一种多波束测深仪接收换能器性能检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多波束测深仪接收换能器性能检测装置，其包括：供电单元，用于整个装置供电；串口通讯单元，用于接收串口命令并将其传输给处理器，处理器分别与选通单元、增益控制单元相连，并发送命令对其进行控制；选通单元分别与多波束接收换能器、运放单元相连，并根据接收的处理器命令选择一次待放大信号给运放单元；多波束接收换能器与选通单元连接，用于将接收到的超声波信号转为电信号；增益控制单元与运放单元相连，根据处理器命令输出一个稳定的电压给运放单元，从而控制其增益；运放单元与测量单元相连，将待放大信号进行放大，从而提供给测量单元进行测量。本发明专利技术不但节省测量时间，还节省人力和财力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海洋探测领域，具体涉及一种多波束测深仪接收换能器性能检测装置。
技术介绍
随着科技的发展，人们对占地球表面积70％以上的海洋和江河湖泊的开发越来越关注，多波束测深仪作为当今海洋开发领域关键设备之一，一次测量能给出与航行方向垂直的垂面内几十个甚至上百个海底被测点的水深值，或者一条一定宽度的全覆盖水深条带，而且，它能准确地、快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化，从而可以比较精细地描绘出海底地形地貌的精准特征，其发展和运用得到很多海洋大国的高度重视。多波束测深仪采用“T”形布置的发射、接收阵结构。发射阵沿船航行方向布置，形成纵向较窄横向较宽的发射波束，形成一个测量条带。接收阵则横向布置，通过接收波束形成处理，形成许多横向较窄而纵向较宽的波束，接收波束和发射波束相交形成许多测量点(俗称脚印)，最后利用各个脚印回波的到达时间与角度计算出整个测量的深度值。所谓接收波束形成是指通过对接收换能器各阵元的输出信号进行相位补偿处理(通常窄带情况下是对各阵元数据进行幅度加权、延时、求和等)，使得某一方向信号入射时各路阵元输出数据实现同向相加，使基阵输出达到最大。如果接收换能器各阵元性能差异较大，则进行相位补偿处理比较复杂，波束形成效果较差，影响测量效果。如果接收换能器各阵元性能差异较小，则可以通过相位补偿使得波束形成效果更好。所以，接收换能器各阵元性能比如相位、幅度的检测>对于多波束测深仪的测量结果起着至关重要的作用。在多波束测深仪中，接收换能器的阵元通常有几十路甚至上百路，每路阵元的输出都是独立输出。由于换能器输出信号较小，所以进行检测时要先将信号通过运放单元(功能为信号进行放大)后检测。如果要对接收换能器的每一个阵元性能进行测量，则至少需要几十对线。由于接收换能器的性能检测需要在消声水池中放到水下进行，需要将接收换能器通过结构件进行水密，通过水密电缆将信号传输出来，一般采用多波束测深仪的结构件和水密电缆。如果直接通过水密电缆进行测量，由于电缆芯数比较有限，则每次只能测量几组阵元性能，在测量完后需要将结构件打开，重新接线后再测量另几组阵元的性能。这样测量比较复杂，多次拆装后多波束结构和水密接插件基本上不能用在正式产品中，另外拆装时包括了结构件的拆装及测量夹具的拆装，需要耗费大量的时间和人力，同时由于消声水池比较稀少，测量费用较高，耗费大量的时间即意味着测量成本的增加。故需要一种接收换能器检测装置能够既经济又有效地解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了解决
技术介绍
提出的问题，本专利技术提供了一种多波束测深仪接收换能器性能检测装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多波束测深仪接收换能器性能检测装置，其包括供电单元、串口通讯单元、处理器、选通单元、多波束接收换能器、增益控制单元、运放单元以及测量单元；供电单元，用于给装置供电；串口通讯单元与处理器相连，用于接收串口命令并将其传输给处理器；处理器分别与选通单元、增益控制单元相连，并发送命令给选通单元和增益控制单元进行控制；选通单元分别与多波束接收换能器、运放单元相连，并根据接收到的处理器命令从M路阵元中选择N路作为一次待放大信号传输给运放单元；多波束接收换能器与选通单元连接，用于将接收到的超声波信号转为电信号；增益控制单元与运放单元相连，根据处理器命令来输出稳定的电压给所述运放单元，进而控制所述运放单元的增益；运放单元与测量单元相连，将选通单元传输的一次待放大信号进行放大。测量单元，用于对经运放单元放大后的信号进行进行测量。进一步地，选通单元由模拟开关组成，其根据多波束接收换能器的阵元数目分配匹配的模拟开关数目，并通过每个模拟开关之间的组合完成一次待放大信号的输出。进一步地，运放单元的增益由增益控制单元的输出电压控制，即：G(dB)＝-40Vctr-40其中，G为运放单元的增益，Vctr为增益控制单元的输出电压值。