一種基于姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器的拖曳線(xiàn)列陣裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水聲信號(hào)接收裝置，具體為一種基于姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器的拖曳線(xiàn)列陣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]矢量水聽(tīng)器是上世紀(jì)四十年代首先在美國(guó)出現(xiàn)的一種新型聲接收器，于上世紀(jì)末引入我國(guó)，它可以空間共點(diǎn)、時(shí)間同步測(cè)量水下聲場(chǎng)中的聲壓標(biāo)量和振速(或加速度、位移、聲壓梯度)矢量，相比于傳統(tǒng)聲壓水聽(tīng)器來(lái)說(shuō)具有體積小、重量輕、能有效抗各向同性干擾、空間增益大等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的解決聲壓水聽(tīng)器陣列在定向時(shí)目標(biāo)左右舷模糊的問(wèn)題，提高目標(biāo)探測(cè)精度。目前，聲壓水聽(tīng)器組成的拖曳線(xiàn)列陣為解決定向時(shí)目標(biāo)左右舷模糊問(wèn)題，通常采用以下方法:
[0003]對(duì)于單條拖曳線(xiàn)列陣，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后實(shí)行本艦機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)向的方法，通過(guò)觀(guān)察目標(biāo)方位變化來(lái)辨別目標(biāo)方位，該方法時(shí)效性差，聲納系統(tǒng)有可能誤判和丟失目標(biāo)，本艦機(jī)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲容易暴露本艦位置；對(duì)于雙線(xiàn)陣或多線(xiàn)陣，可以利用多線(xiàn)陣具有多維聲孔徑來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的被動(dòng)定位，該方法需要在船只后面同時(shí)拖曳多條拖線(xiàn)陣，比較笨重，對(duì)于小型船只來(lái)說(shuō)并不適用；對(duì)于水聽(tīng)器陣元采用三元水聽(tīng)器組的方法，即在同一個(gè)圓周上等間隔布放三只無(wú)指向性聲壓水聽(tīng)器，通過(guò)噪聲相關(guān)模型解決對(duì)目標(biāo)的左右舷分辨問(wèn)題，該方法對(duì)陣元安裝精度要求較高，基陣物理尺寸較大。
[0004]矢量水聽(tīng)器理論上能夠解決聲壓水聽(tīng)器陣列在定向時(shí)目標(biāo)左右舷模糊的問(wèn)題，但矢量水聽(tīng)器在基于水下晃動(dòng)平臺(tái)特別是拖曳線(xiàn)列陣聲納中應(yīng)用仍有很多技術(shù)難題沒(méi)有解決，尤其是矢量水聽(tīng)器在水下晃動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量問(wèn)題，制約了矢量水聽(tīng)器的工程應(yīng)用，在實(shí)際使用難以分辨目標(biāo)左右舷，并且現(xiàn)有的傳統(tǒng)拖線(xiàn)陣還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器的拖曳線(xiàn)列陣裝置，采用姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器取代傳統(tǒng)聲壓水聽(tīng)器，克服現(xiàn)有拖線(xiàn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，實(shí)時(shí)分辨探測(cè)目標(biāo)左右舷，提高拖線(xiàn)陣目標(biāo)探測(cè)精度。
[0006]本發(fā)明具體的技術(shù)方案是一種基于姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器的拖曳線(xiàn)列陣裝置，包括按順序排列的轉(zhuǎn)接段、第一減振段、聲陣段、第二減振段和尾繩段，所述的轉(zhuǎn)接段連接母船的拖纜，其特征在于:
