[实用新型]一种声学海底距离测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及海底声学测距领域，特别涉及一种声学海底距离测量系统和方法。

背景技术

海底声学测距系统利用声学测距的方式，实现海底多个点之间的距离测量。如图1所示，海底声学测距系统的工作原理为：在海底目标点A和B上分别放置一套测距系统，根据设置的参数，A点测距系统周期性发射测距声学脉冲信号，B点测距系统收到测距声学脉冲信号后，回复一个应答声学脉冲信号，A点测距系统接收B点测距系统的应答声学脉冲信号，计算出声学信号在两点间传输的时间τ，再根据已知声速c，就可计算出A、B点之间的距离R。

随着对海洋资源的开发，各种海洋工程的建设、以及对海洋油气和深海矿产资源的调查和开采，人为活动对海底环境的影响以及对海底的人为或自然的地质活动、海底地形变化、海底板块活动的测量和监测都提出了新的要求。然而，现有的水中距离测量系统受到带宽限制以及海洋环境的复杂性等制约，测距精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服已有的水中声学距离测量系统测距精度不高的缺陷，从而提供一种具有较高精度的声学海底距离测量系统和方法。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种声学海底距离测量系统，包括：换能器1、耐压壳体2、电子舱3、水密法兰4、水密接插件5、接收发射模块6、电源管理模块7、值班电路模块8、工作电路模块9和外设模块10；其中，

所述耐压壳体2为两端开口的筒状结构，其内部安装有电子舱3，所述耐压壳体2的开口两端各自安装有一水密法兰4；其中一个水密法兰上连接有换能器1，另一个水密法兰上连接有水密接插件5；所述接收发射模块6、电源管理模块7、值班电路模块8、工作电路模块9和外设模块10都位于电子舱3内；所述换能器1用于对所要接收或发射的信号做电信号与声信号之间的转换，其通过电缆接到电子舱3中的接收发射模块6；所述接收发射模块6用于接收和发射信号；所述电源管理模块7用于对系统中其他部件的电源进行管理；所述值班电路模块8用于完成值班任务， 配合电源管理模块7完成电源管理控制任务，并将测得的声学信号在两点间的传输距离传输给外部的数据记录设备；所述工作电路模块9用于完成实时测距任务；所述外设模块10包括用于测量深度信息的压力传感器21以及用于测量设备姿态的姿态传感器23。

上述技术方案中，所述的接收发射模块6包括收发合置开关11、接收机12和发射机13；其中，所述收发合置开关11的作用是在接收阶段利用两个高速二极管来保护接收机免于发射时的高电压带来的损坏，在发射阶段防止降低系统的接收灵敏度；所述接收机12的作用是完成接收信号的滤波、放大，接收机12将滤波、放大后的信号分成两路，一路发送给值班电路模块8，一路发送给工作电路模块9；所述发射机13用于提高发射的功率，实现功率放大级与换能器之间的阻抗匹配，进而提高电声能量之间的转换效率。

上述技术方案中，所述工作电路模块9包括模数转换器15、数模转换器22、看门狗17、信号处理单元16和接口转换20；其中，所述模数转换器15用于采集信号，所述数模转换器22用于输出信号，所述看门狗17用于在程序意外跑飞时做复位操作，所述信号处理单元16用于对目标信号检测、对信号进行处理、目标信号参数估计和脉冲挑选，所述接口转换20用于实现工作电路模块9与其他模块之间的通信。

上述技术方案中，所述信号处理单元16采用FPGA 18和DSP 19实现；其中，FPGA 18主要完成包括对信号采集、预处理、窄带滤波器和相关运算在内的大运算量、计算复杂度低的运算，DSP 19负责包括对脉冲进行判断、挑选在内的处理量小但是运算复杂度高的处理。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型采用高精度时延估计来实现海底高精度的距离测量；

2、本实用新型采用了深水耐压装置，为海底设备的正常工作提供了有力的保障。

附图说明

图1是海底声学测距的示意图；

图2是本实用新型的声学海底距离测量系统的整体结构示意图；

图3是本实用新型的声学海底距离测量系统的功能模块划分图；

图4是本实用新型的声学海底距离测量系统中的工作电路模块的示意图。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步的描述。