一种自动变频多波束测深系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种自动变频多波束测深系统及方法，系统包括发射机、接收机、甲板单元以及PC端；其中，发射机中发射部分包括多个不同频率的发射弧形阵，接收机中接收部分包括多条不同谐振频率接收通道组成的接收阵换能器；发射机，用于发射声信号；接收机，用于接收与声信号对应的回波信号；并基于声信号、回波信号，确定目标信号；以及将目标信号发送给甲板单元；甲板单元，用于PC端、发射机、接收机之间的信号传递；PC端，用于基于目标信号计算深度值；并根据深度值，通过甲板单元传递信号来控制调整发射弧形阵和接收阵换能器的工作模式，以提高测深精度和效率。精度和效率。精度和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种自动变频多波束测深系统及方法


[0001]本专利技术涉及水下勘测声呐
，具体涉及一种自动变频多波束测深系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，水下勘测声呐能够利用声波进行水下探测。具体的，通过产生和接收声波来探测水下环境，来帮助人们更好地了解水下地质结构、地形地貌、水文信息等。因此，水下勘测声呐被广泛应用于海洋工程、水下考古、环境保护等领域。
[0003]在实践中发现，频率是测深效率及效果的决定因素之一，而现有市场上多波束测深的频率通常是单一固定的。由于水下测深场景的复杂性，单一频率的多波束测深装置难以满足使用要求。可见，现有的多波束测深装置的测深精度和效率有待提高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种自动变频多波束测深系统及方法，以提高测深精度和效率。
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种自动变频多波束测深系统，发射机、接收机、甲板单元以及PC端；其中，所述发射机中发射部分包括多个不同频率的发射弧形阵，所述接收机中接收部分包括多条不同谐振频率接收通道组成的接收阵换能器；以及所述发射机，用于发射声信号；所述接收机，用于接收与所述声信号对应的回波信号；所述甲板单元，用于所述PC端、所述发射机、所述接收机之间的信号传递；所述PC端，用于基于目标信号计算深度值；并根据所述深度值，通过所述甲板单元传递信号来控制调整所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式；其中，所述目标信号为FPGA对所述回波信号进行控制处理后得到的信号。
[0006]作为一种可选的实施方式，所述PC端用于根据所述深度值，通过所述甲板单元传递信号来控制调整所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式的方式具体为：如果所述深度值小于或者等于预设的深度阈值，则通过所述甲板单元，将信号传递给FPGA，FPGA进行控制处理，以将所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式切换为第一频率工作模式；如果所述深度值大于所述预设的深度阈值，则通过所述甲板单元，将信号传递给FPGA，FPGA进行控制处理，以将所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式切换为第二频率工作模式；其中，所述第一频率工作模式对应的第一频率高于所述第二频率工作模式对应的第二频率。
[0007]作为一种可选的实施方式，所述预设的深度阈值为150m，所述第一频率为400k，所述第二频率为200k；其中，在所述第一频率为400k的所述第一频率工作模式下，角度分辨率
为0.5
°
；在所述第二频率为200k的所述第二频率工作模式下，角度分辨率为1
°
。
[0008]作为一种可选的实施方式，所述PC端还用于：实时显示所述深度值。
[0009]作为一种可选的实施方式，所述发射部分和所述接收部分设置于所述发射机和所述接收机中的压电元件层，并且，所述发射机和所述接收机还包括防水层、背衬层、壳体、接口部以及电路连接线；其中，所述壳体内部依次放置所述背衬层、所述压电元件层和所述防水层，并且所述背衬层位于所述壳体内部最底层；以及所述背衬层，用于吸收进入所述背衬层的所述声信号的能量；所述防水层，用于隔绝水体与换能器构件；所述接口部，用于连接所述电路连接线，以传输电信号。
[0010]作为一种可选的实施方式，所述背衬层为50mm厚的硬脂泡沫。
[0011]作为一种可选的实施方式，所述防水层为10mm厚的防水聚氨酯，且其表面涂覆仿生物附着材料。
[0012]作为一种可选的实施方式，所述接收机中所述接收部分包括200k谐振频率对应的第一通道尺寸的接收通道、以及400k谐振频率对应的第二通道尺寸的接收通道；其中，所述第一通道尺寸为：长度200mm、宽度10mm以及厚度4mm；所述第二通道尺寸为：长度200mm、宽度10mm以及厚度2mm。
[0013]作为一种可选的实施方式，所述发射机中所述发射部分包括200k频率对应的第一弧形发射阵尺寸的发射弧形阵、以及400k频率对应的第二弧形发射阵尺寸的发射弧形阵；其中，所述第一弧形发射阵尺寸为：内径20mm、外径60mm、厚度40mm以及高度60mm；所述第二弧形发射阵尺寸为：内径40mm、外径60mm、厚度20mm以及高度60mm。
