[实用新型]一种数字式水下噪声测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数字式水下噪声测量装置，适用于水面、水下航行体辐射噪声及水下环境噪声的信号采集、传输、记录及分析处理。属水声测量技术领域。

背景技术

水下噪声测量系统主要用于水面、水下航行体辐射噪声监听及水声环境特性监测等。现有系统一般采用模拟信号测量方式，其工作原理为：布放于水下的水听器接收到水声信号后，送前放电路进行放大后通过差分传输的方式送岸上信号处理设备进行处理，然后利用磁带机记录模拟信号；试验结束后，磁带机回放数据，利用示波器和频谱分析仪等设备、仪器对模拟信号进行分析和处理，得出测量结果。该方式优点是技术成熟，可以借助信号记录仪、频谱分析仪等先进的仪器进行分析处理，缺点是：一、虽然采用了差分传输方式，但信号传输距离受电缆等条件限制难以大幅增加，并且模拟信号（电信号）在传输过程中仍然容易受到干扰，影响测量结果；二、试验操作流程复杂，且对使用人员的专业技能要求较高；三、信号记录仪、频谱分析仪等设备较为昂贵，维护、维修成本较高，设备研制和试验使用中的费效比较高。

随着光纤通信技术的成熟和计算机软硬件技术、网络技术的不断进步，数字化、简单化和智能化已经成为了水声测量设备研制的发展趋势，同时，水下噪声测量系统对测量精度、信号传输距离等要求也越来越高，因此，有必要设计更加可行、有效的测量方案。

发明内容

本实用新型针对上述模拟信号测量方式的不足，发明一种数字式水下噪声测量装置。它基于光纤数字化传输并应用计算机进行信号分析处理的水下噪声测量装置，让信号传输和处理结构上实现了光电隔离，提高了测量系统的抗干扰能力。

本实用新型是通过下列结构完成的：数字式水下噪声测量装置由接收水听器、信号前放模块、点对点光端机和计算机组成，其中点对点光端机分由点对点光端机的水下节点与点对点光端机的岸上节点两个独立部份组成，两个独立部份之间通过光缆连接；

接收水听器安装在水下升降式测量浮筒外，信号前放模块安装于浮筒内，接收水听器通过导线与信号前放模块连接，点对点光端机的水下节点安装于座底式水密电子舱内，点对点光端机的岸上节点和计算机置于岸上测量机房，信号前放模块连接通过导线与点对点光端机连接，点对点光端机的水下节点与点对点光端机的岸上节点通过光纤连接，点对点光端机的岸上节点通过以太网与计算机连接，计算机硬盘实时记录全部数据。

所述的点对点光端机由前端的点对点光端机水下节点和后端的点对点光端机的岸上节点组成，前端的点对点光端机水下节点与后端的点对点光端机的岸上节点之间通过光缆接通；其中前端的点对点光端机水下节点由抗混叠滤波电路，A/D转换电路和电/光转换电路顺序连接而成，后端的点对点光端机岸上节点由光/电转换电路和数据打包组成。

所述的信号前放模块由信号放大和信号转换电路组成。

该装置工作原理为：放置在水面下的接收水听器接收到水声信号，水声信号经信号前放模块进行放大处理后，以差分模拟信号的形式接入点对点光端机的水下节点，点对点光端机的水下节点将模拟差分信号进行A/D转换先变换为电/光信号后，再将电/光信号转换为光数字信号后，通过光纤传输至点对点光端机的岸上节点，点对点光端机的岸上节点对信号进行光/电转换后数据打包成以太网能接受物数据包，再传送给计算机，计算机内录硬盘实时记录、显示和存储实验过程中的全部数字信号，供研究之用。

本实用新型装置具有以下优点：利用光纤通信技术完成了水声信号的数字式传输，加大了信号传输距离，并在信号传输和处理结构上实现光电隔离，提高测量系统的抗干扰能力；本实用新型装置在岸上将光纤数字信号转换为以太网数据包传入计算机，充分利用现代高性能计算机运算速度快、硬盘容量大的优点，实现了高速海量水声数字信号的记录存储。

本实用新型装置具备信号传输距离远、抗干扰能力强和操作简便的优点，且结构简单、通用性强、成本低廉，可直接应用于水面、水下航行体辐射噪声测量和水下环境噪声测量等领域，具有显著的军事、经济价值和较好的应用前景。

附图说明

图1本装置的结构框图。

图2 本装置的工作原理框图。

图3 本装置的信号转换电路图。

图4 本装置的抗混叠滤波电路图。

图5 本装置的A/D转换电路图。

图6 本装置的电/光转换电路图。

图7 本装置数据记录流程的示意图。

图8 本装置对存储实验信号进行后期分析处理的流程图。

图9本装置的光/电转换电路图。

具体实施方式