[0007]所述聲陣段包括姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器、水聲信號(hào)放大及濾波模塊、16通道采集傳輸模塊、深度傳感器和數(shù)據(jù)傳輸控制模塊；所述的姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器包括姿態(tài)傳感器；所述的水聲信號(hào)放大及濾波模塊接收所述的姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器偵測(cè)的水聲信號(hào)；所述的16通道采集傳輸模塊分別與水聲信號(hào)放大及濾波模塊、深度傳感器以及姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器的姿態(tài)傳感器電連接，在對(duì)水聲信號(hào)放大及濾波模塊輸出的經(jīng)放大及濾波處理的水聲信號(hào)進(jìn)行A/D采樣得到采樣信號(hào)后，與從深度傳感器和姿態(tài)傳感器接收的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行編碼，再將編碼數(shù)據(jù)打包發(fā)送至數(shù)據(jù)傳輸控制模塊；所述的數(shù)據(jù)傳輸控制模塊對(duì)16通道采集傳輸模塊發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)，并將接收到的編碼數(shù)據(jù)發(fā)送至轉(zhuǎn)接段。
[0008]更進(jìn)一步地，所述的聲陣段還包括圓筒形硬塑料框架、電纜支架、拉繩和鈦合金接口 ；所述的鈦合金接口安裝在聲陣段的首端，具有連通轉(zhuǎn)接段電纜和數(shù)據(jù)傳輸控制模塊接口電纜的電連接器；所述的姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器有多個(gè)，每個(gè)姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器通過(guò)8根均勻分布并受力的拉伸彈簧安裝在一個(gè)圓筒形硬塑料框架的內(nèi)部，多個(gè)姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器和圓筒形硬塑料框架組成的部件沿長(zhǎng)端方向均勻布置在聲陣段內(nèi)，在兩個(gè)圓筒形硬塑料框架之間具有電纜支架，電纜支架與圓筒形硬塑料框架之間用拉繩進(jìn)行連接；所述的鈦合金接口、電纜支架和圓筒形硬塑料框架都具有直徑相同的圓筒形的外壁，在鈦合金接口、電纜支架和圓筒形硬塑料框架圓筒形的外壁外包裹外護(hù)套，聲陣段的尾端封閉。
[0009]更進(jìn)一步地，所述的姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器還包括三軸壓電加速度傳感器、壓電陶瓷圓管、支撐連桿、低密度復(fù)合材料和聚氨酯透聲層；所述的姿態(tài)傳感器包括x、Y、z三軸相互平行的三軸MEMS加速度傳感器、三軸磁力計(jì)和三軸MEMS陀螺儀；所述的三軸壓電加速度傳感器位于姿態(tài)傳感器正下方并且兩者采用支撐連桿連接固定，三軸壓電加速度傳感器的X、Y、Z三軸與姿態(tài)傳感器的三軸MEMS加速度傳感器、三軸磁力計(jì)和三軸MEMS陀螺儀的三軸平行；所述的用支撐連桿連接固定的三軸壓電加速度傳感器和姿態(tài)傳感器位于所述的壓電陶瓷圓管內(nèi)，壓電陶瓷圓管內(nèi)填充有低密度復(fù)合材料以固定三軸壓電加速度傳感器和姿態(tài)傳感器，壓電陶瓷圓管外壁具有聚氨酯透聲層，三軸壓電加速度傳感器和姿態(tài)傳感器的組合重心位于壓電陶瓷圓管的幾何中心處；所述的聚氨酯透聲層外表面形成矢量水聽(tīng)器圓柱形的外壁；所述的壓電陶瓷圓管上下兩端分別具有一個(gè)低密度復(fù)合材料制成的半球帽，兩個(gè)半球帽的球形外表面分別與所述的壓電陶瓷圓管外壁的聚氨酯透聲層的外壁光順；所述的壓電陶瓷圓管上下兩端的半球帽分別均布4個(gè)懸掛孔，用于安裝所述的8根均勻分布并受力的拉伸彈簧。
[0010]更進(jìn)一步地，所述鈦合金連接器通過(guò)多芯屏蔽電纜與所述的轉(zhuǎn)接段連接，所述轉(zhuǎn)接段通過(guò)同軸電纜或光纖輸出數(shù)字信號(hào)至拖纜。
[0011]更進(jìn)一步地，所述外護(hù)套為聚氨酯材料，外護(hù)套內(nèi)填充輕蠟油，拉繩材料為凱夫拉。