[0014]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种自动变频多波束测深方法，包括：发射声信号；接收与所述声信号对应的回波信号；基于所述声信号、所述回波信号，确定目标信号；基于所述目标信号计算深度值；根据所述深度值，通过所述甲板单元将信号传递给FPGA，FPGA进行控制调整所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式。
[0015]本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：自动变频多波束测深系统包括发射机、接收机、甲板单元以及PC端；其中，所述发射机中发射部分包括多个不同频率的发射弧形阵，所述接收机中接收部分包括多条不同谐振频率接收通道组成的接收阵换能器；所述发射机，用于发射声信号；所述接收机，用于接收与所述声信号对应的回波信号；所述甲板单元，用于将所述目标信号转发给所述PC端；所述PC端，用于基于所述目标信号计算深度值；并根据所述深度值，通过所述甲板单元控制调整所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式。这一过程通过引入不同谐振频率的发射和接收阵，实时检测水面深度，使用合适的测量频率，以提高测深精度和效率。
[0016]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0017]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0018]图1是根据一示例性实施例示出的一种自动变频多波束测深系统的结构示意图；图2是根据一示例性实施例示出的另一种自动变频多波束测深系统的结构示意图；图3是根据一示例性实施例示出的一种发射机和接收机的结构示意图；图4是根据一示例性实施例示出的一种多通道接收阵换能器与发射阵换能器元件示意图；图5是根据一示例性实施例示出的一种单个发射弧形阵俯视图；图6是根据一示例性实施例示出的一种实例400k发射阵换能器俯视图；图7是根据一示例性实施例示出的一种实例200k发射阵换能器俯视图；图8是根据一示例性实施例示出的一种实例接收阵换能器与发射阵换能器示意图；图9是根据一示例性实施例示出的一种自动变频多波束测深方法的流程示意图。
具体实施方式
[0019]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0020]图1是根据一示例性实施例示出的一种自动变频多波束测深系统的结构示意图的示意框图，如图1所示，包括发射机、接收机、甲板单元以及PC端；其中，所述发射机中发射部分包括多个不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动变频多波束测深系统，其特征在于，包括发射机、接收机、甲板单元以及PC端；其中，所述发射机中发射部分包括多个不同频率的发射弧形阵，所述接收机中接收部分包括多条不同谐振频率接收通道组成的接收阵换能器；以及所述发射机，用于发射声信号；所述接收机，用于接收与所述声信号对应的回波信号；所述甲板单元，用于所述PC端、所述发射机、所述接收机之间的信号传递；所述PC端，用于基于目标信号计算深度值；并根据所述深度值，通过所述甲板单元传递信号来控制调整所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式；其中，所述目标信号为FPGA对所述回波信号进行控制处理后得到的信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PC端用于根据所述深度值，通过所述甲板单元传递信号来控制调整所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式的方式具体为：如果所述深度值小于或者等于预设的深度阈值，则通过所述甲板单元，将信号传递给FPGA，FPGA进行控制处理，以将所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式切换为第一频率工作模式；如果所述深度值大于所述预设的深度阈值，则通过所述甲板单元，将信号传递给FPGA，FPGA进行控制处理，以将所述发射弧形阵和所述接收阵换能器的工作模式切换为第二频率工作模式；其中，所述第一频率工作模式对应的第一频率高于所述第二频率工作模式对应的第二频率。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述预设的深度阈值为150m，所述第一频率为400k，所述第二频率为200k；其中，在所述第一频率为400k的所述第一频率工作模式下，角度分辨率为0.5
°
；在所述第二频率为200k的所述第二频率工作模式下，角度分辨率为1
°
。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PC端还用于：实时显示所述深度值。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟渝彬，
申请(专利权)人：北京海卓同创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：