截止状态，此时电容C就会通过负载R放电，由于放电速度和RC值有关，在设计时RC应取值较大，则放电较缓慢，OUT端即可得到包络信号。
[0055]微控制器用于采集通过控制面板输入的深度测量参数的设定值后产生的发射控制信号，控制所述发射装置产生固定脉冲频率、脉冲宽度、脉冲幅值、发射间隔的PWM (脉冲宽度调制)电信号输出到换能器的发射端，以驱动换能器产生与电信号匹配的声信号发射出去。同时，将接收装置放大、滤波以后的换能器接收数据采集以后进行处理，计算得出测深数据。最后，还要将GPS终端、深度计等水文测量设备输出的测量数据和测深数据进行采集并处理以后通过显示装置数据输出端输出至显示屏上进行数据显示。本实施例采用STM32微控制器。
[0056]本实施例采用液晶显示装置用于将所述微控制器输出的测深数据、水文测量设备输出数据在LCD显示屏上进行数据及图像显示；同时，还要将警报深度、测深范围等用户关注度较高的测量参数的设定值在显示屏上进行显示。
[0057]外部存储设备，用于完成测深数据的存储。外部存储用于将12h内的测深数据和其他水文测量设备的测量数据存储起来，方便数据的导出进而进行后续的分析和处理。
[0058]本实用新型提供的测深仪的各功能组成部分均由微控制器进行控制，本实施例单波束测深仪中微控制器的的工作过程主要包括以下几个部分:
[0059]1、系统的初始化，完成系统时钟及各外设时钟的配置，外部存储设备的配置，定时器的配置以及ADC模块的配置。
[0060]2、数据的采集，由微控制器内嵌的ADC模块完成对经过增益调节和包络检波电路处理以后的换能器接收信号的采集。
[0061]测深仪的数据采集是获取声波信号传播时间的前提，只有在预先设定声音的传播速度的前提下，通过采集换能器发射声波与接收到声波之间的时间间隔来计算得出本次测深作业的测量深度。
[0062]为了提高微控制器的信号采集能力，本实施例测深仪的微控制器本身内嵌ADC模块，既可以实现单通道数据采集，又可以实现多通道数据的采集，而且各通道可以采用单次、连续、扫描、间断等不同的采集模式，每个ADC模块均有独立的数据寄存器，采集回来的数据结果可以左对齐或右对齐存储于数据寄存器。本测深仪的数据采集模块就是通过内嵌的ADC检测回波信号的包络幅值来确定声波信号在海域里的传播时间，最终计算出海域的深度信息。
[0063]3、深度的显示，将微控制器输出的测深数据、水文测量设备输出数据在LCD显示屏上进行数据及图像显示；同时，还要将警报深度、测深范围等用户关注度较高的测量参数的设定值在显示屏上进行显示。
[0064]液晶屏显示器是本实用新型单波束测深仪数据显示的关键部分，它主要完成测深仪关键参数的显示和简单水深曲线的绘制。本实施例选用INN0LUX公司生产的AT070TN83-V.1的液晶屏显示器，它可以采用RGB565的16位真彩格式，具有背光亮度可调、显示窗口可调功能，同时还能实现双层真彩显示，其分辨率为800X480，需要显存的空间大小为750kB，而选用的液晶屏自身不带有寄存器，所以设计中将Micron公司的MT48LC2M32B2作为液晶屏的显存，它为同步动态随机存储器，内存大小为64M，足以满足液晶750K的显存要求。该显存的基本操作指令是通过控制信号和地址信号共同完成的，其中最重要的操作是刷新功能，只有通过不断的刷新操作才能保证数据的不丢失。MT48LC2M32B2的刷新速度是15.6uS/row，足以满足单波束测深仪刷新速度。
[0065]为了应对不同海域深度的测量环境，本实用新型测深仪设计了量程、增益等参数设定手动控制方式，根据不同的水域深度调节量程的大小，使液晶显示屏上的深度图像显示曲线大致位于垂直方向1/3?2/3的位置，能有效地提高显示界面的分辨率；同样的发射功率，换能器接收到的声音强度会随着深度的增加呈指数形式降低，所以测深仪能够通过手动控制的增益调节按键使得接收装置能有效地检测到回波信号，降低测深仪的测深误差。同时针对不同水域状况也实现发射装置的功率、频率、脉宽等参数的设置，使测深仪的显示界面更加丰富、功能更加齐全。
[0066]最后，对于不同的作业船舶而言，当其吃水深度小于或者非常接近实际水深时，可能会发生船体触底或者触礁的危险，所以对于报警深度的设定值的显示和测量深度小于报警深度设定值时的显示是非常重要的。
