[发明专利]一种多波束海底浅地层剖面探测设备

摘要

本发明涉及的是一种多波束海底浅地层剖面探测设备。本发明包括干端和湿端，干端由发射模块和信号处理及显示模块构成，湿端由参量阵和矢量水听器构成。本发明基于FrFT技术设计频带重叠的LFM探测信号，利用小孔径的参量阵作为相控发射换能器，采用矢量水听器作为接收换能器，在提高系统带宽利用率的同时大大减小基阵的孔径。本发明由于能够发射频带重叠的多分量信号，使发射多波束的数量增加，系统带宽利用率和探测效率都得到了很大的提高，更适用于大面积的扫海探测；基阵孔径的减小使设备更加便携，具有更大的推广和应用价值。

主权项

一种多波束海底浅地层剖面探测设备，包括干端和湿端，干端由发射模块(12)和信号处理及显示模块(13)构成，湿端由参量阵(3)和矢量水听器(4)构成，其特征在于：发射模块(12)，用于生成编码的多分量线性调频信号并驱动参量阵(3)，由多分量信号源(1)和多通道发射机(2)构成；多分量信号源(1)，用于接收同步信号和控制指令，并根据控制指令，向多通道发射机(2)提供生成的N个频带重合的LFM信号分量，信号分量个数N由控制指令设置，同时向信号处理及显示模块(13)发送最优变换阶数p_opt、信号分量在分数阶傅立叶域u域的分布位置u₀、检测门限η；多通道发射机(2)，利用多分量信号源(1)提供的N个线性调频编码信号驱动参量阵(3)相控发射；参量阵(3)，将多通道发射机(2)产生的N个信号分量相控发射到N个不同的预探测方向上；矢量水听器(4)，同时接收N条测线上的多分量回波信号，并将接收到的多分量信号发送到信号处理及显示模块(13)；信号处理及显示模块(13)，实现多分量回波信号的提取与分离，处理得到各条测线的扫迹，并显示探测得到的N个浅地层剖面图；最优FrFT变换器(5)，根据多分量信号源(1)提供的最优变换阶数p_opt对接收的多分量回波信号作最优FrFT变换，将变换结果取模值发送至门限检测器(6)；门限检测器(6)，对最优FrFT变换器(5)发送的信号进行门限检测，选取过门限η的浅地层回波信号，并将过门限的信号发送至u域带通滤波器组(7)；u域带通滤波器组(7)，根据多分量信号源(1)提供的第i个信号分量在u域的分布位置u_i0，利用第i个带通滤波器对多分量回波信号进行u域带通滤波，在u域滤出第i个信号分量，实现所有N个信号分量在u域的提取与分离，并将提取的各信号分量发送至FrFT逆变换器(8)；FrFT逆变换器(8)，用于对u域带通滤波器组(7)滤出的各信号分量作‑p_opt阶的FrFT逆变换，得到各条测线的回波信号，并发送至拷贝相关器组(9)；拷贝相关器组(9)，用于对各条测线的回波信号序列作拷贝相关处理，得到各条测线上浅地层剖面的扫迹，并将N条扫迹发送至显示器(10)显示N个浅地层剖面图；显示器(10)，显示多波束海底浅地层剖面探测设备探测得到的N条测线上的浅地层剖面图以及控制信息及现场参数信息。