一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置制造方法及图纸

一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置，属于水听器技术领域。本发明专利技术包括光纤水听器阵、信号调理模块、采集预处理模块和信号处理存储装置；光纤水听器阵接收外部声源的水声信号，输出携带有外界声信息的信号进入信号调理模块，经信号调理模块调理后变成模拟电信号进入采集预处理模块，采集预处理模块对接收的模拟电信号进行模数转换变成数字电信号，并对数字电信号进行预处理，将预处理信息发送至信号处理存储装置；信号处理存储装置对接收的预处理信息进行存储，并作处理得到外界声波信号对应的距离和方位信息。本发明专利技术装置结构简单，预处理板卡无主从之分，便于安装调试；同时还具有良好的适用性、适应性和扩展性。

A synchronous signal acquisition and processing device based on fiber-optic hydrophone array

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置
本专利技术涉及一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置，属于水听器

技术介绍
中国不仅是陆地大国，也是海洋大国。开发和利用海洋，发展海洋经济和海洋事业，对我国经济发展和社会进步，具有十分重要的战略意义。实施海洋发展战略，建设海洋强国，关键是加强海洋科学研究和技术应用，提高海洋事业发展水平。由于电磁波和光波在海水中的传播衰减严重，至今为止，声波还是唯一能在海洋中进行中远距离传播的能量形式。目前的水下目标探测、定位及跟踪、水下通信、水下导航、目标识别、水下武器制导等技术大多以水声信号为主。水声定位技术在水声技术中扮演极为重要的角色，确定目标的存在和位置是水声技术中一个最重要且最基本的问题。水声定位技术是海洋开发和国防建设的关键技术，在声呐、雷达、海洋开发、资源探测、航海活动、地质勘探、精确制导等许多领域具有广泛的应用前景。水下声学定位是用水声设备确定水下载体或目标的方位和距离的技术，利用三个以上传声器构成的基阵接收声脉冲信号，测量到达时间或相位进行定位。目前常用的水下声学定位技术主要包括水听器基线阵和水听器阵列。在采用上述水下定位技术时，系统需具有同步信号采集功能，许多学者对信号同步采集进行研究并取得了一系列成果，但尚有不完善之处。例如传统的采用光缆同步技术完成多种参数传感器同步采集，这种方法在满足水声信号定位误差范围时，不仅增加硬件电路部分的连接复杂度，同时光缆部件内部引入了光电转换等有源器件，一定程度上增加了硬件所需空间；现有的采用时钟同步线的方式完成多采集板卡对水听器阵列信号的采集，这种方法使用的采集板卡无信号预处理功能，在传输带宽固定条件下，不适合水听器阵列的高速信号采集，此外，还需要专门设计外部时钟源为采集板卡提供时钟同步信号，同时高频时钟同步信号受到外界干扰会产生畸变，进而导致采集板卡之间时钟基准不一致。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置，装置结构简单，预处理板卡无主从之分，便于安装调试；同时还具有良好的适用性、适应性和扩展性。本专利技术的技术解决方案是：一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置，包括光纤水听器阵、信号调理模块、采集预处理模块和信号处理存储装置；光纤水听器阵接收外部声源的水声信号，输出携带有外界声信息的信号进入信号调理模块，经信号调理模块调理后变成模拟电信号进入采集预处理模块，采集预处理模块对接收的模拟电信号进行模数转换变成数字电信号，并对数字电信号进行预处理，将预处理信息发送至信号处理存储装置；信号处理存储装置对接收的预处理信息进行存储，并作处理得到外界声波信号对应的距离和方位信息。进一步地，还包括显示终端；所述显示终端与所述信号处理存储装置连接，用于接收并显示显示所述信号处理存储装置处理得到的外界声波信号对应的距离和方位信息。进一步地，还包括声速计、GPS终端和温盐深仪；所述声速计、GPS终端和温盐深仪与所述信号处理存储装置相连接；所述信号处理存储装置对所述采集预处理模块输入的预处理信息、所述声速计输入的声速信息、所述GPS终端输入的位置和时间信息、所述温盐深仪输入的温盐深信息进行封帧存储。进一步地，所述声速计用于测量所述光纤水听器阵工作水域的声速。进一步地，所述GPS终端用于测量所述光纤水听器阵工作水域的时间、经度、纬度和高度。进一步地，所述温盐深仪用于测量所述光纤水听器阵工作水域的温度、深度和盐度。进一步地，所述采集预处理模块包括多通道采集预处理主板卡和若干个多通道采集预处理从板卡；所述多通道采集预处理主板卡采用一分多的方式输出触发信号至若干个多通道采集预处理从板卡，若干个多通道采集预处理从板卡在接收到触发信号上升边沿时，经延时补偿，与多通道采集预处理主板卡同时实现同步信号采集。进一步地，所述光纤水听器阵为光纤水听器拖曳阵列或光纤水听器基线阵列。进一步地，所述信号调理模块对来自于所述光纤水听器阵的信号进行光电转换。进一步地，所述信号调理模块对来自于所述光纤水听器阵的信号进行增益控制、偏置控制和时延控制。