阅读说明：本技术 换能器垂直指向性快速测量系统及其测量方法 (Transducer vertical directivity rapid measurement system and measurement method thereof ) 是由 陈静 李玉娟 于 2020-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及换能器垂直指向性快速测量系统,包括：标准水听器；测量放大器,测量放大器与标准水听器连接,用于放大弱信号；带通滤波器,带通滤波器与测量放大器连接,用于滤除带外噪声；数字示波器,数字示波器与带通滤波器连接,用于显示和采集标准水听的接收信号；压力传感器,压力传感器用于检测水深,压力传感器与标准水听器安装在一起,且在水中的深度一致；上位机,上位机分别与数字示波器和压力传感器连接,用于控制测量系统采集、显示垂直指向性图、并保持数据与图像。该系统解决了传统换能器垂直指向性测量系统低效、误差大的缺陷；仅需要2人,约5分钟就可以完成一组数据的测量,大大节省人力成本与时间成本。(The invention relates to a transducer vertical directivity rapid measurement system, comprising: a standard hydrophone; the measuring amplifier is connected with the standard hydrophone and used for amplifying the weak signal; the band-pass filter is connected with the measuring amplifier and is used for filtering out-of-band noise; the digital oscilloscope is connected with the band-pass filter and is used for displaying and acquiring a received signal of the standard hydrophone; the pressure sensor is used for detecting the water depth, and the pressure sensor and the standard hydrophone are installed together and have the same depth in the water; and the upper computer is respectively connected with the digital oscilloscope and the pressure sensor and is used for controlling the measurement system to acquire and display the vertical directivity diagram and keep data and images. The system overcomes the defects of low efficiency and large error of the traditional transducer vertical directivity measurement system; only 2 persons are needed, and the measurement of one group of data can be completed in about 5 minutes, so that the labor cost and the time cost are greatly saved.)

换能器垂直指向性快速测量系统及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种换能器测量系统，尤其是换能器垂直指向性快速测量系统及其测量方法。

背景技术

传统换能器垂直指向性测量系统主要由标准水听器和声学测量系统组成，其工作流程为：首先，设置发射俯仰角度，任选一中心频率的单频窄脉冲作为发射信号，通过声呐干端功率放大单元驱动换能器进行短周期、全功率发射，利用标准水听器接收发射信号。在发射的同时等间隔调节标准水听器的入水深度，通过声学测量系统人工读取接收信号的幅值。最后，根据接收信号幅值绘制出不同俯仰角度时的发射垂直指向性图。

传统换能器垂直指向性测量系统在控制标准水听器入水深度时，采用人工等间隔下放或者上提标准水听器的方法，测量精度受深度间隔的影响大。且该测量系统效率低下，测量时需要4人共同配合，约30分钟才能完成一组数据的测量，并且测量过程容易带来人为测量误差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种测试效率高、误差小、仅需2人几分钟即可完成一组数据测量，节省了人力成本和时间成本的换能器垂直指向性快速测量系统，具体技术方案为：

换能器垂直指向性快速测量系统，包括：标准水听器；测量放大器，所述测量放大器与所述标准水听器连接，用于放大弱信号；带通滤波器，所述带通滤波器与所述测量放大器连接，用于滤除带外噪声；数字示波器，所述数字示波器与所述带通滤波器连接，用于显示和采集标准水听器的接收信号；压力传感器，所述压力传感器用于检测水深，所述压力传感器与所述标准水听器安装在一起，且在水中的深度一致；上位机，所述上位机分别与所述数字示波器和所述压力传感器连接，用于控制测量系统采集、显示垂直指向性图、并保持数据与图像。

换能器垂直指向性快速测量方法，包括以下步骤：

S1、将换能器、标准水听器和压力传感器均放入水中，其中，所述换能器与所述标准水听器之间的距离不小于8米；

S2、在声呐显控台设置发射俯仰角，任选一中心频率的单频窄脉冲作为发射信号，通过声呐显控台控制功率放大单元驱动换能器进行短周期、全功率发射；

S3、向下放标准水听器与压力传感器，上位机同步开始采集并绘制垂直指向性图。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明提供的换能器垂直指向性快速测量系统解决了传统换能器垂直指向性测量系统低效、误差大的缺陷；仅需要2人，约5分钟就可以完成一组数据的测量，大大节省人力成本与时间成本。

附图说明

图1是换能器垂直指向性快速测量系统的结构框图；

图2是换能器垂直指向性快速测量系统的上位机的软件界面。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1和图2所示，换能器垂直指向性快速测量系统，包括：标准水听器；测量放大器，所述测量放大器与所述标准水听器连接，用于放大弱信号；带通滤波器，所述带通滤波器与所述测量放大器连接，用于滤除带外噪声；数字示波器，所述数字示波器与所述带通滤波器连接，用于显示和采集标准水听器的接收信号；压力传感器，所述压力传感器用于检测水深，所述压力传感器与所述标准水听器安装在一起，且在水中的深度一致；上位机，所述上位机分别与所述数字示波器和所述压力传感器连接，用于控制测量系统采集、显示垂直指向性图、并保持数据与图像。

测量放大器、带通滤波器和数字示波器组成声学测量系统。

标准水听器接收到的发射信号通过信号线输出至声学测量系统内的测量放大器。声学测量系统内的各仪器通过信号线连接，最终采集到的标准水听器电压幅值信息由数字示波器上的采集卡通过数据线发送至上位机软件。压力传感器将采集到的水深信息通过串口线发送至上位机软件。

在不少于一个的实施例中，压力传感器为高精度压力传感器。

本发明提供的换能器垂直指向性快速测量系统利用高精度压力传感器实时、高密度采集标准水听器的入水深度，通过串口将深度信息发送至上位机软件，同时，声学测量系统也同步地将采集到的接收信号幅值发送至上位机软件。上位机软件根据深度信息和幅值信息绘制并保存发射垂直指向性图。

该发明解决了传统换能器垂直指向性测量系统低效、误差大的缺陷；使用本测量系统仅需要2人，约5分钟就可以完成一组数据的测量，大大节省人力成本与时间成本；并且简单可行，易于工程实现。

实施例二

换能器垂直指向性快速测量方法，包括以下步骤：

S1、将换能器、标准水听器和压力传感器均放入水中，其中，所述换能器与所述标准水听器之间的距离不小于8米；

S2、在声呐显控台设置发射俯仰角，任选一中心频率的单频窄脉冲作为发射信号，通过声呐显控台控制功率放大单元驱动换能器进行短周期、全功率发射；

S3、向下放标准水听器与压力传感器，同步开始采集并绘制垂直指向性图。

所述标准水听传感器在水中的深度范围为3～20米。

放置换能器使其位于水下D=10米深度，通过回转装置使换能器0号波束指向标准水听器，且两者水平距离R不小于8米。

换能器与声呐干端连接。

发射的同时，在图2所示的上位机软件界面选择“开始采集”，并开始匀速下放标准水听器，控制其入水深度H_p范围为3米～20米，下放过程中，高精度压力传感器实时采集标准水听器的入水深度，通过串口发送至上位机软件，同时标准水听器通过信号线将接收到的信号发送至声学测量系统，在经过进一步的放大、滤波、采集后通过数据线发送至上位机软件。

标准水听器下放至20米深度时，在上位机软件界面选择“停止采集”。选择“绘图”按钮，绘制垂直指向性图，并可根据需要保存数据与图像。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明权利要求的保护范围之内。