專利名稱：一種水下聲納發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水聲工程領(lǐng)域，特別涉及一種水下聲納發(fā)射機(jī)。
背景技術(shù)：
在海洋聲學(xué)探測(cè)及水聲通信領(lǐng)域中，發(fā)射機(jī)系統(tǒng)是不可或缺的。傳統(tǒng)的水下發(fā) 射機(jī)大多存在功能較簡(jiǎn)單和可靠性差這兩個(gè)缺點(diǎn)水下發(fā)射機(jī)受體積限制，功能較 單一，需外部信號(hào)源，且缺乏充足的保護(hù)措施，使用有著諸多不便。傳統(tǒng)的功率放 大器的控制中心大多采用簡(jiǎn)單的邏輯電路或者由微控制器(MCU)或數(shù)字信號(hào)處理 器(DSP)等通用處理器組成。前者的缺點(diǎn)是功能簡(jiǎn)單，無(wú)法實(shí)現(xiàn)完善的系統(tǒng)監(jiān)控而 導(dǎo)致整機(jī)可靠性差；后者的缺點(diǎn)是通用處理器以運(yùn)行程序的方式工作，在發(fā)射機(jī)內(nèi) 的惡劣電磁環(huán)境下很難避免死機(jī)或程序跑飛的現(xiàn)象。大功率、高電壓的工作方式和 惡劣的電磁環(huán)境使得發(fā)射機(jī)的功率器件容易損壞，監(jiān)控系統(tǒng)失靈，這使得發(fā)射機(jī)往 往成為整個(gè)聲納系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種水下聲納發(fā)射機(jī)，本發(fā)明具 有任意波形產(chǎn)生，同步信號(hào)產(chǎn)生，上位機(jī)通信，設(shè)置存儲(chǔ)等功能，通過(guò)強(qiáng)大的控制 中心實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)的豐富功能。利用完善的溫度、電流、電壓監(jiān)控裝置、可編程的 監(jiān)控策略管理以及自動(dòng)功率控制功能實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)的全面監(jiān)控和智能管 理，從而克服了傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)功能單一的缺點(diǎn)。同時(shí)，本發(fā)明的控制中心以高可靠性 的閃存結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)為核心，大大增強(qiáng)了控制中心的可靠性， 使得對(duì)功率器件的監(jiān)控變得可靠。這樣在過(guò)流，超溫等狀態(tài)下，控制中心能夠及時(shí) 做出響應(yīng)，因而使得發(fā)射機(jī)的可靠性大大增加，解決了傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)可靠性差的缺點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種水下聲納發(fā)射機(jī)，包括
一控制中心，用于產(chǎn)生待發(fā)射的信號(hào)，并將該信號(hào)送入隔離器；
一隔離器，用于將待發(fā)射的信號(hào)隔離后送入H橋驅(qū)動(dòng)器；
一H橋驅(qū)動(dòng)器，用于產(chǎn)生功率管的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將該驅(qū)動(dòng)信號(hào)送入功率場(chǎng) 效應(yīng)管；
一功率場(chǎng)效應(yīng)管，用于產(chǎn)生變壓器初級(jí)所需的大電流信號(hào)，并將其送入變壓器；一變壓器，用于將初級(jí)的低壓大電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為高壓信號(hào)，并將該高壓信號(hào)送 入匹配網(wǎng)絡(luò)；
一匹配網(wǎng)絡(luò)，用于將高壓信號(hào)輸出給外部換能器轉(zhuǎn)換為聲能量； 所述控制中心以邏輯電路的形式集成于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中，控制中心所實(shí)現(xiàn) 功能是產(chǎn)生待發(fā)射的信號(hào)，將信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制后送入功率管驅(qū)動(dòng)器，以及完善的 溫度、電流監(jiān)控以及上位機(jī)通信、監(jiān)控策略管理等。所述控制中心包括 一信號(hào)產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生待發(fā)射的信號(hào)。
一系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器，用于對(duì)系統(tǒng)的電流、溫度進(jìn)行監(jiān)控，并將監(jiān)控電流及溫度的信 息送入主控核心。
一主控核心，用于根據(jù)電流及溫度的信息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視與控制，并完成上位 機(jī)對(duì)系統(tǒng)制定的監(jiān)控策略。
