一种水雷引信声呐信号探测水听器阵列以及探测值更电路制造技术

本发明专利技术公开了一种水雷引信声呐信号探测水听器阵列以及探测值更电路，采用多个高频条形水听器沿圆台空间排布构成水听器阵列，水听器安装在位于海底的沉底水雷平台上，满足圆周方向上入射主动声呐信号接收的需要；每个条形水听器配备独立控制上电工作的信号调理电路，信号调理电路完成阻抗匹配放大、滤波、检波等功能，各通道的信号调理电路采取分时上电工作模式，与水听器阵列组合构成分时扫描波束，在满足圆周波束覆盖功能的同时降低能源消耗；水听器信号经过调理后进入多通道比较器与单片机电路构成的常通电部分，比较器将信号的电压与预先设定的参考阀值相比较，当超出参考阀值时，输出高电平，输入单片机电路并被单片机判断识别。

【技术实现步骤摘要】
一种水雷引信声呐信号探测水听器阵列以及探测值更电路
本专利技术涉及水雷引信
，具体涉及一种水雷引信声呐信号探测水听器阵列以及探测值更电路。
技术介绍
水雷武器为了对抗敌方的反水雷武器装备，可以通过接收并检测敌方反水雷装备上配备的前视声呐、侧扫声呐等主动声呐信号，来对敌方反水雷装备进行反向探测。由于反水雷装备配备的主动声呐设备通常工作在80kHz～400kHz的高频段，要探测此频段范围的水下声信号，就要配备相应频率响应范围的高频水听器。而高频水听器自身具有尖锐的指向性，单个水听器波束开角较小，难以覆盖接收水面与水下多个方向入射的高频声波信号，需要布置多个水听器构成传感器阵列满足水下空间各方向入射声波信号接收的使用要求；同时，水雷武器作为水下自持系统，在自身功耗方面存在严格的限制，水雷引信检测声呐信号的硬件电路平台必须采取低功耗设计以降低能耗。如何解决水雷武器探测一定圆周区域内主动声呐信号有无的问题，且同时满足水雷引信低功耗设计要求，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种水雷引信声呐信号探测水听器阵列以及探测值更电路，能够满足水雷武器探测一定圆周区域内主动声呐信号有无，同时满足水雷引信低功耗设计要求。为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种水雷引信声呐信号探测水听器阵列，包括条形水听器以及圆台基体。条形水听器数量为2个以上，固定在圆台基体上；条形水听器沿圆台基体的圆周方向均匀分布，贴覆在圆台基体的外表面。条形水听器的接收段端面的中心轴向与垂直方向存在一定夹角；条形水听器的波束开角相加为360°。当条形水听器与圆台基体构成的水听器阵列安装在沉底水雷平台上并布放在水底时，分时控制条形水听器工作，则在水面上形成环形控制区域。进一步地，条形水听器包括压环、绝缘环、压电陶瓷片、透声橡胶、支撑体以及导线。支撑体中央开设凹槽用于放置压电陶瓷片。压电陶瓷片由压环通过压紧固定安装在支撑体的凹槽内；压电陶瓷片与压环通过所述绝缘环进行绝缘隔离。两根导线一端焊接在所述压电陶瓷片的正负极板上，另外一端引出所述支撑体外。压环、绝缘环、压电陶瓷片、支撑体以及导线由透声橡胶灌封为一个整体，形成所述条形水听器。进一步地，压电陶瓷片型号为PMg-51。本专利技术另外一个实施例还提供了一种水雷引信声呐信号探测值更电路，该电路包括分时上电部分和常通电部分。所述分时上电部分包括条形水听器和信号调理电路；条形水听器数量为2个以上，每个条形水听器对应连接一路信号调理电路。所述信号调理电路自带各自独立可控上电的电源电路，并完成输入保护、阻抗匹配、放大、滤波、检波的信号调理功能。常通电部分由多通道比较器与单片机电路组成，信号调理电路在单片机电路的控制下分时上电工作，将条形水听器采集的声呐信号完成信号调理后，输入到多通道比较器，多通道比较器将信号调理后的声呐信号的电压与预设的阀值电压相比较，若高于阀值电压，则多通道比较器输出高电平，否则输出低电平。单片机电路对多通道比较器的输出电平进行判别，若为高电平则判决有目标，否则判决无目标，从而完成值更功能。进一步地，信号调理电路包括可控上电的电源电路、正向放大器、有源RC滤波器以及检波电路。可控上电的电源电路由线性稳压芯片ADP3306AR3.3即U22与电荷泵芯片ADM8660AN即U23构成。