[实用新型]一种水中声速测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是水下测绘、水声测量领域，更确切地说，涉及一种水中声速测量装置，广泛应用于海洋调查、水下工程、水下测绘、水下导航定位等多个领域。

背景技术

水中声速作为所有声纳设备的一个重要参数在海洋调查、水下工程、水下测绘、水下导航定位等诸军事、民用领域得到广泛应用。随着各种声纳设备的升级，对声速测量的精度也提出了越来越高的要求，因此高精度的水中声速测量装置也在相关领域技术提升方面起着至关重要的作用。

作为基础物理参数之一的水中声速，其范围一般在1400米/秒至1600米/秒之间，主要与水中的温度、盐度和水压力三个基础物理参数相关，因此一种通过测量水中的温度、盐度和水压力三个物理参数，再通过关系式反算水中声速的方法被提出，并得到了较长时间的应用，这种测量方法被称为间接测量法。但是，由于到目前为止，科学界尚未找到声速与另外三个物理量之间确切的解析表达关系，因此间接测量法所使用的声速与温度、盐度、水压力的关系式均为试验统计得到经验公式，相对精度较低。

另外一种基于解析表达式，声速V=D/T的声速测量方式叫直接测量法。直接法声速测量是以测量某一固定距离D之间声波传播所需要的时间T为基础的。当声速的测量精度确定后,已知距离越大,对测时精度要求越低,所以通常是测量声波在已知距离内往返多次的时间，即用接收到的反射回波信号去触发发射电路,再发射下一个脉冲,这样不断地循环下去,以降低对测时精度的要求,这种方法被称为“环鸣法”。

传统的直接测量法声速仪都是基于“环鸣法”进行声速测量。“环鸣法”声速测量精度一般最高只能达到±0.2米/秒，已无法满足对高精度声速测量的需求，同时“环鸣法”由于需要多次循环，因此其测量速率相对较低，难以满足声速快速变化场合的测量应用。

发明内容

鉴于此，本实用新型公开了一种水中声速测量装置，该装置由机械结构和电子单元部分组成，其中机械结构部分由依次相连的超声反射板（101）、反射板支撑杆（102）、传感器安装板（104）、电子舱外壳（105）、连接器安装板（108）、水密连接器（109）以及安装于传感器安装板（104）上的超声换能器（103）和舱外温度传感器（107）组成；电子单元部分由依次相连的水密连接器（109）、电源系统（206）、通信接口电路（201）、微处理器（202）、高精度测时单元（203）、超声收发单元（204）、超声换能器（103）以及与微处理器（202）依次相连的温度测量单元（205）、舱内温度传感器（207）、舱外温度传感器（107）组成。

本实用新型所公开的一种水中声速测量装置，其反射板支撑杆（102）两端分别由紧固螺钉（106）固定在超声反射板（101）和传感器安装板（104）之间，并确保超声反射板（101）与传感器安装板（104）保持平行且相对距离为固定值。

本实用新型所公开的一种水中声速测量装置，其电源系统（206）由依次相连的电源保护电路（301）、低噪声隔离电源（302）、数字电路供电电源（303）、模拟电路供电电源（304）和功率放大器电源（305）组成；外部供电电源通过水密连接器（109）与电源保护电路（301）相连为设备供电。

本实用新型所公开的一种水中声速测量装置，其超声收发单元（204）的信号发射部分由依次相连的功率放大器（306）、发射匹配电路（307）、变压器耦合电路（308）和超声换能器（103）组成，将电信号转换成超声信号并辐射到水中；接收部分由依次相连的超声换能器（103）、变压器耦合电路（308）、接收限幅电路（309）、接收开关电路（301）组成，将超声反射板（101）反射的超声信号转换成电信号。

本实用新型所公开的一种水中声速测量装置，其高精度测时单元（203）由依次相连的高速门延迟计时电路（401）、高速动态存储器（402）、高位计数器（403）、计时后处理电路（404）。高精度测时单元（203）的测时工作由“STAR”信号触发开始，由“STOP”信号触发结束，“STOP”信号触发结束后高速动态存储器（402）数据作为低位计数器值，高位计数器（403）的计数结果作为高位计数器值分别传入计时后处理电路（404），并最终组合形成计时结果。