FPGA的本質(zhì)為綜合后的邏輯電路，而非運(yùn)行程序，因此可靠性遠(yuǎn)高于通用處理 器。為避免電源穩(wěn)定性差導(dǎo)致的FPGA內(nèi)容丟失，本方案采用了 FLASH結(jié)構(gòu)的 FPGA。
本發(fā)明提供的另一種水下發(fā)射機(jī)，其中，所述信號(hào)產(chǎn)生器包括 一同步器，用于產(chǎn)生或接受同步信號(hào)。同步器的功能是產(chǎn)生或接受同步信號(hào)， 這取決于其工作模式。當(dāng)發(fā)射機(jī)工作于主模式時(shí)，同步器產(chǎn)生同步信號(hào)，用于控制 信號(hào)的產(chǎn)生與發(fā)射，同時(shí)將該信號(hào)輸出；當(dāng)發(fā)射機(jī)工作于從模式時(shí)，同步器可接受 外部的同步信號(hào)。這樣就實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)的級(jí)聯(lián)，即多個(gè)發(fā)射機(jī)可級(jí)聯(lián)在一起推動(dòng)獨(dú) 立的換能器產(chǎn)生頻率、相位一致的聲信號(hào)。
一掃頻發(fā)生器，用于受同步器的同步觸發(fā)作用，產(chǎn)生可變的頻率控制字。 一波形產(chǎn)生器，用于根據(jù)頻率控制字，產(chǎn)生單頻或掃頻的數(shù)字任意波形。 一脈寬調(diào)制器，用于將數(shù)字任意波形調(diào)制為脈寬調(diào)制信號(hào)輸出。 本發(fā)明提供的另一種水下發(fā)射機(jī)，其中，所述波形產(chǎn)生器包括 一波形儲(chǔ)存器，用于存入用戶下載的任意波形，受頻率控制字的控制。 一相位累加器，用于將波形存儲(chǔ)器的內(nèi)容按所需頻率尋址讀出。 本發(fā)明提供的另一種水下發(fā)射機(jī)，其中，所述脈寬調(diào)制器采用全數(shù)字的方法產(chǎn) 生移相脈寬調(diào)制信號(hào)，即接受內(nèi)部產(chǎn)生的數(shù)字波形信號(hào)，使脈寬調(diào)制器的輸出為中 心頻率均為150KHz但互為反相且移相90度的兩個(gè)信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)左右兩個(gè)橋臂，在
變壓器端兩信號(hào)即可合成為300KHz的開關(guān)信號(hào)。采用移相式脈寬調(diào)制器的原因是 可降低功率場(chǎng)效應(yīng)管的工作頻率。
本發(fā)明提供的另一種水下發(fā)射機(jī)，其中，所述系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器包括一電流取樣器，與功率場(chǎng)效應(yīng)管相連，由取樣電阻和比較器組成，其輸出為過(guò) 流的開關(guān)信號(hào)，該信號(hào)為開關(guān)量，在發(fā)生過(guò)流事件時(shí)有效，并通過(guò)光電耦合器進(jìn)入 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的主控中心。
一溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)測(cè)溫點(diǎn)溫度的變化。
一斜率式模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，由比較器和斜率計(jì)數(shù)器組成，用于將溫度傳感器 輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并輸入到現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的主控中心。沒(méi)有使用專 用ADC的原因是溫度信息為緩變量且沒(méi)有很高的精度要求，且斜率式ADC具有較 強(qiáng)的抗干擾性。該部分將環(huán)境信息送入了FPGA內(nèi)的主控核心，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。
本發(fā)明提供的另一種水下發(fā)射機(jī)，其中，所述主控核心通過(guò)上位機(jī)設(shè)置寄存器 表的方法對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行監(jiān)視與控制。
本發(fā)明提供的另一種水下發(fā)射機(jī)，其中，所述寄存器包括掃頻起始頻率寄存 器、掃頻寬度寄存器、同步方式控制寄存器、輸出功率控制寄存器、系統(tǒng)監(jiān)控策略 寄存器。
本發(fā)明提供的另一種水下發(fā)射機(jī)，其中，所述主控核心通過(guò)査表以及數(shù)字濾波 的方法，將系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器傳來(lái)的傳感器數(shù)據(jù)變換為具體的溫度值和電流值。
本發(fā)明提供的另一種水下發(fā)射機(jī)，其中，所述主控核心完成上位機(jī)在寄存器表 中制定的監(jiān)控策略，包括每個(gè)傳感器的多個(gè)門限值以及到達(dá)門限值后的動(dòng)作，主控 核心將在滿足某種條件后執(zhí)行動(dòng)作，如溫度超過(guò)某個(gè)門限后降低發(fā)射功率等。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、 本發(fā)明提供的水下聲納發(fā)射機(jī)具有任意波形產(chǎn)生，同步信號(hào)產(chǎn)生，上位機(jī)通 信，設(shè)置存儲(chǔ)等功能，通過(guò)強(qiáng)大的控制中心實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)的豐富功能。