[0012]本發(fā)明的有益效果是聲陣段采用具有姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量功能的復(fù)合同振式三維矢量水聽(tīng)器，省去外接姿態(tài)傳感器；放大和濾波模塊、16通道采集傳輸模塊、數(shù)據(jù)傳輸控制模塊等電子元件均放置于聲陣段，省去了傳統(tǒng)拖線(xiàn)陣的數(shù)字段；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且單條拖線(xiàn)陣就可以實(shí)時(shí)分辨目標(biāo)的左右舷，通過(guò)對(duì)水聲信號(hào)姿態(tài)修正，切實(shí)提高目標(biāo)探測(cè)精度。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的拖曳線(xiàn)列陣裝置的示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的拖曳線(xiàn)列陣裝置的聲陣段結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明的拖曳線(xiàn)列陣裝置的聲陣段的姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明的拖曳線(xiàn)列陣裝置的聲陣段的16通道采集傳輸模塊示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明的拖曳線(xiàn)列陣裝置的聲陣段的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]如附圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例一種基于姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器的拖曳線(xiàn)列陣裝置，包括按順序排列的轉(zhuǎn)接段1、第一減振段2、聲陣段3、第二減振段4、尾繩段5，聲陣段3具有鈦合金連接器309連接，外層采用聚氨酯外護(hù)套308包裹，外護(hù)套橫截面尺寸為Φ 70mm，厚度為5mm，外護(hù)套內(nèi)部填充輕蠟油，所述轉(zhuǎn)接段通過(guò)拖纜將信號(hào)傳送至母船。本發(fā)明實(shí)施例所述聲陣段3包括姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器301、信號(hào)放大及濾波模塊302、深度傳感器303、16通道采集傳輸模塊304、數(shù)據(jù)傳輸控制模塊305，各模塊位置根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)310最短的原則分布。所述姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器301在外護(hù)套308內(nèi)等間距布放，每只姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器301用8根長(zhǎng)度相等、勁度系數(shù)相同的拉伸彈簧懸掛于圓筒形硬塑料框架311內(nèi)，產(chǎn)生4路水聲信號(hào)和2路姿態(tài)信號(hào)，圓筒形硬塑料框架311用凱夫拉材料的拉繩307連接固定；所述信號(hào)放大及濾波模塊302為4通道，對(duì)所述4路水聲信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，同時(shí)為所述姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器301提供恒流源供電，增益和濾波參數(shù)可以通過(guò)母船顯控界面進(jìn)行設(shè)置；所述16通道采集傳輸模塊304完成對(duì)水聲信號(hào)和非水聲信號(hào)的同步編碼，將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至數(shù)據(jù)傳輸控制模塊305 ;所述數(shù)據(jù)傳輸控制模塊305對(duì)16通道采集傳輸模塊304發(fā)送時(shí)間同步指令，并將數(shù)據(jù)通過(guò)拖纜發(fā)送至母船。電纜支架306橫截面處有走線(xiàn)電纜孔。
[0020]如附圖3所示，聲陣段的姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器301包括三軸壓電加速度傳感器3011、姿態(tài)傳感器3012、壓電陶瓷圓管3013、聚氨酯透聲層3014、支撐連桿3015和低密度復(fù)合材料3016 ;所述的姿態(tài)傳感器3012包括X、Y、Z三軸相互平行的三軸MEMS加速度傳感器、三軸磁力計(jì)和三軸MEMS陀螺儀；所述的三軸壓電加速度傳感器3011位于姿態(tài)傳感器3012正下方并且兩者采用支撐連桿3015連接固定，三軸壓電加速度傳感器3011的X、Υ、Ζ三軸與姿態(tài)傳感器3012的三軸MEMS加速度傳感器、三軸磁力計(jì)和三軸MEMS陀螺儀的三軸平行；所述的用支撐連桿3015連接固定的三軸壓電加速度傳感器3011和姿態(tài)傳感器3012位于所述的壓電陶瓷圓管3013內(nèi)，壓電陶瓷圓管3013內(nèi)填充有低密度復(fù)合材料3016以固定三軸壓電加速度傳感器3011和姿態(tài)傳感器3012，壓電陶瓷圓管3013外壁具有聚氨酯透