单片机电路给出的上电使能信号接入U22的第5管脚；U22的第7管脚和第8管脚连接+3.6V电源，U22的第4管脚接地，U22的第1管脚和第2管脚连接后作为U22的输出；U22的第3管脚通过电容C11接第1管脚；U22的第6管脚通过电阻R17接第1管脚。U22的输出连接U23的第8管脚；U23的第2管脚和第4管脚通过电容C10相连；U23的第5管脚通过电容C14接地，且U23的第5管脚作为U23的输出，U23的第1、第3、第6和第7管脚接地。U22的第5管脚接收到U23单片机电路给出的上电使能信号为高电平时，开始工作，将U22的输出稳定在+3.3V作为正电源，U23的输出稳定在-3.3V作为负电源。正向放大器由第一运算放大器U1A与限流电阻R1、反馈电阻R2构成正向放大器，反馈电阻R2分别接U1A的输出端和反相输入端；限流电阻R1一端接U1A的反相输入端，另外一端接地。正向放大器的放大倍数AF由限流电阻R1和反馈电阻R2的阻值确定；阻抗匹配电阻R3一端接U1A的正相输入端，另外一端接地；第一二极管D1和第二二极管D2反向对接后一端接地，另一端通过电容C1接U1A的正相输入端。有源RC滤波器为由低通滤波器和高通滤波器级联的带通滤波器。低通滤波器包括：第二运算放大器U1B、第三运算放大器U2A及外围阻容器件：电阻R4和电阻R6串联后连接U1A的输出端和U1B的反相输入端。电阻R5一端接电阻R4、电阻R6之间的节点，另外一端接U1B的输出端。电容C3一端接电阻R4、电阻R6之间的节点，另外一端接地。电容C4一端接U1B反相输入端，另外一端接U1B输出端。电阻R7一端接U1B正相输入端,另外一端接地。低通滤波器的参数由阻容器件参数决定：其中低通滤波器的阻值Rf为：R4＝R5＝R6＝Rf；低通滤波器的容值Cf为：C3＝3Q·Cf、低通滤波器的截止频率为品质因数Q为1.414；根据主动声呐工作频段80kHz～400kHz，通过设置阻值Rf和容值Cf，得到截止频率为400kHz的低通滤波器。高通滤波器具体为：电容C5、电容C7串联后连接U2A的反向输入端和U1B的输出端，电容C6一端接电容C5、C7之间的节点，另外一端接U2A的输出端。电阻R10一端接接电容C5、电容C7之间的节点，另外一端接地。电阻R8一端接U2A的反相输入端，另外一端接U2A的输出端。电阻R9一端接U2A的正相输入端,另外一端接地。高通滤波器的参数由阻容器件参数决定，其中高通滤波器的阻值Rf'为：R8＝3Q·Rf'，高通滤波器的容值为Cf'：C5＝C6＝C7＝Cf'；则高通滤波器的截止频率为根据主动声呐工作频段80kHz～400kHz，取截止频率fL为80k,；取品质因数Q为1.414，通过设置阻值Rf'和容值Cf'，完成截止频率为80kHz的高通滤波器。上述80kHz的高通滤波器和400kHz的低通滤波器级联构成80kHz～400kHz的带通滤波器。U2A的输出经隔直电容C8后，进入检波电路，检波电路包括第四运算放大器U2B，具体为：电阻R16一端接隔直电容C8，另外一端接U2B的反相输入端，电阻R11一端接U2B的正相输入端,另外一端接地；检波二极管D3一端接U2B的反相输入端，另外一端接U2B的输出管脚；检波二极管D4一端接U2B的输出管脚，另外一端将信号传递到后级的π型滤波器；电阻R14和电容C15并联，跨接在检波二极管D3、D4之间，电容C16、电容C17本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水雷引信声呐信号探测水听器阵列，其特征在于，包括条形水听器(1)以及圆台基体(2)；/n所述条形水听器(1)数量为2个以上，固定在所述圆台基体上；条形水听器(1)沿圆台基体的圆周方向均匀分布，贴覆在圆台基体的外表面；/n所述条形水听器(1)的接收段端面的中心轴向与垂直方向存在一定夹角；条形水听器(1)的波束开角相加为360°；/n当条形水听器(1)与圆台基体(2)构成的水听器阵列安装在沉底水雷平台上并布放在水底时，分时控制条形水听器(1)工作，则在水面上形成环形控制区域。/n