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术设计的同步信号采集处理装置存储的声波信息中包括水听器工作水域的水文物理条件，如当时水域的声波传输速度、温度、深度和盐度，同时也包括声波信息获取的时间和全球位置坐标，有利于后续对数据进一步分析处理，同时也可以作为水文物理条件的备查数据库；(2)本专利技术设计的同步信号采集处理装置在工作时，多通道采集预处理主板卡和多通道采集预处理从板卡之间只有一条时钟触发信号线连接，无其它有源或无源器件，结构简单，并具有良好的扩展性；(3)本专利技术采用的多通道采集预处理主板卡和多通道采集预处理从板卡完全相同，主从之分只是形式标识，无需专门标识，现场安装调试方便快捷；(4)本专利技术采用的多通道采集预处理主板卡和多通道采集预处理从板卡均可以独立工作，无需硬件更改，具有良好的适应性。附图说明图1为本专利技术本专利技术实施例提供的一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。实施例：图1示出了本专利技术实施例提供的一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置。如图1所示，该一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置包括光纤水听器阵2、信号调理模块3、多通道采集预处理主板卡5、若干个多通道采集预处理从板卡6、采集预处理模块4和信号处理存储装置7。多通道采集预处理主板卡5和若干个多通道采集预处理从板卡6组成采集预处理模块4。具体实施时，多通道采集预处理主板卡5和多通道采集预处理从板卡6物理结构完全相同，并且只有一个预处理主板卡，其余均为预处理从板卡；主板卡和从板卡无本质区别，只属于术语形式上的标识，主板卡是指发出触发信号的预处理板卡，从板卡是指接收触发信号的预处理板卡；多通道采集预处理主板卡5和若干个多通道采集预处理从板卡6在安装时应满足电磁兼容特性，并具有良好的散热特性；多通道采集预处理主板卡5和若干个多通道采集预处理从板卡6需具有单独外部供电接口，满足独立工作时的供电使用要求。在外界声波信号作用下，光纤水听器阵2输出的携带有外界声信息的信号进入信号调理模块3，经信号调理模块3调理后变成模拟电信号进入采集预处理模块4，采集预处理模块4对接收的模拟电信号进行模数转换变成数字电信号，并对数字电信号进行预处理，预处理信息经采集预处理模块4进入信号处理存储装置7，信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置，其特征在于：包括光纤水听器阵(2)、信号调理模块(3)、采集预处理模块(4)和信号处理存储装置(7)；/n光纤水听器阵(2)接收外部声源(1)的水声信号，输出携带有外界声信息的信号进入信号调理模块(3)，经信号调理模块(3)调理后变成模拟电信号进入采集预处理模块(4)，采集预处理模块(4)对接收的模拟电信号进行模数转换变成数字电信号，并对数字电信号进行预处理，将预处理信息发送至信号处理存储装置(7)；/n信号处理存储装置(7)对接收的预处理信息进行存储，并作处理得到外界声波信号对应的距离和方位信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置，其特征在于：包括光纤水听器阵(2)、信号调理模块(3)、采集预处理模块(4)和信号处理存储装置(7)；
光纤水听器阵(2)接收外部声源(1)的水声信号，输出携带有外界声信息的信号进入信号调理模块(3)，经信号调理模块(3)调理后变成模拟电信号进入采集预处理模块(4)，采集预处理模块(4)对接收的模拟电信号进行模数转换变成数字电信号，并对数字电信号进行预处理，将预处理信息发送至信号处理存储装置(7)；
信号处理存储装置(7)对接收的预处理信息进行存储，并作处理得到外界声波信号对应的距离和方位信息。


2.根据权利要求书1所述的一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置，其特征在于：还包括显示终端(8)；所述显示终端(8)与所述信号处理存储装置(7)连接，用于接收并显示显示所述信号处理存储装置(7)处理得到的外界声波信号对应的距离和方位信息。


3.根据权利要求书1所述的一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置，其特征在于：还包括声速计(9)、GPS终端(10)和温盐深仪(11)；
所述声速计(9)、GPS终端(10)和温盐深仪(11)与所述信号处理存储装置(7)相连接；
所述信号处理存储装置(7)对所述采集预处理模块(4)输入的预处理信息、所述声速计(9)输入的声速信息、所述GPS终端(10)输入的位置和时间信息、所述温盐深仪(11)输入的温盐深信息进行封帧存储。


4.根据权利要求书3所述的一种基于光纤水听器阵的同步信号采集处理装置，其特征在于：所述声...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊鹏，赵晨，王学锋，张海岩，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11