KR19990054181A - Acoustic sensor part of sound wave detector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음파탐지기의 음향센서부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 수중청음기를 사용하여 수집한 음향신호를 먹스를 사용하여 다중화한 후 이를 메인먹스에 전송하고, 예인케이블을 통하여 함상의 음향 데이터수신장치에 전송하기 위한 음향센서부에 관한 것이다.The present invention relates to an acoustic sensor unit of a sound wave detector, and more particularly, multiplexes a sound signal collected using a plurality of hydrophones and transmits the same to the main mux after multiplexing the mux using a towing cable. An acoustic sensor unit for transmitting to a data receiving apparatus.
본 발명에 따른 보조신호전송부는 전치증폭기에서 밸런스 전송되어온 음향 또는 보조신호를 다중화 하기 위한 차동입력형 멀티플렉서; 자동이득조정 데이터를 수신하기 위한 자동이득조정수신부; 그리고, 상기 차동입력형 멀티플렉서를 통하여 다중화된 신호를 증폭하기 위한 전치 자동이득조정증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음파탐지기의 음향센서부를 제공함으로써, 잡음제거 및 신호 대 잡음비의 특성이 양호한 음향탐지기를 제공하는 효과를 달성한다.The auxiliary signal transmission unit according to the present invention comprises: a differential input multiplexer for multiplexing a sound or auxiliary signal that has been balanced in a preamplifier; An automatic gain adjustment receiver for receiving automatic gain adjustment data; And, by providing an acoustic sensor unit of the sound wave detector, characterized in that it comprises a pre-automatic gain adjustment amplifier for amplifying the multiplexed signal through the differential input multiplexer, the sound of the noise removal and good signal-to-noise ratio To achieve the effect of providing a detector.
Description
본 발명은 음파탐지기의 음향센서부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 수중청음기를 사용하여 수집한 음향신호를 먹스를 사용하여 다중화한 후 이를 메인먹스에 전송하고, 예인케이블을 통하여 함상의 음향 데이터수신장치에 전송하기 위한 음향센서부에 관한 것이다.The present invention relates to an acoustic sensor unit of a sound wave detector, and more particularly, multiplexes an acoustic signal collected using a plurality of hydrophones and transmits the same to the main mux after multiplexing the mux using a towing cable. An acoustic sensor unit for transmitting to a data receiving apparatus.
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 음파탐지 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭회로도이다. 이 음향탐지기 시스템은, 수중의 음향 신호를 감지하고 이를 전기적 아날로그 신호로 변환하고 이를 다시 디지털 신호로 변환한 후 다중화하여 전송하기 위한 음향센서부(10)와; 상기 음향센서부(10)를 함상(40)에 연결하기 위한 예인케이블(30)과; 상기 예인케이블(30)에 의해 상기 음향센서부(10)와 연결되는 함상(40)을 포함하여 구성된다.1 is a block circuit diagram schematically showing a general sound wave detection system. The sound detector system includes: an acoustic sensor unit 10 for detecting an underwater sound signal, converting it into an electrical analog signal, converting the sound signal into a digital signal, and multiplexing and transmitting the same; A towing cable 30 for connecting the acoustic sensor unit 10 to the ship 40; It is configured to include a ship (40) connected to the acoustic sensor unit 10 by the towing cable (30).
또한 상기 함상(40)은 음향센서부(10)로부터 전송된 먹스신호를 처리하는 데이터 수신장치(42)와, 상기 데이터 수신장치(42)로부터 수신된 전기신호 데이터를 분류, 검색, 처리하여 음향신호를 복원하는 자료처리부(44)로 구성되는 한편, 상기 음향센서부(10)를 제어하고 전원을 공급하는 제어신호 및 전원공급부(46)를 포함하여 구성된다.In addition, the ship 40 is classified into a data receiver 42 for processing a mux signal transmitted from the acoustic sensor unit 10, and the electrical signal data received from the data receiver 42, the sound by It is composed of a data processor 44 for restoring a signal, and comprises a control signal and a power supply 46 for controlling and supplying power to the acoustic sensor unit 10.