2、 本發(fā)明提供的水下聲納發(fā)射機(jī)利用完善的溫度、電流、電壓監(jiān)控裝置、可編 程的監(jiān)控策略管理以及自動(dòng)功率控制功能實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)的全面監(jiān)控和智能 管理，從而克服了傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)功能單一的缺點(diǎn)。
3、 本發(fā)明提供的水下聲納發(fā)射機(jī)的控制中心以高可靠性的Flash結(jié)構(gòu)的FPGA 為核心，大大增強(qiáng)了控制中心的可靠性，使得對(duì)功率器件的監(jiān)控變得可靠。這樣在 過(guò)流，超溫等狀態(tài)下，控制中心能夠及時(shí)做出響應(yīng)，因而使得發(fā)射機(jī)的可靠性大大 增加，解決了傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)可靠性差的缺點(diǎn)，同時(shí)具有體積小的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)水下聲納發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例水下聲納發(fā)射機(jī)的控制中心結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例水下聲納發(fā)射機(jī)的工程樣機(jī)結(jié)構(gòu)圖。 附圖標(biāo)識(shí)
l發(fā)射機(jī)主板 2變壓器和阻抗匹配電路板 3電源系統(tǒng) 4鋁制機(jī)架
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本實(shí)施例的水下聲納發(fā)射機(jī)由控制中心、功率管及驅(qū)動(dòng)器、變壓器、阻抗匹配 網(wǎng)絡(luò)等組成。如圖1所示。其中，控制中心產(chǎn)生待發(fā)射的信號(hào)送入隔離器，再送入H 橋驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生功率管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率場(chǎng)效應(yīng)管。后者將能量送入變壓器，轉(zhuǎn)換 為高壓，經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)輸出給外部的換能器轉(zhuǎn)換為聲能量。整個(gè)過(guò)程由控制中心以及 電流取樣器、溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)控并負(fù)責(zé)和上位機(jī)的通信。
本發(fā)明的獨(dú)創(chuàng)性在于其強(qiáng)大可靠的控制中心。圖2為控制中心的邏輯結(jié)構(gòu)框圖。 控制中心由同步器、掃描發(fā)生器、波形產(chǎn)生器、PWM調(diào)制器、主控核心、異步串口 通信器、數(shù)據(jù)ROM、斜率計(jì)數(shù)器以及比較器組成?？刂浦行乃鶎?shí)現(xiàn)功能是產(chǎn)生待發(fā) 射的信號(hào)，將信號(hào)進(jìn)行PWM調(diào)制后送入功率管驅(qū)動(dòng)器，以及完善的溫度、電流監(jiān) 控以及上位機(jī)通信、監(jiān)控策略管理等。
1、 控制中心的組成
傳統(tǒng)的功率放大器的控制中心大多采用簡(jiǎn)單的邏輯電路或者由微控制器(MCU) 或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等通用處理器組成。前者的缺點(diǎn)是功能簡(jiǎn)單，無(wú)法實(shí)現(xiàn)完 善的系統(tǒng)監(jiān)控而導(dǎo)致整機(jī)可靠性差；后者的缺點(diǎn)是通用處理器以運(yùn)行程序的方式工 作，在發(fā)射機(jī)內(nèi)的惡劣電磁環(huán)境下很難避免死機(jī)或程序跑飛的現(xiàn)象。在本發(fā)明中， 除比較器以外整個(gè)控制中心均以邏輯電路的形式集成于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA) 中。FPGA的本質(zhì)為綜合后的邏輯電路，而非運(yùn)行程序，因此可靠性遠(yuǎn)高于GPP。 為避免電源穩(wěn)定性差導(dǎo)致的FPGA內(nèi)容丟失，本方案采用了 FLASH結(jié)構(gòu)的FPGA。
2、 信號(hào)產(chǎn)生器部分
