[实用新型]一种激光反射感应式水下航行体测速系统

说明书

本实用新型公开了一种激光反射感应式水下航行体测速系统，包括：水上处理终端、计数器、水下处理模块、沿被测物行进方向依次等距布置的多个光电探头、设置在被测物上的反光机构；计数器与水上处理终端连接，水下处理模块通过脐带缆分别与计数器和水上处理终端连接，多个光电探头均与水下处理模块连接，该测速系统采用反射感应的方式，使结构更加简单，能够对大型被测目标物进行水下测速，并且成本低，测量准确度高，具有良好的稳定性和可靠性。

技术领域

本实用新型涉及水下测速技术领域，具体涉及一种激光反射感应式水下航行体测速系统。

背景技术

在各类运动目标的水下试验中，目标物的水下速度是一项重要参数。对目标物的水下速度进行测量，是评价其性能指标和试验成果的重要步骤。

目前水下测速方法较多，包括多普勒测速、惯性测速、电磁感应式、测速轮式、水下激光光幕靶式等。不同的水下测速方法根据使用情况，其准确度、便利性、适用范围和使用成本等方面各有优缺点。

a)多普勒测速：

应用声波的多普勒效应测速，是水下常用的测速方法。相关的应用如多普勒计程仪，利用发射的声波和接收的水底反射波之间的多普勒频移测量船舶相对于水底的航速和累计里程。应用多普勒测速原理测量目标物的水下速度，可将多普勒测速设备安装在被测目标上，随被测目标运动并接收固定物的回波；也可将多普勒测速设备安装在水下固定平台上，接收被测目标的回波。

多普勒测速需要良好的反射层。将水质点作为反射层时，需要水域环境相对稳定，否则会影响测量准确度。将被测目标作为反射层时，测量信噪比被测量精度都会有局限性。

b)惯性测速：

惯性测速采用惯性仪表作为主标准仪器，安装在被测目标上，随被测目标一同运动。惯性仪表通过测量被测目标的加速度，积分计算得到速度值。

由于惯性积分测速的原理，惯性仪表在长时间的运行过程中会累计测量误差，因此对测试时间有一定限制。

c)电磁感应式：

电磁感应测速是应用水流导体切割磁力线运动产生感应电动势的原理进行水下测速，如船上的电磁式计程仪，就是利用电磁感应测速原理。其优点是测速仪器结构简单，线性好。

电磁感应测速测得的速度为相对于水介质的速度，同样需要水域环境相对稳定，否则会影响测量准确度。

d)测速轮方式：

测速轮方式主要包括测速轮、测速码盘、脉冲传感器和速度处理器。测速轮与测速码盘同心安装，并与运行轨道接触。当被测目标向前运动时，测速码盘随测速轮仪器转动，激发脉冲传感器。最后由速度处理器根据测速轮的转速和轮径换算成运动速度。这种水下测速方案优点是结构简单和集成化程度高，并且相对独立，安装后对其他系统影响小。

测速轮方式缺点是速度测量准确度低，且只适用于沿固定轨道行进的被测目标。

以上惯性测速、电磁感应测速、测速轮方式、以及将水质点作为反射层的多普勒测速四种方法，都需要将数据采集和记录设备安装于被测目标上。对被测目标本身在质量和水动力特性等方面都会产生影响。

e)水下激光光幕靶式：

利用光电感应的原理，测量目标物到达不同位置时触发光电感应效应的时间，然后计算位置和时间的关系得到速度量。目前光电感应式水下测速一般利用水下激光光幕靶的方式，即激光准直光源发射光线(光幕)穿过水介质被光电接收靶接收，当被测目标物穿过光幕区间时产生区截信号。

水下激光光幕靶式只适用于测量小体积目标物，对于大体积或大行程被测目标，若不降低测量准确度，光幕靶测速的成本会大幅增加。

实用新型内容