一種多普勒計(jì)程儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多普勒計(jì)程儀，該多普勒計(jì)程儀包括用于產(chǎn)生足夠功率的定波長電信號(hào)的發(fā)射機(jī)模塊、由壓電陶瓷元件組成的用于接收海底漫發(fā)射或體積混響返回的回波并將聲能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的換能器模塊、用于放大接收到的回波信號(hào)、檢出各波束的頻率的接收機(jī)模塊、輸出速度信息的信號(hào)處理機(jī)模塊、用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)參數(shù)信息的顯示的顯示器模塊、用于速度誤差補(bǔ)償?shù)牧_經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊、用于確定地理坐標(biāo)系方向基準(zhǔn)的陀螺羅經(jīng)模塊。本發(fā)明的多普勒計(jì)程儀，發(fā)射機(jī)模塊的發(fā)射信號(hào)為一對(duì)寬帶編碼脈沖信號(hào),通過測(cè)量該對(duì)脈沖信號(hào)的回波脈沖時(shí)間間隔變化來解算相對(duì)流速，高速航行時(shí),采取相位預(yù)調(diào)整補(bǔ)償法解決速度模糊問題，與現(xiàn)有的計(jì)程儀相比較具有更高的探測(cè)深度和測(cè)量精度。
【專利說明】一種多普勒計(jì)程儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水下作業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種多普勒計(jì)程儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前水下運(yùn)載器的作業(yè)海區(qū)越來越廣，航行速度越來越高，因此只有大深度、高航速的多普勒計(jì)程儀才能滿足當(dāng)前水下運(yùn)載器的需求。國內(nèi)目前尚無此類聲多普勒計(jì)程儀，引進(jìn)的美國R D公司的30 kHZ聲多普勒計(jì)程儀，實(shí)際探測(cè)深度不到20m，且國外對(duì)大深度多普勒計(jì)程儀的引進(jìn)非常敏感，實(shí)行技術(shù)封鎖，因此國內(nèi)必須自主研發(fā)高精度、大深度、高航速多普勒計(jì)程儀，為提高水下運(yùn)載器的智能控制和導(dǎo)航定位精度等方面解決關(guān)鍵技術(shù)。因此高精度多普勒計(jì)程儀的成功開發(fā)不僅可以國產(chǎn)儀器替代進(jìn)口儀器，還可以滿足大深度、高航速下精確測(cè)速的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種多普勒計(jì)程儀，旨在解決現(xiàn)有的水下用多普勒計(jì)程儀的性能還不能滿足大深度、高航速的水下運(yùn)載器的需求的問題。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多普勒計(jì)程儀包括發(fā)射機(jī)模塊、換能器模塊、接收機(jī)模塊、信號(hào)處理機(jī)模塊、顯示器模塊、羅經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊、陀螺羅經(jīng)模塊。
[0005]用于產(chǎn)生足夠功率的定波長電信號(hào)，并觸發(fā)發(fā)射換能器模塊發(fā)射超聲波的發(fā)射機(jī)豐吳塊；`
與發(fā)射機(jī)模塊相連接，由壓電陶瓷元件組成的用于接收海底漫發(fā)射或體積混響返回的回波并將聲能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送給接收機(jī)模塊預(yù)處理的換能器模塊。
[0006]與換能器模塊相連接，用于放大接收到的回波信號(hào)，檢出各波束的頻率，并保持輸出電壓的穩(wěn)定性的接收機(jī)模塊。
[0007]與接收機(jī)模塊相連接，利用檢出頻率計(jì)算各向多普勒頻移，結(jié)合陀螺羅經(jīng)的航向信息，進(jìn)行坐標(biāo)變換，輸出速度信息的信號(hào)處理機(jī)模塊。
[0008]與信號(hào)處理機(jī)模塊相連接，用于負(fù)責(zé)航速、深度、故障和系統(tǒng)參數(shù)等信息的顯示的顯示器模塊；
與信號(hào)處理機(jī)模塊相連接，用于速度誤差補(bǔ)償?shù)牧_經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊；
