一种矢量水听器特性多功能测量系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种矢量水听器特性多功能测量系统及其测量方法，包括用户交互终端和数据处理系统，所述用户交互终端与数据处理系统实现双向电性连接，且数据处理系统与联网大数据库实现双向连接，本发明专利技术涉及水下测量系统技术领域。该矢量水听器特性多功能测量系统及其测量方法，可实现通过对测量系统进行优化，自动剔除干扰波纹，很好的达到了提高矢量水听器测量精度的目的，使测量系统避免受到虚假波纹和干涉波纹的干扰，从而保证了会测量系统对声源测量的准确性，大大丰富了测量系统的功能，可实现对多个矢量水听器测量的多组声源数据进行多单元分配解析处理，加快数据处理速度，从而大大方便了测量人员的测量工作。

A multi-function measurement system of vector hydrophone characteristics and its measurement method

【技术实现步骤摘要】
一种矢量水听器特性多功能测量系统及其测量方法
本专利技术涉及水下测量系统
，具体为一种矢量水听器特性多功能测量系统及其测量方法。
技术介绍
矢量水听器是接收换能器的一种，在水声领域，通常将传感器称为换能器，接收换能器主要包括标量传感器和矢量传感器，也叫标量水听器和矢量水听器，在声场测量中，传统的方法是采用标量水听器（声压水听器），只能测量声场中的标量参数，矢量水听器可测量声场中的矢量参数，它的应用有助于获得声场的矢量信息，对声纳设备的功能扩展具有极为关键的意义，随着对水声科学研究的不断深入，在探测过程中对声呐系统的性能要求也越来越高，这就促进了矢量水听器这种新型水听器的研制及应用，矢量水听器可以同时共点地测量水下声场、得到多种声场信息和获得低频声场信号，因此被广泛地应用于科研实践等场合，三维压电同振式矢量水听器具有灵敏度高、指向性对称性好、分辨率高等优点，其应用更为广泛。参考中国专利申请号为CN201811110026.6的基于矢量水听器的结构辐射声功率插入损失的测量方法，能够减小现有大型压力消声水罐中结构辐射声功率测量时界面对测试结果的影响，同时，能够自动完成结构辐射声功率插入损失的测量工作，然而，该专利存在以下缺陷：1）、测量精度低，易受到虚假波纹和干涉波纹的干扰，当水体中出现两个或两个以上的声源时，其产生的波纹交织在一起会产生虚假波纹，当矢量水听器接收到虚假波纹时，会对声源的测量造成严重的干扰，不能实现通过对测量系统进行优化，自动剔除干扰波纹，无法达到提高矢量水听器测量精度的目的。2）、数据处理较慢，当多个矢量水听器同时进行测量使用时，测量系统会出现数据处理卡顿的情况，不能实现对多个矢量水听器测量的多组声源数据进行多单元分配解析处理，无法达到通过多数据同时处理，来节省数据处理时间的目的，从而给测量人员的测量工作带来极大的不便。3）、功能较为单一，只能实现单一的数据测量采集，不能实现对测量大数据进行整合分析、声源的定位以及无线传输监控，无法实现通过丰富矢量水听器测量系统，来方便测量人员能够更好更快的进行水声数据的测量和采集。
技术实现思路
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种矢量水听器特性多功能测量系统及其测量方法，解决了现有的测量系统测量精度低，易受到虚假波纹和干涉波纹的干扰，数据处理较慢，当多个矢量水听器同时进行测量使用时，测量系统会出现数据处理卡顿的情况，且功能较为单一，只能实现单一数据测量采集的问题。（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种矢量水听器特性多功能测量系统，包括用户交互终端和数据处理系统，所述用户交互终端与数据处理系统实现双向电性连接，且数据处理系统与联网大数据库实现双向连接，所述数据处理系统通过应用端无线通讯模块与远程控制终端实现无线双向连接，且数据处理系统通过测量端无线通讯模块与水声特征数据测量单元实现无线双向连接，所述数据处理系统包括系统后台服务器、数据分配单元、数据解析单元、数据关联性处理单元、数据对比分析单元和综合管理单元，所述系统后台服务器分别与数据分配单元、数据解析单元、数据关联性处理单元、数据对比分析单元和综合管理单元实现双向电性连接。所述数据关联性处理单元包括微处理模块、数据提取模块、数据编码模块、数据包分析模块、数据分类差值处理单元、声压差值分析模块、振速差值分析模块、振动加速度分析模块和特征差值整合模块。所述数据对比分析单元包括标准差值数据提取模块、整合差值数据提取模块、差值对比模块、干扰声源识别模块和干扰声源剔除模块。优选的，所述微处理模块分别与数据提取模块、数据编码模块、数据包分析模块、数据分类差值处理单元、声压差值分析模块、振速差值分析模块、振动加速度分析模块和特征差值整合模块实现双向电性连接。优选的，所述数据提取模块的输出端与数据编码模块的输入端电性连接，且数据编码模块的输出端与数据包分析模块的输入端电性连接，所述数据包分析模块的输出端与数据分类差值处理单元的输入端电性连接。优选的，所述数据分类差值处理单元包括声压特征求差模块、振速特征求差模块和振动加速度特征求差模块。优选的，所述标准差值数据提取模块和整合差值数据提取模块的输出端与差值对比模块的输入端电性连接，且差值对比模块的输出端与干扰声源识别模块的输入端电性连接，所述干扰声源识别模块的输出端与干扰声源剔除模块的输入端电性连接。