宽覆盖高精度浅海多波束测深仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种宽覆盖高精度浅海多波束测深仪，涉及声纳设计技术领域，主要包括基阵，基阵包括发射阵和接收阵，基阵内部形成空腔，电子舱设置在基阵的空腔内，基阵顶部设置综合水密电缆用于连接电子舱并将电子舱内的数据传输至信号处理计算机。本实用新型专利技术的有益效果为：实现了基阵边缘波束比中心波束增益提升15dB的效果，不仅大幅削弱了中心波束正入射海底强的混响，还极大地提升了覆盖宽度；实现各波达方位上接收孔径的近似均匀分布，改善了水平维条带上波束分辨率的均匀性；提升了在大覆盖角波达方位上的有效孔径，确保高精度探测性能；采用内嵌式显控与信号处理软件框架，接轨国际通用多波束数据协议，提升设备集成度与通用性。

【技术实现步骤摘要】
宽覆盖高精度浅海多波束测深仪
本技术涉及声纳设计技术的领域，具体涉及一种宽覆盖高精度浅海多波束测深仪。
技术介绍
多波束测深仪是一种利用多波束回声信号测量、绘制海底地形和水深的装置。当前，国内多波束市场基本被国外产品占据，其中适用于浅海测深的典型主流产品主要有Sonic2024(美国R2SONIC公司)、Seabat8125(丹麦TeledyneRESON公司)、EM3002(挪威KongsbergMaritime公司)等，国内有一些尚未成熟的多波束产品，大多模仿国外设计。换能器基阵设计方面，Sonic2024、Seabat7125均采用常规“T型”基阵架构，发射阵、接收阵分离式设计，发射阵皆采用半圆柱型，接收阵则皆为直线型；EM3002采用“V型”基阵架构，发射接收阵一体设计，皆采用平面型。电子部分及软件方面，Sonic2024将预处理电路、发射电路及信号处理软硬件尽数置于基阵空腔内，干端为接口单元与显示控制单元；Seabat7125和EM3002则只将预处理电路与发射电路置于基阵空腔内，干端为信号处理单元、接口单元与显示控制单元。从基阵总体设计角度来看，不论是“T型”基阵架构还是“V型”基阵架构，均存在中心波束混响严重，水平维条带波束分辨率不均匀，大覆盖角边缘波束精度低等严重制约浅海多波束测深仪宽覆盖、高精度性能的核心问题，而这些缺陷若试图通过信号处理方法进行改善，则不但收效甚微，而且代价巨大；从设备使用成本角度来看，将包含信号处理硬件在内的绝大部分电子单元置于湿端，虽然使干端显得十分简便，但由于湿端受安装与适用环境影响，使其在船只停靠、设备吊放时存在较大安全隐患，尤其对于国内用户，一旦湿端碰撞受损，只能整体返厂，高额的维修经费和漫长的送修周期将成为巨大的困扰。为进一步提高浅海多波束声纳宽覆盖与高精度的核心探测性能，从根本上解决中心波束混响强、水平维条带波束分辨率不均匀、大覆盖角边缘波束精度低等问题，一种宽覆盖高精度浅海多波束声呐系统。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种宽覆盖高精度浅海多波束测深仪，有效解决了中心波束正入射海底强混响严重、水平维条带波束分辨率不均匀、大覆盖角边缘波束精度低、维护维修成本大等几个方面的问题。本技术的目的是通过如下技术方案来完成的：这种宽覆盖高精度浅海多波束测深仪，主要包括基阵，所述基阵由辐射面均为“U”状抛物线型的发射阵和接收阵组成，所述发射阵和接收阵均由若干内部中空的基阵单元串联组成，并在基阵内部形成空腔，在基阵两端安装密封板通过定位螺栓将发射阵、接收阵串联固定，电子舱通过设置在空腔底部的导轨推入空腔内，并卡在密封板上，基阵顶部设置综合水密电缆用于连接电子舱并将电子舱内的数据传输至信号处理计算机；所述密封板外侧通过密封圈密封并用螺钉与盖板固定，所述基阵两侧的盖板外侧安装前后导流罩，基阵顶部设置吊臂法兰。进一步讲，所述基阵单元包括装有陶瓷颗粒的定位骨架，定位骨架上灌注去耦层和匹配层，并盖装环氧板，若干基阵单元通过定位螺栓串联分别形成发射阵和接收阵。进一步讲，所述综合水密电缆外周包围设置有电缆头导流套。进一步讲，所述电子舱内装有用于波形产生、功率放大、前置预处理、采集传输、时钟同步的功能单元模块。本技术的有益效果为：1、实现了基阵边缘波束比中心波束增益提升15dB的效果，不仅大幅削弱了中心波束正入射海底强的混响，还极大地提升了覆盖宽度；实现各波达方位上接收孔径的近似均匀分布，改善了水平维条带上波束分辨率的均匀性；提升了在大覆盖角波达方位上的有效孔径，获取了可观的分辨率增益，确保了高精度探测性能；2、各功能单元模块化设计与按功能部件分类为基础的维修保障体系的建立，大幅降低了用户使用和维护成本；3、内嵌式显控与信号处理软件框架，接轨国际通用多波束数据协议，不仅大幅降低了研制成本，还有效提升了设备集成度与通用性。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的结构分解示意图。图3为基体1的结构示意图。图4为基阵单元的结构示意图。图5为发射阵的结构示意图。