與羅經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊和信號(hào)處理機(jī)模塊相連接，用于提供精確的航向數(shù)據(jù)，以確定地理坐標(biāo)系方向基準(zhǔn)的陀螺羅經(jīng)模塊。
[0009]進(jìn)一步，所述的發(fā)射機(jī)模塊的發(fā)射信號(hào)為一對(duì)寬帶編碼脈沖信號(hào)，通過測(cè)量該對(duì)脈沖信號(hào)的回波脈沖時(shí)間間隔變化來解算相對(duì)流速。設(shè)多普勒計(jì)程儀向四個(gè)方向同時(shí)發(fā)射一對(duì)寬帶脈沖信號(hào)，該對(duì)脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔為tpt1、t2、t3、t4分別為南、北、東、西四個(gè)波束上的回波脈沖對(duì)的時(shí)間間隔。則載體相對(duì)于海底的速度在南北方向上的分量1?為:
u 北= (I^t1) Xe/ (4t0X sin(Φ) ) (I)
在東西方向上的分量11$為:u東= (t3 _t4) Xe/ (4t0X sin (Φ) ) (2)
上式中脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔為一個(gè)編碼信號(hào)周期，相位角Φ為周期函數(shù)，測(cè)出h、t2、t3、t4，進(jìn)行相對(duì)流速的計(jì)算即可。
[0010]進(jìn)一步，在高速航行時(shí)，采取相位預(yù)調(diào)整補(bǔ)償法解決速度模糊問題。
[0011]效果匯總
本發(fā)明的多普勒計(jì)程儀，發(fā)射機(jī)模塊的發(fā)射信號(hào)為一對(duì)寬帶編碼脈沖信號(hào)，通過測(cè)量該對(duì)脈沖信號(hào)的回波脈沖時(shí)間間隔變化來解算相對(duì)流速，高速航行時(shí)，采取相位預(yù)調(diào)整補(bǔ)償法解決速度模糊問題，與現(xiàn)有的計(jì)程儀相比較具有更高的探測(cè)深度和測(cè)量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的多普勒計(jì)程儀的組成框圖。
[0013]圖中:1、發(fā)射機(jī)模塊；2、換能器模塊；3、接收機(jī)模塊；4、信號(hào)處理機(jī)模塊；5、顯示器模塊；6、羅經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊；7、陀螺羅經(jīng)模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]圖1示出了本發(fā)明的多普勒計(jì)程儀的結(jié)構(gòu)，如圖所示，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多普勒計(jì)程儀包括發(fā)射機(jī)模塊1、換能器模塊2、接收機(jī)模塊3、信號(hào)處理機(jī)模塊4、顯示器模塊5、羅經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊6、陀螺羅經(jīng)模塊7。
[0016]用于產(chǎn)生足夠功率的定波`長電信號(hào)，并觸發(fā)發(fā)射換能器模塊發(fā)射超聲波的發(fā)射機(jī)豐旲塊I ;
與發(fā)射機(jī)模塊I相連接，由壓電陶瓷元件組成的用于接收海底漫發(fā)射或體積混響返回的回波并將聲能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送給接收機(jī)模塊3預(yù)處理的換能器模塊2。
[0017]與換能器模塊2相連接，用于放大接收到的回波信號(hào)，檢出各波束的頻率，并保持輸出電壓的穩(wěn)定性的接收機(jī)模塊3。
[0018]與接收機(jī)模塊3相連接，利用檢出頻率計(jì)算各向多普勒頻移，結(jié)合陀螺羅經(jīng)的航向信息，進(jìn)行坐標(biāo)變換，輸出速度信息的信號(hào)處理機(jī)模塊4。
[0019]與信號(hào)處理機(jī)模塊4相連接，用于負(fù)責(zé)航速、深度、故障和系統(tǒng)參數(shù)等信息的顯示的顯示器模塊5 ；
與信號(hào)處理機(jī)模塊4相連接，用于速度誤差補(bǔ)償?shù)牧_經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊6 ；
與羅經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊6和信號(hào)處理機(jī)模塊4相連接，用于提供精確的航向數(shù)據(jù)，以確定地理坐標(biāo)系方向基準(zhǔn)的陀螺羅經(jīng)模塊7。
