[发明专利]一种自容式多通道瞬态噪声测量系统

说明书

本发明公开一种自容式多通道瞬态噪声测量系统，组成如下：硬件平台主要由水听器、信号调理单元、控制与数据存储单元、供电单元、USB分配器、锂电池组和密封壳体组成，其中，信号调理单元包括信号调理模块；控制与数据存储单元包括模数转换模块、数字控制模块以及SD卡存储与读取模块。控制软件包括供电单元嵌入式控制软件和控制与数据存储单元嵌入式控制软件。噪声特性分析软件通过对发射噪声系统采集的实测数据进行分析，获取发射瞬态噪声的特性。采用本发明提供的噪声测量系统采集水下瞬态噪声，获取各型高速水下航行体的水下瞬态噪声特性，可为水下声学测量装备频段选择、发射噪声控制、水下安全作战等方面提供重要理论依据和技术支撑。

技术领域

本发明涉及海洋技术领域，尤其涉及水声工程和声纳技术，具体为一种自容式多通道瞬态噪声测量系统。

背景技术

水下高速航行体的发射瞬态噪声与潜艇航行、海洋环境及其它目标产生的噪声相比，具有明显的特征，其持续时间极短、频带较宽，具有突发性、随机性，在低频段能量较大，能够在水下远距离传播。其产生机理是在一个密闭空间里发生爆炸瞬间产生的高压气体将水下高速航行体推出，因为爆炸发生在内部密闭腔体内，产生的巨大噪声信号由外壳的震动传出体外，一部分噪声通过高压气体传出，与体外自噪声、流噪声等混叠而成为了发射平台周围复杂的水下瞬态噪声，持续时间从发射时刻起延续几秒。

由于水下发射瞬态噪声信号持续时间非常短，瞬间产生高辐射声能量，布设在测量平台周边上的声学测量装备不可避免受到噪声冲击，就会影响到这些装备测量精度和使用性能。如何降低发射噪声对测量声学装备的影响就变成亟待需要关注和解决的难题。由于低频段的发射噪声能够在水下远距离传播，所以发射噪声也是影响潜艇隐蔽发射的重要因素，进而对武器攻击效果及潜艇生存能力产生重大影响。

一直以来，由于工作环境恶劣、试验成本高、数据采集困难等不利因素，导致各水声科研单位在对水下发射原始瞬态噪声信号采集上一直是缺乏的，对于水下瞬态噪声特性也缺乏足够的认识。虽然研究机构开发了一些噪声数据监测记录设备，但是通用性不高，像专利“一种海洋环境噪声测量系统”，只是用于检测海洋环境噪声，无法针对水下发射瞬态噪声的特点来满足测量水下发射瞬态噪声的需求。因此研制一款成本较低，使用方便灵活的水下瞬态噪声测量系统就具有十分重要的意义。

发明内容

鉴于上述背景技术存在的不足，本发明提出一种自容式多通道水下瞬态信号测量系统，用来测量水下发射瞬态水声信号。为使测量系统能随时使用，本系统具有体积小、重量轻、功耗低、容量大，配置灵活、使用方便、易于布放、适应动态范围大，测量频带范围宽、成本相对低等特点。系统主要功能有：不需艇电，自带电源，独立工作；多通道记录，记录起始时间可设定；信号采集电路各通道带宽和增益可调等。本发明的噪声测量系统在设定的时间段内能完整存储原始水下瞬态声信号数据，以供后期进一步分析及数据积累之用。

本发明的技术方案：

一种自容式多通道瞬态噪声测量系统，包括硬件平台、控制软件和噪声特性分析软件。所述的硬件平台主要由水听器、信号调理单元、控制与数据存储单元、供电单元、USB分配器、锂电池组和密封壳体组成，其中，信号调理单元包括信号调理模块；控制与数据存储单元包括模数转换模块、数字控制模块以及SD卡存储与读取模块。所述的控制软件包括供电单元嵌入式控制软件和控制与数据存储单元嵌入式控制软件。所述的噪声特性分析软件通过对发射噪声系统采集的实测数据进行分析，获取发射瞬态噪声的特性。

所述信号调理模块前级为低噪声运算放大器，中级为增益控制和滤波电路；信号调理模块将水听器接收到的微弱声压信号进行滤波和放大，输出适合模数转换模块输入范围的信号。