[发明专利]测深仪大功率声波发射装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种测深仪声波发射装置，尤其涉及测深仪专用的大功率声波发射装置，属于利用声波进行水下测量的声纳测量设备技术领域。

 

背景技术

水声信号作为水下探测最有效的手段，已经广泛应用于水下目标探测的各种声纳设备之中。回声测深仪是应用水声信号进行测距的常规水深测量设备，也是当今应用最普遍的探测设备。它的工作原理是通过换能器发射一定频率的声波，利用声波在水中传播时，遇到密度不同的介质（如水底或其他物体）会产生反射信号，根据声波往返的时间及其在所测区域水中的传播速度，求得换能器至反射目标的直线距离,即测得水深。

对于相同测量环境，测深仪的声波发射装置发出的发射声波幅度越大，发射波形越完整则发射波能量越大，回波越强，测量效果越好。传统的测深仪发射电路中为了实现较高能量的发射波，一般采用一个低的直流电压驱动开关管形成发射波，然后采用升压变压器提升发射波的电压幅度达到提高发射功率的目的。但是其通常具有如下缺陷：首先，由于升压变压器中需要先后实现电-磁、磁-电转换，信号的最大传输宽度受磁饱和特性的限制，因而信号的顶部不易传输，发射波形容易失真；其次，信号的最小宽度受磁化电流所限；再次，在采用频率较低的发射声波（例如10kHz），为实现大功率发射就必须选择升压变比较大的变压器，而为抑制磁饱和特性，变压器必然体积大，笨重，并且加工复杂，即便这样，发射功率也只能达到2000W左右，仍然不够理想；最后，传统的测深仪的发射保护电路通过地线侧的采样电阻采集功率主回路的电流数据，以模拟方式送到测深仪控制电路，当电路出现短路等异常情况时输出控制信号，关闭全部发射以保护发射电路，由于考虑电路共地，采样电阻的存在有可能造成电路损坏，导致保护电路的反应尚不够迅速。

因此，能否开发出一种新型的测深仪专用大功率声波发射装置，使其能够克服上述缺点，成为本领域技术人员函待解决的技术难题。

 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种测深仪专用大功率声波发射装置，亦即一种无变压器大功率发射电路，采用的技术方案如下：

该测深仪大功率声波发射装置包括：发射脉冲分频模块、发射回路驱动模块、发射波功率主回路模块以及换能器；其中，所述发射脉冲分频模块连接到发射回路驱动模块，所述发射回路驱动模块和换能器分别连接到所述发射波功率主回路模块。

优选地，还包括保护模块，其一端与所述发射波功率主回路模块连接，另一端与所述发射脉冲分频模块连接，其采集所述功率主回路模块的信号，当电路出现异常情况时输出控制信号，关闭全部发射以保护包括所述发射脉冲分频模块在内的发射电路。

优选地，所述发射脉冲分频模块接收测深仪控制电路送来的发射脉冲信号，并将其二分频后分别形成的正半周、负半周发射波脉冲信号发送到所述发射回路驱动模块中。

优选地，所述发射回路驱动模块包括左发射回路驱动模块和右发射回路驱动模块，两模块的电路完全相同，用于驱动所述发射波功率主回路模块的全桥电路的不同开关管。

优选地，所述发射回路驱动模块包括自举电路，其由二极管正端连接电源、负端连接到并联电容的一端而形成，所述并联电容中既包括等效串联电阻阻值较低的电容，又包括容量较大的电解电容。

优选地，所述发射回路驱动模块中包括驱动芯片，以及用于保护所述驱动芯片的压敏二极管和压敏电阻，所述压敏二极管与压敏电阻并联连接。

优选地，所述发射回路驱动模块中具有串联电阻以及与其中一个电阻并联的二极管，用于共同控制开关管的导通和关断时间。

优选地，所述发射波功率主回路模块具有四个开关管形成的全桥电路，用于将高压直流电加载到所述换能器上，形成测深仪发射声波。

优选地，所述发射波功率主回路模块中具有储能电容和保护采样电阻，所述保护采样电阻连接到所述储能电容的电源端。

优选地，所述发射波功率主回路模块中具有开关管，以及由压敏电阻、保护电阻、保护电容形成的开关管保护电路，其中，所述压敏电阻与所述开关管并联，所述保护电阻和保护电容串联后的组合与所述开关管并联。

 

与现有技术相比，本发明具有如下优点：