[0067]4、数据的存储，为了便于后续的水深数据的读取，通过微控制器STM32驱动外部存储设备存储水深数据。由于微控制器STM32自身内部的存储空间比较小，所以设计外部存储设备作为测深数据的外扩存储，本实施例选用ST公司的M29W640FT作为外部存储设备，微控制器STM32内嵌的FSMC接口可以驱动NOR FLASH，通过对时序的控制来完成存储单元的写擦操作。
【主权项】
1.一种新型单波束测深仪，其特征在于:所述测深仪包含: 换能器，将发射装置的电信号转换为声信号向海底发射声波脉冲，并将该声波传播到海底后发生反射的回波信号输入给接收装置进行处理； 发射装置，用于将用户设置的测量参数转化为固定脉冲频率、脉冲宽度、脉冲幅值、发射间隔的电信号输出到所述换能器的发射端，以驱动换能器产生与所述电信号匹配的声信号发射出去； 接收装置，用于在所述换能器结束发射过程开始信号接收过程以后，将该换能器输出的接收电信号进行数据放大、滤波以后输入到包络检波电路中进行检波，当输入的电信号大于检波电路的检波阈值后，接收装置就向微控制器输入一个接收脉冲； 微控制器，用于采集深度测量参数的设定值后产生发射控制信号，控制所述发射装置产生固定脉冲频率、脉冲宽度、脉冲幅值、发射间隔的电信号输出到所述换能器的发射端，以驱动该换能器产生与所述电信号匹配的声信号发射出去，同时，将所述接收装置放大、滤波以后的换能器接收数据采集以后进行处理，计算得出测深数据，最后，还要将水文测量设备输出的测量数据和测深数据进行采集并处理以后通过显示装置数据输出端输出至显示屏上进行数据显示； 显示装置，用于将所述微控制器输出的测深数据、水文测量设备输出数据在显示屏上进行数据及图像显示；同时，还要将用户关注度较高的测量参数的设定值在显示屏上进行显不; 外部存储设备，用于完成测深数据的存储； 电源转换装置，用于实现电源的转换，将直流或者交流的输入电压转换为所述测深仪各组成部分所需直流电源电压。2.根据权利要求1所述的新型单波束测深仪，其特征在于:所述的换能器由一个独立的陶瓷片(I)构成，由该陶瓷片(I)引出两根引出电缆(2)，这两根引出电缆(2)同时与所述发射装置的输出端和所述接收装置的输入端连接。3.根据权利要求1所述的新型单波束测深仪，其特征在于:所述的发射装置包含有一个MOS管驱动器，用以驱动后端由MOS管组成的开关电路，该开关电路的输出端与变压器初级电路相连；所述发射装置还包含有一个阻抗匹配电路，该阻抗匹配电路设置在变压器次级输出端与换能器之间。4.根据权利要求1所述的新型单波束测深仪，其特征在于:所述的接收装置包含一级固定增益电路，二级可调增益电路，带通滤波电路和包络检波电路，所述的一级固定增益电路设置在换能器的输出端，对所述换能器在完成接收过程后输出的电信号进行一级放大，经过一级放大以后的电信号输入到所述的带通滤波器中，由该带通滤波器来抑制滤波频带以外的噪声信号，然后将该带通滤波器的输出电信号输入到所述的二级可调增益电路，通过调节该二级可调增益的数值来保证不同的水域测量深度下回波信号的等幅输出，经过该二级可调增益电路放大后的电信号通过所述的包络检波电路提取出包络电信号。
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型单波束测深仪，其包括换能器，发射装置，接收装置，微控制器，显示装置，外部存储设备以及电源转换装置，本实用新型提供的新型单波束测深仪，具有精度高、性能好、可靠性高、便于操作等特点，其最小可测深度约为0.15m，测量精度为0.1%，同时设置有多种水文测量设备的数据导入端口以及数据导出端口，这样用户就可以将测深数据导出以后在计算机上对数据进行后续的分析和处理。本实用新型不但解决了浅水高精度水文测量的难题，还为多种水文测量设备的数据融合提供了平台，最后还为客户对数据的后续处理和分析要求提供了方便。
【IPC分类】G01S15/08
【公开号】CN204666812
【申请号】CN201520160164
【发明人】刘飞飞, 赵鑫炉, 全雷旺, 黄海宁, 赵兴奋, 贺虎林
【申请人】苏州桑泰海洋仪器研发有限责任公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年3月21日