수중에서 발생하는 음향은 해수 입자의 기계적인 소밀 작용에 의해 주변으로 전파된다. 이러한 음향진동은 주파수의 제곱과 진폭과의 곱에 정비례하는 크기로 수중청음기(12)에 도달되어 체적변화를 일으키고, 수중청음기(12)는 상기 체적변화에 반응하여 그 음파와 동형인 전기파형에 해당하는 전기적 신호를 발생한다. 이러한 전기신호는 잡음제거를 위한 차동증폭기(14)를 거쳐 먹스부(16)에 입력된다.Sound generated in the water is propagated to the surroundings by the mechanical tight action of seawater particles. The acoustic vibration reaches the hydrophone 12 in a magnitude proportional to the product of the square of the frequency and the amplitude, causing the volume change, and the hydrophone 12 responds to the volume change in response to an electric wave that is homogeneous with the sound wave. Generates the corresponding electrical signal. The electrical signal is input to the mux unit 16 via a differential amplifier 14 for noise reduction.
먹스부(16)에 입력된 신호는 순차적으로 멀티플렉싱되어진 후 샘플링 및 양자화 과정을 거쳐 디지털 신호화된 후, 진동격리모듈(미도시)을 거쳐 예인케이블(30)을 통하여 함상(40)으로 전송한다. 이때의 전송신호는 전류의 변화 또는 전압의 변화형태로 표현될 수 있으나, 예인케이블(30)은 수킬로미터에 이르는 장거리이므로, 전류형태로 변환하여 전송하는 것이 일반적이다.The signal input to the mux unit 16 is sequentially multiplexed, and then digitally signaled through a sampling and quantization process, and then transmitted to the ship 40 through a towing cable 30 through a vibration isolation module (not shown). . In this case, the transmission signal may be expressed in the form of a change in current or a change in voltage. However, since the towing cable 30 is a long distance of several kilometers, it is generally converted into a current form and transmitted.
그러나 상기와 같이 수중청음기로부터 감지되어 전치증폭기를 거쳐 신호전송모듈의 먹스에 인가되는 신호는 그 출력레벨이 낮을 뿐만 아니라, 전치증폭기에서 먹스까지의 거리가 길게는 120m까지이므로 각종 신호 전송선간의 회선에서 유입되는 잡음들이 먹스에 그대로 입력되며, 먹스의 후단의 게인 컨트롤러에서는 이와같이 잡음레벨이 상승된 상태에서 그 이득이 제어되므로 인해 원신호에 대한 처리가 적절하게 이루어지지 않는 문제점이 존재하고 있다.However, the signal sensed by the hydrophone and applied to the mux of the signal transmission module via the preamplifier is not only low in output level, but also a long distance from the preamplifier to the mux is 120 m. The incoming noise is directly input to the mux, and the gain controller at the rear end of the mux has a problem that the gain is not properly processed because the gain is controlled while the noise level is raised.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수중청음기에서 탐지된 음향신호를 함상에 전송하는데 있어서, 주위의 잡음등의 영향을 받지 않으며 최대한 정확하게 전송할 수 있도록 하여 원 신호를 보호하며 전송하는 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 hydrophone on the ship, without being affected by the ambient noise, so as to be able to transmit as accurately as possible The present invention provides a device for protecting and transmitting a signal.
도 1은 일반적인 음파탐지기의 회로구성을 개략적으로 나타낸 블럭회로도,1 is a block circuit diagram schematically showing a circuit configuration of a general sound wave detector;
도 2는 본 발명이 적용되는 음파탐지기의 음향센서부의 외관을 개략적으로 나타낸 구성도,2 is a schematic view showing the appearance of an acoustic sensor unit of a sound wave detector to which the present invention is applied;
도 3은 본 발명에 따라 구성한 음향모듈 및 보조신호전송부의 회로구성을 보인 블럭회로도,3 is a block circuit diagram illustrating a circuit configuration of an acoustic module and an auxiliary signal transmission unit according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따라 구성한 보조신호전송부의 내부구성을 보인 블럭회로도,4 is a block circuit diagram showing an internal configuration of an auxiliary signal transmission unit constructed in accordance with the present invention;
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
10 ; 음향센서부 30 ; 예인케이블10; Acoustic sensor unit 30; Towing cable
40 ; 함상 51 ; 꼬리로프 조립체40; Ship 51; Tail rope assembly
52 ; 비음향모듈 53 ; 음향모듈52; Non acoustic modules 53; Sound module
54 ; 신호전송모듈 55 ; 진동차단모듈54; Signal transmission module 55; Vibration Blocking Module
100 ; 수중음향 청음기 110 ; 전치증폭기100; Hydroacoustic listener 110; Preamplifier
120 ; 보조신호전송부 130 ; 전치 자동이득조정증폭기120; Auxiliary signal transmission unit 130; Pre-automatic gain adjustment amplifier
