一种全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵,包括基阵壳体和至少一个接收基阵模块，接收基阵模块包括基阵架和若干陶瓷元件，基阵架为多孔网格结构，基阵架前后两侧设有加强框架，陶瓷元件的数量与基阵架的网格孔数量对应，陶瓷元件置于对应的网格孔中，基阵架上表面和下表面还分别设有上匹配层何下匹配层，前后两侧的加强框架上设有一一对应的对刀标记，上匹配层对应对刀标记切割有前后设置的开槽，开槽与下方的网格孔连通。本发明专利技术可解决多通道基阵同时实现宽频带和基元宽指向性问题，提高多波束测深声呐的探测覆盖范围。围。围。

【技术实现步骤摘要】
一种全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵及其实现方法

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[0001]本专利技术属于水下传感器
，具体涉及一种全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵及其实现方法。

技术介绍
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[0002]海洋是我国可持续发展的重要支撑，海洋开发已上升到国家战略，走向深蓝既是国家实施海洋强国战略的应有之举，更是保证经济发展需求、保障我国海洋权益、维护我国海洋安全的必然选择。深海UUV、ROV等无人平台将是开发利用海洋的重要载体平台，行动决策信息先行，这些海洋无人载体平台上的声视觉传感器可以为他们的安全航行避障、目标搜索、地形探测、资源探测等多样化水下作业任务提供实时高分辨率声学图像作为决策依据。因此需要多波束前视避障、多波束测深等声纳系统为海洋无人载体平台提供“明目”，以便他们在水下能够看得见、分得开、变得准。
[0003]但传统多通道基阵实现方式多采用独立基元线列布阵，独立基元布阵方式不适用于高频小尺寸的布阵设计且布阵后的基元间距不精确，如中国专利公开号CN105784095B采用压电陶瓷颗粒粘接铜条，再粘接匹配层形成单个接收水听器，再由多个水听器组成接收水听器模块，最终八个接收水听器模块组成圆柱阵。这种方法制作复杂，难以保证水听器之间的一致性。另外如中国专利号202110800251.8公开的一种全海深工作高频弧形发射基阵，弧形发射基阵外形采用半柱面的方式，内腔采用充油腔构件，具备全海深工作、宽扇面发射的能力。弧形发射基阵是由独立的弧形发射单元组合成阵，是采用独立单元实现水平方向宽覆盖，不适用于高频、基元间距小的基阵设计。
[0004]因此，需要一种高频多通道宽带宽指向性的接收基阵来满足海洋无人载体平台的需求，实现每路通道的通道间高度一致性、宽带、宽指向性、高可靠性。

