伞式水下声源检测装置的制作方法

本实用新型属于水下检测技术领域，具体涉及一种伞式水下声源检测装置。

背景技术：

我国目前已有多种水面舰和潜艇投入装备使用，这些舰艇均装备了不同类型的声呐装备，如潜标式水下目标声呐探测系统、UNMS-1水下噪声测量系统等。在探潜、测深、避障、探雷等方面起重要作用。但现有的水下声源检测装置大多依靠单个水听器或组成线阵的多个水听器进行检测。对目标声源方位及声音特性的检测精度较低。

此外，目前我国舰艇的声呐系统在装备前，对于主动声呐，对其发射响应、声源级和波束角等指标进行测量校准，对于被动声呐，则测量校准其接收灵敏度、接收指向性和最小可信号源级等指标。然而，舰壳声呐系统在装备后，会受到船体本身结构的影响，声呐系统在安装过程中性能会发生变化，声呐阵元的性能随工作温度、深度也会发生改变，为了更准确、实时掌握舰船声呐装备的性能，必须在实船状态下对声呐系统进行性能检测。

在国内，目前尚无实船声呐的校准和测量技术，无法真实地评价舰船声呐的性能，对声呐装备的验收依靠对潜艇目标的探测距离确定，受环境因素的干扰较多。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种伞式水下声源检测装置。

本实用新型包括标准水听器、基于FPGA的多通道采集存储传输系统、检测水听器、固定架、炭纤维杆、安装盘和水密罐。所述的安装盘固定在固定架上。所述的水密罐固定在安装盘上；水密罐内设置有基于FPGA的多通道采集存储传输系统。安装盘上固定有标准水听器；标准水听器设置在安装盘轴线上。标准水听器与基于FPGA的多通道采集存储传输系统通过水密电缆相连。六根炭纤维杆的一端均与安装盘铰接。六根炭纤维杆沿安装盘的周向均布。每根炭纤维杆上均等距固定有k个检测水听器，2≤k≤10。6k个检测水听器均与基于FPGA的多通道采集存储传输系统通过水密电缆相连。

进一步地，所述基于FPGA的多通道采集存储传输系统通过水密电缆与工控机相连。

进一步地，本实用新型具有展开和收拢两种状态：展开状态下，所述炭纤维杆的轴线与安装盘的轴线垂直，且炭纤维杆与固定在安装盘上的铰接架通过螺栓固定。收拢状态下，所述炭纤维杆的轴线与安装盘的轴线平行，且六根碳纤维管分别插入收拢固定板上的六个通孔内。

进一步地，所述基于FPGA的多通道采集存储传输系统的型号为 XC3S500E-4PQ208I。

进一步地，所述六根炭纤维杆的轴线均与安装盘的轴线相交或平行。炭纤维杆的长度为1.7m。

进一步地，所述的水密电缆采用60芯的水密电缆。

进一步地，所述的工控机采用PC机。

进一步地，所述的检测水听器包括压电陶瓷和放大电路。所述的放大电路包括第一运算放大器和第二运算放大器。所述的第一运算放大器选用 AD745JR；所述的第二运算放大器选用AD797BR；第一运算放大器的3管脚接第一电阻R1、第一电容C1的一端及压电陶瓷的信号输出端。第一电阻R1 的另一端接第二电阻R2及第三电阻R3的一端。第二电阻R2及第一电容C1 的另一端均接第一运算放大器的12管脚。第三电阻R3的另一端接地。第一运算放大器的5管脚第四电阻R4及第四电容C4的一端；第四电阻R4及第四电容C4的另一端均接地。第一运算放大器的6管脚接负5V电压、第七电容C7的一端及第八电容C8的负极。第七电容C7的另一端及第八电容C8的正极均接地。第一运算放大器的13管脚接正5V电压、第二电容C2的一端及第三电容C3的正极。第二电容C2的另一端及第三电容C3的负极均接地。第一运算放大器的12管脚接第八电阻R9的一端。第八电阻R9的另一端接第二运算放大器的3管脚。第二运算放大器的2管脚接第六电阻R6、第五电阻 R5及第十一电容C15的一端。第六电阻R6的另一端接地。第五电阻R5及第十一电容C15的另一端均接第七电阻R8、第十二电容C16的一端及第二运算放大器的6管脚。第十二电容C16的另一端接第二运算放大器的8管脚。第二运算放大器的4管脚接第九电容C9的一端及第十电容C10的负极。第九电容C9的另一端及第十电容C10的正极均接地。第二运算放大器的7管脚接第五电容C5的一端及第六电容C6的正极。第五电容C5的另一端及第六电容C6的负极均接地。第七电阻R8远离第二运算放大器的那端即放大电路的输出端，通过AD转换器与基于FPGA的多通道采集存储传输系统相连。