140 ; 신호전송모듈 200 ; 노이즈필터140; Signal transmission module 200; Noise filter
210 ; 차동증폭기 220 ; 서브먹스부210; Differential amplifier 220; Sub-mux
230 ; 전치 자동이득조정증폭기 240 ; 전류구동부230; Pre-automatic gain adjustment amplifier 240; Current driver
250 ; 자동이득조정수신부250; Automatic gain adjustment receiver
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수중의 음원에서 발생되는 음향을 전기적 신호로 변환하기 위한 음향모듈과 상기 음향모듈로부터의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하고 이를 다중화시켜 전송하기 위한 보조신호전송부를 포함하여 구성되는 신호전송모듈; 음향센서부 주위에 발생되는 진동과 예인시의 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 진동차단모듈; 그리고, 수심, 온도 및 방위정보를 함상에 전송하기 위한 비음향 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음파탐지기의 음향센서부를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sound module for converting a sound generated from a sound source underwater to an electrical signal and an auxiliary signal transmitter for converting an analog signal from the sound module into a digital signal and multiplexing and transmitting the same. A signal transmission module configured to include; A vibration blocking module for attenuating the vibration generated around the acoustic sensor unit and the towing vibration to prevent false signals from being captured; And, it provides an acoustic sensor unit of the sound wave detector, characterized in that it comprises a non-acoustic module for transmitting the depth, temperature and azimuth information on the ship.
이때, 상기 신호전송모듈의 보조신호전송부는, 자동이득조정수신부를 통하여 수신된 이득조정 데이터에 의하여, 전치 자동이득조정증폭기의 증폭도를 조절하는 보조신호전송부인 것을 특징으로 하여 바람직하게 구성된다.In this case, the auxiliary signal transmitter of the signal transmission module is preferably configured as an auxiliary signal transmitter for adjusting the amplification degree of the pre-automatic gain adjustment amplifier based on the gain adjustment data received through the automatic gain adjustment receiver.
또한 상기 보조신호전송부는 전치증폭기에서 밸런스 전송되어온 음향 또는 보조신호를 다중화 하기 위한 차동입력형 멀티플렉서; 자동이득조정 데이터를 수신하기 위한 자동이득조정수신부; 그리고, 상기 차동입력형 멀티플렉서를 통하여 다중화된 신호를 증폭하기 위한 전치 자동이득조정증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하여 바람직하게 구성될 수 있다.The auxiliary signal transmitter may include: a differential input multiplexer for multiplexing a sound or auxiliary signal that has been balanced in a preamplifier; An automatic gain adjustment receiver for receiving automatic gain adjustment data; And, it may be preferably configured to include a pre-automatic gain adjustment amplifier for amplifying the multiplexed signal through the differential input multiplexer.
이와 같은 음향센서부를 통하여, 탐지한 음향신호를 주위의 잡음등의 영향을 받지 않으며 최대한 정확하게 전송할 수 있는 장치가 구현될 수 있다.Through such an acoustic sensor unit, an apparatus capable of transmitting the detected acoustic signal without being affected by ambient noise and the like as accurately as possible can be implemented.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명이 적용되는 선배열 예인형 수중음향 탐지시스템의 음향센서부의 외관을 개략적으로 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the appearance of the acoustic sensor unit of the pre-arranged towed hydroacoustic detection system to which the present invention is applied.
음향센서부는 꼬리로프조립체(51), 비음향모듈(52), 음향모듈(53), 신호전송모듈(54), 진동차단모듈(55), 그리고 예인케이블(30)을 포함하여 구성된다.The acoustic sensor unit includes a tail rope assembly 51, a non-acoustic module 52, an acoustic module 53, a signal transmission module 54, a vibration blocking module 55, and a towing cable 30.
음향센서부는 폴리우레탄 튜브내에 일정한 간격으로 수중청음기를 배열하고 사용 주파수 대역에 따라 이를 몇개씩 그룹핑(Grouping)하여 사용하며, 수중에서 예인함에 따른 강한 인장력을 견딜수 있어야 하고, 중성부력 유지 및 예인시 발생되는 소음을 억제할 수 있어야 한다.The acoustic sensor unit arranges the hydrophones at regular intervals in the polyurethane tube and uses them by grouping them several times according to the frequency band used, and must be able to withstand the strong tensile force due to towing in the water, and maintain the neutral buoyancy and occur when towing It should be possible to suppress the noise.