信號(hào)產(chǎn)生部分由同步器、掃頻發(fā)生器、波形產(chǎn)生器以及PWM調(diào)制器組成。同 步器的功能是產(chǎn)生或接受同步信號(hào)，這取決于其工作模式。當(dāng)發(fā)射機(jī)工作于主模式 時(shí)，同步器產(chǎn)生同步信號(hào)，用于控制信號(hào)的產(chǎn)生與發(fā)射，同時(shí)將該信號(hào)輸出；當(dāng)發(fā) 射機(jī)工作于從模式時(shí)，同步器可接受外部的同步信號(hào)。這樣就實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)的級(jí)聯(lián)， 即多個(gè)發(fā)射機(jī)可級(jí)聯(lián)在一起推動(dòng)獨(dú)立的換能器產(chǎn)生頻率、相位一致的聲信號(hào)。
掃頻發(fā)生器和波形產(chǎn)生器的作用是產(chǎn)生可編程的掃頻 意波形。掃頻發(fā)生器受同步器的同步觸發(fā)作用，產(chǎn)生可變的頻率控制字。波形產(chǎn)生器由波形存儲(chǔ)器和相位 累加器組成，其中波形存儲(chǔ)器可以存入用戶下載的任意波形，受頻率控制字的控制， 波形產(chǎn)生器可產(chǎn)生單頻或掃頻的數(shù)字任意波形。
PWM調(diào)制器負(fù)責(zé)將波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的數(shù)字任意波形調(diào)制為PWM信號(hào)輸出。本 方案采用全數(shù)字的方法產(chǎn)生移相PWM信號(hào)，即接受內(nèi)部產(chǎn)生的數(shù)字波形信號(hào)，使 PWM調(diào)制器的輸出為中心頻率均為150KHz但互為反相且移相90度的兩個(gè)信號(hào)分 別驅(qū)動(dòng)左右兩個(gè)橋臂，在變壓器端兩信號(hào)即可合成為300KHz的開關(guān)信號(hào)。
3、 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)部分
系統(tǒng)監(jiān)測(cè)部分由電流取樣器、溫度傳感器、斜率計(jì)數(shù)器以及比較器組成。電流 取樣器由取樣電阻和比較器組成，其輸出為過(guò)流的開關(guān)信號(hào)，該信號(hào)將在發(fā)生過(guò)流 事件時(shí)有效，為開關(guān)量，通過(guò)光電耦合器進(jìn)入FPGA，溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)熱敏 電阻(NTC)，測(cè)溫點(diǎn)溫度的變化將導(dǎo)致其阻值的變化，其輸出為模擬量，不能直接 送入FPGA，因此進(jìn)入由比較器和斜率計(jì)數(shù)器組成的斜率式ADC，從而轉(zhuǎn)換為數(shù)字 量。沒(méi)有使用專用ADC的原因是溫度信息為緩變量且沒(méi)有很高的精度要求，且斜率 式ADC具有較強(qiáng)的抗干擾性。該部分將環(huán)境信息送入了FPGA內(nèi)的主控核心，以實(shí) 現(xiàn)系統(tǒng)控制。
4、 主控核心部分
主控核心部分由主控核心、異步串口通信器以及數(shù)據(jù)ROM實(shí)現(xiàn)。其中，主控核
心實(shí)現(xiàn)了以下功能
(1) 寄存器表上位機(jī)可以通過(guò)設(shè)置寄存器表的方法對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行監(jiān)視和控制， 這些寄存器包括掃頻起始頻率寄存器、掃頻寬度寄存器、同步方式控制寄存器、輸 出功率控制寄存器、系統(tǒng)監(jiān)控策略寄存器等。
(2) 傳感器數(shù)據(jù)的獲取系統(tǒng)檢測(cè)部分傳來(lái)的傳感器數(shù)據(jù)具有一定的非線性以 及干擾，在這里通過(guò)查表以及數(shù)字濾波的方法變換為具體的溫度值和電流值。
(3) 策略監(jiān)控由上位機(jī)在寄存器表中制定監(jiān)控策略，包括每個(gè)傳感器的多個(gè) 門限值以及達(dá)到門限后的動(dòng)作，主控核心將在滿足某種條件后執(zhí)行動(dòng)作，如溫度超 過(guò)某個(gè)門限后降低發(fā)射功率等。
異步串口通信器為控制中心和上位機(jī)的接口，上位機(jī)可以通過(guò)該接口訪問(wèn)寄存 器表以對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行設(shè)置并獲得發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)。上位機(jī)還可通過(guò)該接口設(shè)置任 意波形發(fā)生器的波形表，以產(chǎn)生所需波形。上位機(jī)也可通知發(fā)射機(jī)將所有設(shè)置保存， 這是通過(guò)FPGA內(nèi)的數(shù)據(jù)ROM實(shí)現(xiàn)的。發(fā)射機(jī)將在上電時(shí)將數(shù)據(jù)ROM的內(nèi)容讀出 對(duì)整機(jī)進(jìn)行配置。由以上說(shuō)明可知，本發(fā)明具有任意波形產(chǎn)生，同步信號(hào)產(chǎn)生，上位機(jī)通信，設(shè) 置存儲(chǔ)等功能，通過(guò)強(qiáng)大的控制中心實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)的豐富功能。