【技术特征摘要】
1.一种水雷引信声呐信号探测水听器阵列，其特征在于，包括条形水听器(1)以及圆台基体(2)；
所述条形水听器(1)数量为2个以上，固定在所述圆台基体上；条形水听器(1)沿圆台基体的圆周方向均匀分布，贴覆在圆台基体的外表面；
所述条形水听器(1)的接收段端面的中心轴向与垂直方向存在一定夹角；条形水听器(1)的波束开角相加为360°；
当条形水听器(1)与圆台基体(2)构成的水听器阵列安装在沉底水雷平台上并布放在水底时，分时控制条形水听器(1)工作，则在水面上形成环形控制区域。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述条形水听器(1)包括压环(1)、绝缘环(2)、压电陶瓷片(3)、透声橡胶(4)、支撑体(5)以及导线(6)；
所述支撑体(5)中央开设凹槽用于放置所述压电陶瓷片(3)；
所述压电陶瓷片(3)由所述压环(1)通过压紧固定安装在所述支撑体(5)的凹槽内；所述压电陶瓷片(3)与所述压环(1)通过所述绝缘环(2)进行绝缘隔离；
两根导线(6)一端焊接在所述压电陶瓷片(3)的正负极板上，另外一端引出所述支撑体(5)外；
压环(1)、绝缘环(2)、压电陶瓷片(3)、支撑体(5)以及导线(6)由透声橡胶(4)灌封为一个整体，形成所述条形水听器(1)。


3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷片(3)型号为PMg-51。


4.一种水雷引信声呐信号探测值更电路，其特征在于，该电路包括分时上电部分和常通电部分；
所述分时上电部分包括条形水听器和信号调理电路；条形水听器数量为2个以上，每个条形水听器对应连接一路信号调理电路；
所述信号调理电路自带各自独立可控上电的电源电路，并完成输入保护、阻抗匹配、放大、滤波、检波的信号调理功能；
常通电部分由多通道比较器与单片机电路组成，所述信号调理电路在单片机电路的控制下分时上电工作，将条形水听器采集的声呐信号完成信号调理后，输入到所述多通道比较器，所述多通道比较器将信号调理后的声呐信号的电压与预设的阀值电压相比较，若高于阀值电压，则所述多通道比较器输出高电平，否则输出低电平；
所述单片机电路对多通道比较器的输出电平进行判别，若为高电平则判决有目标，否则判决无目标，从而完成值更功能。


5.如权利要求4所述的值更电路，其特征在于，所述信号调理电路包括可控上电的电源电路、正向放大器、有源RC滤波器以及检波电路；
所述可控上电的电源电路由线性稳压芯片ADP3306AR3.3即U22与电荷泵芯片ADM8660AN即U23构成；
单片机电路给出的上电使能信号接入U22的第5管脚；U22的第7管脚和第8管脚连接+3.6V电源，U22的第4管脚接地，U22的第1管脚和第2管脚连接后作为U22的输出；U22的第3管脚通过电容C11接第1管脚；U22的第6管脚通过电阻R17接第1管脚；
U22的输出连接U23的第8管脚；U23的第2管脚和第4管脚通过电容C10相连；U23的第5管脚通过电容C14接地，且U23的第5管脚作为U23的输出，U23的第1、第3、第6和第7管脚接地；
U22的第5管脚接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：付继伟，陈韶华，杨振宇，汪小亚，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团有限公司第七一零研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42