음향모듈의 외부호스는 케블라로 내심이 되어있는 폴리우레탄 호스를 사용하며, 예인시 발생하는 인장력을 견디기 위해서 내부에 인장멤버(Steel strength member)를 갖는 지지구조를 갖는다.The external hose of the acoustic module uses a polyurethane hose that is internally made of Kevlar, and has a support structure having a tensile strength member inside to withstand the tensile force generated during towing.
꼬리로프조립체(51)와 진동차단모듈(55)은 음향센서부의 주위에 발생되는 진동과 예인시의 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 것이다.The tail rope assembly 51 and the vibration blocking module 55 attenuate vibration generated at the periphery of the acoustic sensor unit and vibration at the time of towing, thereby preventing false signal capture.
도 3은 본 발명에 따라 구성한 음향모듈 및 보조신호전송부의 회로구성을 보인 블럭회로도이다.3 is a block circuit diagram illustrating a circuit configuration of an acoustic module and an auxiliary signal transmission unit according to the present invention.
음향모듈 및 보조신호전송부는, 수중청음기(100), 전치증폭기(110), 보조신호전송부(120), 그리고 자동이득조절증폭기(130)를 포함하여 구성된다. 자동이득조절증폭기(130)의 후단에는 마스터먹스부(140)가 연결되어 각 채널별로 다중화된 신호를 함상에 전송한다.The acoustic module and the auxiliary signal transmitter include a hydrophone 100, a preamplifier 110, an auxiliary signal transmitter 120, and an automatic gain control amplifier 130. The rear end of the automatic gain control amplifier 130 is connected to the master mux unit 140 transmits the multiplexed signal for each channel on the ship.
수중의 음원으로부터 발생되는 음향을 감지하는 수중청음기(100)는 음원으로부터 발생되는 기계적 음향신호를 10㎐∼1.6㎑의 아날로그의 전기적신호로 변환시키는 진동자 및 음향신호를 증폭시키는 전치증폭기(110)를 거친다.The hydrophone 100 for detecting sound generated from a sound source in the water includes a preamplifier 110 for amplifying an oscillator and a sound signal for converting a mechanical sound signal generated from a sound source into an analog electric signal of 10 ㎐ to 1.6 ㎑. Rough
상기 수중청음기의 전치증폭기(110)를 거친 전기적 신호는 필터부(도면 미도시)에 인가된다. 이 필터부는 상기 전치증폭기(110)로부터의 음향신호의 잡음을 제거하고 음향신호의 통과대역을 조절하기 위하여 상기 각각의 음향모듈의 후단에 연결된다.The electrical signal passed through the preamplifier 110 of the hydrophone is applied to the filter unit (not shown). The filter unit is connected to the rear end of each acoustic module to remove noise of the acoustic signal from the preamplifier 110 and to adjust a pass band of the acoustic signal.
도 4는 본 발명에 따라 구성한 보조신호전송부의 내부구성을 보인 블럭회로도이다.4 is a block circuit diagram illustrating an internal configuration of an auxiliary signal transmission unit constructed in accordance with the present invention.
보조신호전송부(120)는 노이즈필터(200), 차동증폭기(210), 서브먹스부(220), 전치 자동이득조정증폭기(230), 전류구동부(240), 자동이득조정수신부(250), 그리고, 제어데이터 수신기(260)를 포함하여 구성된다.The auxiliary signal transmitter 120 includes a noise filter 200, a differential amplifier 210, a sub-mux 220, a pre-automatic gain adjustment amplifier 230, a current driver 240, an automatic gain adjustment receiver 250, Then, the control data receiver 260 is included.
상기 전치증폭기(110)를 거친 신호는 아날로그 형태의 차동먹스인 보조신호전송부(120)에 인가된다. 보조신호전송부(120)는 서브먹스부로서, 인가된 신호를 멀티플렉싱시켜 출력한다. 이 서브 먹스부는 상기 필터부를 거쳐 필터링된 12개의 채널의 음향모듈로부터의 신호를 직렬데이타로 다중화시킨다.The signal passed through the preamplifier 110 is applied to the auxiliary signal transmitter 120, which is an analog type mux. The auxiliary signal transmission unit 120 is a sub-mux unit and multiplexes the applied signal and outputs the multiplexed signal. The sub mux multiplexes the signals from the acoustic modules of the 12 channels filtered through the filter into serial data.