利用完善的溫度、 電流、電壓監(jiān)控裝置、可編程的監(jiān)控策略管理以及自動(dòng)功率控制功能實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī) 工作狀態(tài)的全面監(jiān)控和智能管理，從而克服了傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)功能單一的缺點(diǎn)。同時(shí)， 本發(fā)明的控制中心以高可靠性的Flash結(jié)構(gòu)的FPGA為核心，大大增強(qiáng)了控制中心的 可靠性，使得對(duì)功率器件的監(jiān)控變得可靠。這樣在過(guò)流，超溫等狀態(tài)下，控制中心 能夠及時(shí)做出響應(yīng)，因而使得發(fā)射機(jī)的可靠性大大增加，解決了傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)可靠性 差的缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明所實(shí)施的工程樣機(jī)采用了緊湊的布局，如圖3所示。其中l(wèi)為發(fā)射 機(jī)主板，2為變壓器和阻抗匹配電路板，3為電源系統(tǒng)，4為鋁制機(jī)架。整個(gè)樣機(jī)放 置在直徑為200mm的不銹鋼罐體中。利用將所有功率器件貼裝在鋁制機(jī)架上，再將 鋁制機(jī)架緊貼在外殼上實(shí)現(xiàn)了散熱。經(jīng)測(cè)試表明，采用72V供電，工作在15 25KHz 的寬頻帶時(shí)，發(fā)射機(jī)具有1.52KVpp的峰值輸出電壓以及1.03KW的輸出有功功率。 配合寬帶發(fā)射換能器，本發(fā)明達(dá)到了 211.2dB的輸出聲源級(jí)。
本發(fā)明在使用時(shí)，只需使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次配置并保存即可在水下長(zhǎng)期使用， 無(wú)須外部信號(hào)源以及監(jiān)控設(shè)備，簡(jiǎn)化了聲納系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了很好的獨(dú)立性 和易用性。該樣機(jī)從制成今2年多時(shí)間，歷經(jīng)多次湖試和海試， 一直工作正常，說(shuō) 明了本發(fā)明具有較高的可靠性。
權(quán)利要求
1、一種水下聲納發(fā)射機(jī)，包括一控制中心，用于產(chǎn)生待發(fā)射的信號(hào)，并將該信號(hào)送入隔離器；一隔離器，用于將待發(fā)射的信號(hào)隔離后送入H橋驅(qū)動(dòng)器；一H橋驅(qū)動(dòng)器，用于產(chǎn)生功率管的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將該驅(qū)動(dòng)信號(hào)送入功率場(chǎng)效應(yīng)管；一功率場(chǎng)效應(yīng)管，用于產(chǎn)生變壓器初級(jí)所需的大電流信號(hào)，并將其送入變壓器；一變壓器，用于將初級(jí)的低壓大電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為高壓信號(hào)，并將該高壓信號(hào)送入匹配網(wǎng)絡(luò)；一匹配網(wǎng)絡(luò)，用于將高壓信號(hào)輸出給外部換能器轉(zhuǎn)換為聲能量；其特征在于，所述控制中心以邏輯電路的形式集成于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中，包括一信號(hào)產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生待發(fā)射的信號(hào)；一系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器，用于對(duì)系統(tǒng)的電流、溫度進(jìn)行監(jiān)控，并將監(jiān)控電流及溫度的信息送入主控核心；和一主控核心，用于根據(jù)電流及溫度的信息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視與控制，并完成上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)制定的監(jiān)控策略。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下聲納發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述信號(hào)產(chǎn)生器包括 一同步器，用于產(chǎn)生或接受同步信號(hào)；一掃頻發(fā)生器，用于受同步器的同步觸發(fā)作用，產(chǎn)生可變的頻率控制字； 一波形產(chǎn)生器，用于根據(jù)頻率控制字，產(chǎn)生單頻或掃頻的數(shù)字任意波形；和 一脈寬調(diào)制器，用于將數(shù)字任意波形調(diào)制為脈寬調(diào)制信號(hào)輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下聲納發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述波形產(chǎn)生器包括 一波形儲(chǔ)存器，用于存入用戶下載的任意波形，受頻率控制字的控制；和 