[0020]進(jìn)一步，所述的發(fā)射機(jī)模塊I的發(fā)射信號(hào)為一對(duì)寬帶編碼脈沖信號(hào)，通過測(cè)量該對(duì)脈沖信號(hào)的回波脈沖時(shí)間間隔變化來解算相對(duì)流速。設(shè)多普勒計(jì)程儀向四個(gè)方向同時(shí)發(fā)射一對(duì)寬帶脈沖信號(hào)，該對(duì)脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔為tpt1、t2、t3、t4分別為南、北、東、西四個(gè)波束上的回波脈沖對(duì)的時(shí)間間隔。則載體相對(duì)于海底的速度在南北方向上的分量
為:u 北= (I^t1) Xe/ (4t0X sin (Φ) ) (I)
在東西方向上的分量11$為: u東= (t3 _t4) Xe/ (4t0X sin (Φ) ) (2)
上式中脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔為一個(gè) 編碼信號(hào)周期，相位角Φ為周期函數(shù)，測(cè)出h、t2、t3、t4，進(jìn)行相對(duì)流速的計(jì)算即可。
[0021]進(jìn)一步，在高速航行時(shí)，采取相位預(yù)調(diào)整補(bǔ)償法解決速度模糊問題。
[0022]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多普勒計(jì)程儀，其特征在于，所述的多普勒計(jì)程儀包括發(fā)射機(jī)模塊、換能器模塊、接收機(jī)模塊、信號(hào)處理機(jī)模塊、顯示器模塊、羅經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊、陀螺羅經(jīng)模塊； 用于產(chǎn)生足夠功率的定波長電信號(hào)，并觸發(fā)發(fā)射換能器模塊發(fā)射超聲波的發(fā)射機(jī)模塊；
與發(fā)射機(jī)模塊相連接，由壓電陶瓷元件組成的用于接收海底漫發(fā)射或體積混響返回的回波并將聲能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送給接收機(jī)模塊預(yù)處理的換能器模塊； 與換能器模塊相連接，用于放大接收到的回波信號(hào)，檢出各波束的頻率，并保持輸出電壓的穩(wěn)定性的接收機(jī)模塊； 與接收機(jī)模塊相連接，利用檢出頻率計(jì)算各向多普勒頻移，結(jié)合陀螺羅經(jīng)的航向信息，進(jìn)行坐標(biāo)變換，輸出速度信息的信號(hào)處理機(jī)模塊； 與信號(hào)處理機(jī)模塊相連接，用于負(fù)責(zé)航速、深度、故障和系統(tǒng)參數(shù)等信息的顯示的顯示器模塊； 與信號(hào)處理機(jī)模塊相連接，用于速度誤差補(bǔ)償?shù)牧_經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊； 與羅經(jīng)速度補(bǔ)償變換器模塊和信號(hào)處理機(jī)模塊相連接，用于提供精確的航向數(shù)據(jù)，以確定地理坐標(biāo)系方向基準(zhǔn)的陀螺羅經(jīng)模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的多普勒計(jì)程儀，其特征在于，所述的發(fā)射機(jī)模塊的發(fā)射信號(hào)為一對(duì)寬帶編碼脈沖信號(hào)，通過測(cè)量該對(duì)脈沖信號(hào)的回波脈沖時(shí)間間隔變化來解算相對(duì)流速， 設(shè)多普勒計(jì)程儀向四個(gè)方向同時(shí)發(fā)射一對(duì)寬帶脈沖信號(hào)，該對(duì)脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔StciU1、t2、t3、t4分別為南、北、東、西四個(gè)波束上的回波脈沖對(duì)的時(shí)間間隔，則載體相對(duì)于海底的速度在南北方向上的分量1?為:u 北= (I^t1) Xe/ (4t0X sin(Φ) ) (I)
3.如權(quán)利要求1所述的多普勒計(jì)程儀，其特征在于，在高速航行時(shí)，采取相位預(yù)調(diào)整補(bǔ)償法解決速度模糊問題。
【文檔編號(hào)】G01P5/24GK103558411SQ201310553995
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】鮑飛豹, 陳弘 申請(qǐng)人:金陵科技學(xué)院