本实用新型具有的有益效果是：

1、本实用新型通过布成面阵的水听器阵列进行检测，结果精准可靠。

2、本实用新型利用标准声源进行校准，保证了后期测量的准确性。

3、本实用新型能够折叠存放，便于运输。

附图说明

图1为本实用新型展开状态下的结构示意图；

图2为本实用新型收拢状态下的结构示意图；

图3为本实用新型中检测水听器的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和2所示，伞式水下声源检测装置，包括标准水听器1、基于FPGA 的多通道采集存储传输系统和检测水听器2、固定架3、炭纤维杆4、安装盘5和水密罐8。基于FPGA的多通道采集存储传输系统的型号为 XC3S500E-4PQ208I。安装盘5固定在固定架3上。水密罐8固定在安装盘5 上；水密罐8内设置有基于FPGA的多通道采集存储传输系统。安装盘5上固定有标准水听器1；标准水听器1设置在安装盘5轴线上。标准水听器1与基于FPGA的多通道采集存储传输系统通过水密电缆相连。六根炭纤维杆4 的一端均与安装盘5铰接。六根炭纤维杆4沿安装盘5的周向均布。六根炭纤维杆4的轴线均与安装盘5的轴线相交或平行。炭纤维杆4的长度为1.7m。每根炭纤维杆4上均等距固定有四个检测水听器2。二十四个检测水听器2均与基于FPGA的多通道采集存储传输系统通过水密电缆相连；基于FPGA的多通道采集存储传输系统通过水密电缆及网线与工控机相连。水密电缆采用 60芯的水密电缆。工控机采用PC机。基于FPGA的多通道采集存储传输系统对检测水听器2采集到的声音信号进行放大、AD转换和传输操作，并传输给工控机。

伞式水下声源检测装置具有展开和收拢两种状态：展开状态下，炭纤维杆4的轴线与安装盘5的轴线垂直，且炭纤维杆4与固定在安装盘5上的铰接架通过螺栓7固定。收拢状态下，炭纤维杆4的轴线与安装盘5的轴线平行，且六根碳纤维管分别插入收拢固定板6上的六个通孔内。

如图3所示，检测水听器2包括压电陶瓷和放大电路。放大电路包括第一运算放大器U1和第二运算放大器U2。第一运算放大器U1选用AD745JR；第二运算放大器U2选用AD797BR；第一运算放大器U1的3管脚接第一电阻 R1、第一电容C1的一端及压电陶瓷的信号输出端sin。第一电阻R1的另一端接第二电阻R2及第三电阻R3的一端。第二电阻R2及第一电容C1的另一端均接第一运算放大器U1的12管脚。第三电阻R3的另一端接地。第一运算放大器U1的5管脚第四电阻R4及第四电容C4的一端；第四电阻R4及第四电容C4的另一端均接地。第一运算放大器U1的6管脚接负5V电压及第七电容C7的一端及第八电容C8的负极。第七电容C7的另一端及第八电容C8的正极均接地。第一运算放大器U1的13管脚接正5V电压、第二电容C2的一端及第三电容C3的正极。第二电容C2的另一端及第三电容C3的负极均接地。第一运算放大器U1的12管脚接第八电阻R9的一端。第八电阻R9的另一端接第二运算放大器U2的3管脚。第二运算放大器U2的2管脚接第六电阻R6、第五电阻R5及第十一电容C15的一端。第六电阻R6的另一端接地。第五电阻R5及第十一电容C15的另一端均接第七电阻R8、第十二电容C16 的一端及第二运算放大器U2的6管脚。第十二电容C16的另一端接第二运算放大器U2的8管脚。第二运算放大器U2的4管脚接第九电容C9的一端及第十电容C10的负极。第九电容C9的另一端及第十电容C10的正极均接地。第二运算放大器U2的7管脚接第五电容C5的一端及第六电容C6的正极。第五电容C5的另一端及第六电容C6的负极均接地。第七电阻R8远离第二运算放大器U2的那端即放大电路的输出端Vout，通过AD转换器与基于FPGA 的多通道采集存储传输系统相连。

本实用新型的工作原理如下：

步骤一、设置在水下的检测装置内的二十四个检测水听器2检测周围的声音信号。若二十四个检测水听器2均检测到声音信号，进入步骤二。

步骤二、转动检测装置，使得检测装置正对发出声音信号的目标声源。

步骤三、检测装置内的二十四个检测水听器2接收声波并计算二十四个检测水听器2检测到的声压。

步骤四、根据各检测水听器检测得到的声音数据判断目标声源的位置。