一相位累加器，用于將波形存儲(chǔ)器的內(nèi)容按所需頻率尋址讀出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下聲納發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述脈寬調(diào)制器采用 全數(shù)字的方法產(chǎn)生移相脈寬調(diào)制信號(hào)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下聲納發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器包括 一電流取樣器，與功率場(chǎng)效應(yīng)管相連，由取樣電阻和比較器組成，其輸出為過(guò)流的開關(guān)信號(hào)，該信號(hào)為開關(guān)量，在發(fā)生過(guò)流事件時(shí)有效，并通過(guò)光電耦合器進(jìn)入 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的主控中心；一溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)測(cè)溫點(diǎn)溫度的變化；和一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將溫度傳感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并輸入到現(xiàn)場(chǎng) 可編程門陣列的主控中心。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下聲納發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述主控核心通過(guò)上 位機(jī)設(shè)置寄存器表的方法對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行監(jiān)視與控制。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的水下聲納發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述寄存器包括掃 頻起始頻率寄存器、掃頻寬度寄存器、同步方式控制寄存器、輸出功率控制寄存器、 系統(tǒng)監(jiān)控策略寄存器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下聲納發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述主控核心通過(guò)査 表以及數(shù)字濾波的方法，將系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器傳來(lái)的傳感器數(shù)據(jù)變換為具體的溫度值和電 流值。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下聲納發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述主控核心完成上 位機(jī)在寄存器表中制定的監(jiān)控策略，包括每個(gè)傳感器的多個(gè)門限值以及到達(dá)門限值 后的動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下聲納發(fā)射機(jī)，包括控制中心、隔離器、H橋驅(qū)動(dòng)器、功率場(chǎng)效應(yīng)管、變壓器、匹配網(wǎng)絡(luò)。所述控制中心以邏輯電路的形式集成于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中，包括信號(hào)產(chǎn)生器、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器、主控核心。本發(fā)明不僅具有傳統(tǒng)水下發(fā)射機(jī)的功率放大器、換能器匹配電路，還具有任意波形產(chǎn)生，同步信號(hào)產(chǎn)生，上位機(jī)通信，設(shè)置存儲(chǔ)等功能，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)的豐富功能。利用完善的溫度、電流、電壓監(jiān)控裝置、可編程的監(jiān)控策略管理以及自動(dòng)功率控制功能，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)的全面監(jiān)控和智能管理。以上功能通過(guò)高集成度、高可靠性的閃存結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列內(nèi)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合智能管理的實(shí)施，因此本發(fā)明具有體積小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S7/524GK101644767SQ200910084508
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者戈 戴 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所