优选的，所述数据分配单元的输出端与数据解析单元的输入端电性连接，且数据分配单元是由n个测量数据包组成，所述数据解析单元是由n个数据解析模块组成。优选的，所述水声特征数据测量单元是由n个矢量水听器测量模块组成，且矢量水听器测量模块包括声压特征测量模块、振速特征测量模块和振动加速度特征测量模块。优选的，所述综合管理单元包括振源数据整合模块、振源三维定位模块、无线通讯滤波模块和系统安全防护模块。本专利技术还公开了一种矢量水听器特性多功能测量系统的测量方法，具体包括以下步骤：S1、水声数据的测量：首先通过水声特征数据测量单元内的各矢量水听器测量模块对待测水体内的声源水波数据进行测量，通过矢量水听器测量模块内的声压特征测量模块、振速特征测量模块和振动加速度特征测量模块分别测量水体振动的声压特征、振速特征以及振动加速度特征，并将测量的各特征数据信息通过测量端无线通讯模块传送至数据处理系统内；S2、数据分配及解析处理：数据处理系统内的系统后台服务器会控制数据分配单元将步骤S1测量的各声源信息数据分别分配到单个测量数据包中，完成分类排序，然后通过数据解析单元中的数据解析模块对与之相对应的测量数据包进行数据格式解码转换处理，并将处理后的数据发送至数据关联性处理单元内；S3、数据关联性处理：数据关联性处理单元内的微处理模块控制数据提取模块提取从步骤S2解析后的测量数据，并将提取的数据传送至数据包编码模块内将每个数据包对应一个地址编码进行编辑，然后通过数据包拆分模块将将每个数据包拆分成声压特征、振速特征以及振动加速度特征的三个子数据，并将拆分后的数据传送至数据分类差值处理单元内，通过其内部的声压特征求差模块、振速特征求差模块和振动加速度特征求差模块分别对声压特征、振速特征以及振动加速度特征与测量标尺值进行求差处理，然后分别通过声压差值分析模块、振速差值分析模块和振动加速度分析模块对声压特征、振速特征以及振动加速度特征的差值进行分析，并通过特征差值整合模块进行差值整合处理；S4、数据对比分析处理：之后系统后台服务器控制数据对比单元内的标准差值数据提取模块向联网大数据库模块内提取标准差值数据，并通过整合差值数据提取模块将步骤S3整合处理后的特征差值数据提取出来，然后分别将提取的标准差值和整合差值均导入差值对比模块内进行比较，判断是否低于标准差值范围，若低于标准差值，则通过干扰声源识别模块判定为干扰声源，并通过振源三维定位模块锁定干扰振源，之后通过干扰声源提取模块将干扰声源剔除出系统；S5、数据的显示：系统后台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矢量水听器特性多功能测量系统，包括用户交互终端（1）和数据处理系统（2），所述用户交互终端（1）与数据处理系统（2）实现双向电性连接，且数据处理系统（2）与联网大数据库（3）实现双向连接，所述数据处理系统（2）通过应用端无线通讯模块（4）与远程控制终端（5）实现无线双向连接，且数据处理系统（2）通过测量端无线通讯模块（6）与水声特征数据测量单元（7）实现无线双向连接，其特征在于：所述数据处理系统（2）包括系统后台服务器（21）、数据分配单元（22）、数据解析单元（23）、数据关联性处理单元（24）、数据对比分析单元（25）和综合管理单元（26），所述系统后台服务器（21）分别与数据分配单元（22）、数据解析单元（23）、数据关联性处理单元（24）、数据对比分析单元（25）和综合管理单元（26）实现双向电性连接；/n所述数据关联性处理单元（24）包括微处理模块（241）、数据提取模块（242）、数据编码模块（243）、数据包分析模块（244）、数据分类差值处理单元（245）、声压差值分析模块（246）、振速差值分析模块（247）、振动加速度分析模块（248）和特征差值整合模块（249）；/n所述数据对比分析单元（25）包括标准差值数据提取模块（251）、整合差值数据提取模块（252）、差值对比模块（253）、干扰声源识别模块（254）和干扰声源剔除模块（255）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种矢量水听器特性多功能测量系统，包括用户交互终端（1）和数据处理系统（2），所述用户交互终端（1）与数据处理系统（2）实现双向电性连接，且数据处理系统（2）与联网大数据库（3）实现双向连接，所述数据处理系统（2）通过应用端无线通讯模块（4）与远程控制终端（5）实现无线双向连接，且数据处理系统（2）通过测量端无线通讯模块（6）与水声特征数据测量单元（7）实现无线双向连接，其特征在于：所述数据处理系统（2）包括系统后台服务器（21）、数据分配单元（22）、数据解析单元（23）、数据关联性处理单元（24）、数据对比分析单元（25）和综合管理单元（26），所述系统后台服务器（21）分别与数据分配单元（22）、数据解析单元（23）、数据关联性处理单元（24）、数据对比分析单元（25）和综合管理单元（26）实现双向电性连接；
所述数据关联性处理单元（24）包括微处理模块（241）、数据提取模块（242）、数据编码模块（243）、数据包分析模块（244）、数据分类差值处理单元（245）、声压差值分析模块（246）、振速差值分析模块（247）、振动加速度分析模块（248）和特征差值整合模块（249）；
所述数据对比分析单元（25）包括标准差值数据提取模块（251）、整合差值数据提取模块（252）、差值对比模块（253）、干扰声源识别模块（254）和干扰声源剔除模块（255）。