보조신호전송부(120)는 전치증폭기(210)에서 밸런스 전송되어온 음향 또는 보조신호를 차동입력형 멀티플렉서(220)에 의하여 다중화하고, 신호전송모듈(140)에서 제공하는 자동이득조정(AGC) 데이터를 자동이득조정수신부(250)를 통하여 수신한 후, 다중화된 신호를 전치 자동이득조정증폭기(230)에 의해 증폭처리하여 신호전송모듈(140)로 전송하는 기능을 갖는다. 이때, 전치 자동이득조정증폭기(230)는 음향신호와 잡음의 S/N비를 높이기 위하여 약 20㏈ 정도의 이득을 갖는다.The auxiliary signal transmitter 120 multiplexes the sound or auxiliary signals that have been balanced by the preamplifier 210 by the differential input multiplexer 220, and provides automatic gain adjustment (AGC) data provided by the signal transmission module 140. After receiving through the automatic gain adjustment receiver 250, the multiplexed signal is amplified by the pre-automatic gain adjustment amplifier 230 and has a function of transmitting to the signal transmission module 140. In this case, the pre-automatic gain control amplifier 230 has a gain of about 20 dB in order to increase the S / N ratio of the acoustic signal and the noise.
상기와 같이 이득제어된 다중화 신호는 출력단에 앞서 전류구동부(240)에 인가된다. 이 회로는 메인 먹스로의 장거리 신호전송을 하기 위하여, 상기 이득조정증폭기(230)의 출력 전압을 전류형태의 신호로 변환하는 기능을 수행한다.The gain-controlled multiplexed signal as described above is applied to the current driver 240 before the output terminal. This circuit performs a function of converting the output voltage of the gain adjusting amplifier 230 into a signal in the form of current in order to transmit a long distance signal to the main mux.
신호전송모듈은 각 서브 먹스에서 전송되어온 음향신호를 마스터 먹스에서 다중화하고, 전치 자동이득조정증폭기에 의해 신호 콘디쇼닝한 다음, 보조센서신호와 함께 다중화하여 A/D변환하고 신호처리부로 전송하는 기능을 갖는다.The signal transmission module multiplexes the acoustic signal transmitted from each sub-mux in the master mux, conditions the signal by the pre-automatic gain control amplifier, and then multiplexes with the auxiliary sensor signal to A / D conversion and transmits it to the signal processor. Has
본 발명을 구성하는 개개의 장치의 작동을 위한 전원은 함상으로부터의 고전압을 수전하여 이를 필요한 전압으로 변환시키는 전원부에 의해 공급된다. 이 전원부는 장거리 전송선을 통해 유도된 전원 노이즈 및 리플성의 잡음을 제거하기 위하여 라인 필터를 내장함으로써, 전원에 의한 노이즈 및 게인 오프셋 오차를 줄이도록 작용한다.Power for the operation of the individual devices constituting the present invention is supplied by a power supply unit that receives the high voltage from the vessel and converts it into the required voltage. This power supply unit works to reduce noise and gain offset errors caused by power supply by incorporating a line filter to remove power supply noise and ripple noise induced through a long transmission line.
이상 설명에서 알 수 있는 바와같이 본 발명은, 음향탐지기를 구성하고 있는 음향모듈의 수중청음기가 감지한 수중음원으로부터 발생된 기계적 음향신호를 10㎐∼1.6㎑의 아날로그의 전기적신호로 변환시키고, 이를 차동 먹스를 사용하여 다중화한 후, 이를 메인먹스에 전송하는 방식의 음향센서부를 제공함으로서, 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 kHz to 1.6 kHz, and By providing the acoustic sensor unit of the multiplexing using the differential mux and then transmitting it to the main mux, the effect of providing a sound detector with good noise removal and signal-to-noise ratio characteristics is achieved.
본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 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, it will be appreciated that the invention can be modified and modified in various ways without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. Those skilled in the art will readily know.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970073969A KR19990054181A (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Acoustic sensor part of sound wave detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970073969A KR19990054181A (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Acoustic sensor part of sound wave detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990054181A true KR19990054181A (en) | 1999-07-15 |
Family
ID=66099781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970073969A KR19990054181A (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Acoustic sensor part of sound wave detector |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR19990054181A (en) |
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