进一步地，增益控制单元包括电压跟随器，电压跟随器的输出电压由下列公式计算：VOUT=Vdd×(D4096)×(R9+R8R9)-Vref×(R8R9)]]>其中，Vref是基准元电压，Vdd为电源电压，R8、R9为电阻，增益控制单元通过无符号字符a值对串口命令中的16位数据的高8位进行保存，无符号字符b值对串口命令中的16位数据的低8位数据保存，并通过取得a值中低4位数值，与b值构成了12位的D值。进一步地，测量单元包括至少对N路信号幅度以及相位的测量。本专利技术的有益效果是，采用该装置极大地简化了接收换能器性能的检测过程，在较少的时间内能够完成多路阵元的检测，既节省了时间又人力和财力。附图说明图1是本专利技术的多波束测深仪接收换能器性能检测装置框图。图2是本专利技术的供电单元原理图。图3是本专利技术的处理器内部程序流程图。图4是本专利技术选通单元的模拟开关原理图。图5是本专利技术选通单元工作示意图。图6是本专利技术增益控制单元原理图。图7是本专利技术增益控制单元的操作时序图。图8是本专利技术运放单元原理图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示，本专利技术所述多波束测深仪接收换能器性能检测装置包括：供电单元、串口通讯单元、处理器、选通单元、增益控制单元、运放单元、多波束接收换能器以及测量单元。供电单元，用来给整个装置供电；串口通讯单元，用来接收串口命令并将其传输给处理器，处理器分别与选通单元、增益控制单元相连接，并发送命令对选通单元和增益控制单元进行控制；选通单元分别与多波束接收换能器、运放单元相连接，并根据接收到的处理器命令从M路阵元中选择N路作为一次待放大信号传输给运放单元，其中，M、N均可以由用户根据实际情况进行设定；多波束接收换能器与选通单元连接，用于将接收到的超声波信号转为电信号；增益控制单元与运放单元相连接，根据处理器命令来输出一个稳定的电压给运放单元，从而控制运放单元的增益；运放单元与测量单元相连接，将选择的待放大信号进行放大，从而提供给测量单元对其阵元性能(包括但不仅限于相位、幅度)进行测量。下面结合具体实施例对本专利技术所述多波束测深仪接收换能器性能检测装置的各个单元进行详细说明。在本实施例中，M设定为80，N设定为2，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波束测深仪接收换能器性能检测装置，其特征在于，所述装置包括供电单元、串口通讯单元、处理器、选通单元、多波束接收换能器、增益控制单元、运放单元以及测量单元；所述供电单元，用于给所述装置供电；所述串口通讯单元与所述处理器相连，用于接收串口命令并将其传输给所述处理器；所述处理器分别与所述选通单元、所述增益控制单元相连，并发送命令给所述选通单元和所述增益控制单元进行控制；所述选通单元分别与所述多波束接收换能器、所述运放单元相连，并根据接收到的所述处理器命令从M路阵元中选择N路作为一次待放大信号传输给所述运放单元；所述多波束接收换能器与所述选通单元连接，用于将接收到的超声波信号转为电信号；所述增益控制单元与运放单元相连，根据处理器命令来输出稳定的电压给所述运放单元，进而控制所述运放单元的增益；所述运放单元与所述测量单元相连，将所述选通单元传输的一次待放大信号进行放大；所述测量单元，用于对经所述运放单元放大后的信号进行进行测量。

【技术特征摘要】
1.一种多波束测深仪接收换能器性能检测装置，其特征在于，所述装置包括
供电单元、串口通讯单元、处理器、选通单元、多波束接收换能器、增益控制单
元、运放单元以及测量单元；
所述供电单元，用于给所述装置供电；
所述串口通讯单元与所述处理器相连，用于接收串口命令并将其传输给所述
处理器；
所述处理器分别与所述选通单元、所述增益控制单元相连，并发送命令给所
述选通单元和所述增益控制单元进行控制；
所述选通单元分别与所述多波束接收换能器、所述运放单元相连，并根据接
收到的所述处理器命令从M路阵元中选择N路作为一次待放大信号传输给所述
运放单元；
所述多波束接收换能器与所述选通单元连接，用于将接收到的超声波信号转
为电信号；
所述增益控制单元与运放单元相连，根据处理器命令来输出稳定的电压给所
述运放单元，进而控制所述运放单元的增益；
所述运放单元与所述测量单元相连，将所述选通单元传输的一次待放大信号
进行放大；
所述测量单元，用于对经所述运放单元放大后的信号进行进行测量。
2.根据权利要求1所述的多波束测深仪接收换能器性能检测装置，其特征在
于，所述选通单元由模拟开关组成，其根据所述多波束接收换能器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓红勇，
申请(专利权)人：无锡市海鹰加科海洋技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32