图6为接收阵的结构示意图。图7为电子舱内功能单元模块的流程框图。图8为超线程并行编程技术流程图。附图标记说明：基阵1、发射阵1-2、接收阵1-3、基阵单元1-4、空腔1-5、密封板1-6、导轨1-7、陶瓷颗粒1-8、定位骨架1-9、去耦层1-10、匹配层1-11、环氧板1-12、前后导流罩2、信号处理计算机3、吊臂法兰4、电缆头导流套5、综合水密电缆6、电子舱7、盖板8。具体实施方式下面将结合附图对本技术做详细的介绍：实施例：依据所需工作频率、基元数目、尺寸控制、水平维各覆盖方位波束指向性等需求确定基阵1线形，选用抛物线阵形其中x表示基阵的横坐标，y表示基阵的纵坐标，A表示阵形参数，决定了基阵的纵横比例关系，如图4所示；为有效利用空间，将波形产生、功率放大、前置预处理、采集传输、时钟同步等功能单元就近布置在电子舱7内，有效减少传输路径，将干扰的引入可能降到最低，同时各功能单元独立设计，实现模块化装载，功能单元模块的流程图如图7所示；以普通多核计算机(即信号处理计算机3)为平台，建立内嵌式显控与信号处理软件框架，采用超线程并行编程技术，实现实时信号处理算法、显示控制、各传感器接口、数据记录一体化集成，实现了在低成本框架下的80Mbps数据传输、显控与实时信号处理，超线程并行编程技术流程图如图8所示。如附图1、2所示，这种宽覆盖高精度浅海多波束测深仪，主要包括基阵1，所述基阵1由辐射面均为“U”状抛物线型的发射阵1-2和接收阵1-3组成，所述发射阵1-2和接收阵1-3均由若干内部中空的基阵单元1-4串联组成，并在基阵1内部形成空腔1-5，在基阵1两端安装密封板1-6通过定位螺栓将发射阵1-2、接收阵1-3串联固定，电子舱7通过设置在空腔1-5底部的导轨1-7推入空腔1-5内，并卡在密封板1-6上，基阵1顶部设置综合水密电缆6用于连接电子舱7并将电子舱7内的数据传输至信号处理计算机3；所述密封板1-6外侧通过密封圈密封并用螺钉与盖板8固定，所述基阵1两侧的盖板8外侧安装前后导流罩2，基阵1顶部设置吊臂法兰4；所述基阵单元1-4包括装有陶瓷颗粒1-8的定位骨架1-9，定位骨架1-9上灌注去耦层1-10和匹配层1-11，并盖装环氧板1-12，若干基阵单元1-4通过定位螺栓串联分别形成发射阵1-2和接收阵1-3；所述电子舱7内装有用于波形产生、功率放大、前置预处理、采集传输、时钟同步的功能单元模块。作为优选，所述综合水密电缆6外周包围设置有电缆头导流套5，降低水流干扰。本实例通过搭建一个实用高效的声呐系统，实现了基阵边缘波束比中心波束增益提升15dB的效果，极大地提升了覆盖宽度，提升了在大覆盖角波达方位上的有效孔径，获取了可观的分辨率增益，确保了高精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽覆盖高精度浅海多波束测深仪，其特征在于：主要包括基阵(1)，所述基阵(1)由辐射面均为“U”状抛物线型的发射阵(1-2)和接收阵(1-3)组成，所述发射阵(1-2)和接收阵(1-3)均由若干内部中空的基阵单元(1-4)串联组成，并在基阵(1)内部形成空腔(1-5)，在基阵(1)两端安装密封板(1-6)通过定位螺栓将发射阵(1-2)、接收阵(1-3)串联固定，电子舱(7)通过设置在空腔(1-5)底部的导轨(1-7)推入空腔(1-5)内，并卡在密封板(1-6)上，基阵(1)顶部设置综合水密电缆(6)用于连接电子舱(7)并将电子舱(7)内的数据传输至信号处理计算机(3)；所述密封板(1-6)外侧通过密封圈密封并用螺钉与盖板(8)固定，所述基阵(1)两侧的盖板(8)外侧安装前后导流罩(2)，基阵(1)顶部设置吊臂法兰(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽覆盖高精度浅海多波束测深仪，其特征在于：主要包括基阵(1)，所述基阵(1)由辐射面均为“U”状抛物线型的发射阵(1-2)和接收阵(1-3)组成，所述发射阵(1-2)和接收阵(1-3)均由若干内部中空的基阵单元(1-4)串联组成，并在基阵(1)内部形成空腔(1-5)，在基阵(1)两端安装密封板(1-6)通过定位螺栓将发射阵(1-2)、接收阵(1-3)串联固定，电子舱(7)通过设置在空腔(1-5)底部的导轨(1-7)推入空腔(1-5)内，并卡在密封板(1-6)上，基阵(1)顶部设置综合水密电缆(6)用于连接电子舱(7)并将电子舱(7)内的数据传输至信号处理计算机(3)；所述密封板(1-6)外侧通过密封圈密封并用螺钉与盖板(8)固定，所述基阵(1)两侧的盖板(8)外侧安装前后导流罩(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅仁琦，高博，唐伟杰，沈正一，徐晓伟，郝建超，胡青，吴晶晶，秦兆均，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：新型
国别省市：浙江;33