인형 수중 음향탐지기 시스템의 보조센서부.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 채널선택입력부(460)는, 함상으로부터 수신된 채널선택신호의 파형을 정형하기 위한 파형정형회로(465)를 내장한 채널선택입력부인 것을 특징으로 하는 선배열 예인형 수중 음향탐지기 시스템의 보조센서부.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 서브먹스부(410)는, 차동증폭 방식의 차동먹스인 것을 특징으로 하는 선배열 예인형 수중 음향탐지기 시스템의 보조센서부.