2.根据权利要求1所述的一种矢量水听器特性多功能测量系统，其特征在于：所述微处理模块（241）分别与数据提取模块（242）、数据编码模块（243）、数据包分析模块（244）、数据分类差值处理单元（245）、声压差值分析模块（246）、振速差值分析模块（247）、振动加速度分析模块（248）和特征差值整合模块（249）实现双向电性连接。


3.根据权利要求2所述的一种矢量水听器特性多功能测量系统，其特征在于：所述数据提取模块（242）的输出端与数据编码模块（243）的输入端电性连接，且数据编码模块（243）的输出端与数据包分析模块（244）的输入端电性连接，所述数据包分析模块（244）的输出端与数据分类差值处理单元（245）的输入端电性连接。


4.根据权利要求2所述的一种矢量水听器特性多功能测量系统，其特征在于：所述数据分类差值处理单元（245）包括声压特征求差模块（2451）、振速特征求差模块（2452）和振动加速度特征求差模块（2453）。


5.根据权利要求1所述的一种矢量水听器特性多功能测量系统，其特征在于：所述标准差值数据提取模块（251）和整合差值数据提取模块（252）的输出端与差值对比模块（253）的输入端电性连接，且差值对比模块（253）的输出端与干扰声源识别模块（254）的输入端电性连接，所述干扰声源识别模块（254）的输出端与干扰声源剔除模块（255）的输入端电性连接。


6.根据权利要求1所述的一种矢量水听器特性多功能测量系统，其特征在于：所述数据分配单元（22）的输出端与数据解析单元（23）的输入端电性连接，且数据分配单元（22）是由n个测量数据包组成，所述数据解析单元（23）是由n个数据解析模块组成。


7.根据权利要求1所述的一种矢量水听器特性多功能测量系统，其特征在于：所述水声特征数据测量单元（7）是由n个矢量水听器测量模块（71）组成，且矢量水听器测量模块（71）包括声压特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐维，钱飞，
申请(专利权)人：杭州仁牧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33