技术实现思路
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[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵及其实现方法，解决多通道基阵同时实现宽频带和基元宽指向性问题，提高多波束测深声呐的探测覆盖范围。
[0006]本专利技术的技术解决方案是，提供一种全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵,包括基阵壳体和至少一个接收基阵模块，接收基阵模块包括基阵架和若干陶瓷元件，基阵架为多孔网格结构，基阵架前后两侧设有加强框架，陶瓷元件的数量与基阵架的网格孔数量对应，陶瓷元件置于对应的网格孔中，基阵架上表面和下表面还分别设有上匹配层何下匹配层，前后两侧的加强框架上设有一一对应的对刀标记，上匹配层对应对刀标记切割有前后设置的开槽，开槽与下方的网格孔连通；
[0007]接收基阵模块架设于基阵壳体内，接收基阵模块的开槽和基阵架的网格孔内填充去耦材料，接收基阵模块上方覆盖有压板，压板与基阵壳体密封设置，压板上方密封设置有
透声板；基阵壳体下部为空腔结构，基阵壳体侧面还设有充油口，通过充油口向基阵壳体的空腔内填充液压油，基阵壳体的底部还设有竖向设置的水密电缆。
[0008]作为优选，加强框架为金属框架，基阵架与加强框架通过注塑方式一体成型。框架用于提高强度，作为加强筋以及用于将接收基阵模块固定在基阵壳体中。例如加强框架上开设有安装孔，基阵壳体与接受基阵模块通过加强框架上的安装孔进行连接固定。
[0009]作为优选，同一加强框架上相邻的对刀标记的间距为工作频率的半波长。对刀标记的间距一般是工作频率的半波长，但也可以根据基阵设计来定。
[0010]作为优选，基阵壳体的底部为接收盖板，接收盖板与壳体密封连接。
[0011]作为优选，基阵架左右两侧的外侧网格为半封闭结构。所谓半封闭结构是指外外侧网格没有外侧面，不像中间的网格是四面围合而成，外侧网格只有三个侧面，这样就形成了接收基阵模块的“无边”设计，能够实现多个模块延伸组阵并保证模块间的间距。
[0012]作为优选，透声板为玻璃钢板。
[0013]进一步的，本专利技术还提供一种如上述的全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵的实现方法，包括
[0014]根据设计要求准备壳体，压板、透声板，带金属加强框架的基阵架；
[0015]根据设计要求，基阵架前后两侧的金属框架上开设安装孔和对刀标记，其中，前后两侧的金属框架上的对刀标记一一对应；
[0016]基阵架下方灌注后匹配层，将陶瓷元件逐一放入对应的网格中，然后在基阵架上方灌注前匹配层，并根据金属框架上的对刀标记对前匹配层进行切割以形成接收基阵模块；
[0017]将多个接收基阵模块装入基阵壳体中，通过安装孔定位固定接收基阵模块，并在基元之间填充去耦材料后安装压板和透声板；
[0018]并通过预装于基阵壳体侧面的充油口填充液压油，充油口通过堵头或密封盖进行密封，保证压力均衡，最后通过底部的纵向水密电缆输出信号。
[0019]采用以上方案后与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0020]本专利技术解决了多通道基阵同时实现宽频带和基元宽指向性问题，提高了多波束测深声呐的探测覆盖范围，具体的，
[0021]1、多通道基阵独立匹配层设计：金属框架上刻有对刀标记，可实现前匹配层精确切割，最终实现多通道基阵基元的宽频带和水平方向宽覆盖角度；
[0022]2、接收基阵模块的“无边”设计：能够实现多个模块延伸组阵并保证模块间的间距；
[0023]3、接收基阵采用玻璃钢材料透声板作为基阵的透声窗，基阵空余结构部分充油设计，该设计非常简单可靠，且适用于全海深工作。
[0024]因为要实现多通道基阵基元的宽频带和水平方向宽覆盖角度，要做到前匹配层精确切割，对刀标记可实现切割的精准定位，从而保证基元间距，实现基元高度一致性、宽频带、宽波束；而基阵采用多个接收基阵模块根据应用要求组阵设计，采用玻璃钢材料透声板作为基阵的透声窗，基阵空余结构部分充油设计，可以解决复杂结构大型基阵的耐压设计，实现全深海作业。
附图说明：
[0025]图1为接收基阵模块结构示意图。
[0026]图2为接收基阵结构示意图。
[0027]图3为本专利技术实施例宽指向性图。
[0028]图4为本专利技术接收灵敏度曲线图。
具体实施方式：
[0029]下面结合附图就具体实施方式对本专利技术作进一步说明：
[0030]本专利技术公开了一种全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵，如图1、2所示，为本专利技术的接收基阵模块，包括基阵壳体5和至少一个接收基阵模块1，接收基阵模块1包括基阵架16和若干陶瓷元件13，基阵架16为多方孔网格结构，基阵架16前后两侧设有分别设有加强框架11，加强框架11为金属框架，通过注塑方式与基阵架16一体成型，陶瓷元件13的数量与基阵架16的网格孔数量对应，陶瓷元件13装入基阵架16的对应网格孔中，并通过模具灌注匹配层，其中，基阵架16上表面灌注前匹配层14，其下表面灌注后匹配层15，并且在前、后侧的加强框架11上刻印前后一一对应的对刀标记12，按照对刀标记12进行前匹配层14的精准切割，来实现基元宽指向性。切割时，按对刀标记将前匹配层上下贯穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵,包括基阵壳体和至少一个接收基阵模块，其特征在于：接收基阵模块包括基阵架和若干陶瓷元件，基阵架为多孔网格结构，基阵架前后两侧设有加强框架，陶瓷元件的数量与基阵架的网格孔数量对应，陶瓷元件置于对应的网格孔中，基阵架上表面和下表面还分别设有上匹配层何下匹配层，前后两侧的加强框架上设有一一对应的对刀标记，上匹配层对应对刀标记切割有前后设置的开槽，开槽与下方的网格孔连通；接收基阵模块架设于基阵壳体内，接收基阵模块的开槽和基阵架的网格孔内填充去耦材料，接收基阵模块上方覆盖有压板，压板与基阵壳体密封设置，压板上方密封设置有透声板；基阵壳体下部为空腔结构，基阵壳体侧面还设有充油口，通过充油口向基阵壳体的空腔内填充液压油，基阵壳体的底部还设有竖向设置的水密电缆。2.根据权利要求1所述的全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵，其特征在于：加强框架为金属框架，基阵架与加强框架通过注塑方式一体成型。3.根据权利要求1所述的全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵，其特征在于：加强框架上开设有安装孔，基阵壳体与接受基阵模块通过加强框架上的安装孔进行连接固定。4.根据权利要求1所述的全海深工作高频多通道宽带宽指向性接收基阵，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟琴琴，唐义政，董铭锋，张凯，林康，陈文渊，
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：发明
国别省市：