专利名称：一种用于拖曳线列阵声纳基阵的水听器组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水听器，特别是涉及一种用于拖曳线列阵声纳基阵的二元水听器组。
背景技术：
在已有技术中，拖曳线列阵声纳的基阵所采用的典型方案有一是由无指向性水听器组成的单根线列阵，在检测到目标后，依靠本舰机动方法如文献1(Grim Steinar Gjonnes and Aagedal.Left/right discrimination insoftware with conventional，passive thin-line towed submarinearrays.UDT2000，Pacific1-6)所述的，根据声纳的时间一方位历程图中目标方位的变化或者根据复杂的跟踪运算法则分辨出目标所处的左右舷；该方法的缺点是不能即时给出目标所处的左右舷，会延长对目标的捕获时间和增加目标丢失的概率。
另一是由三元阵构成拖曳线列阵声纳的基阵如文献2(G.W.M.VanMierlo，S.P.Beerens and R.Been ect.Port/starboard discrimination byhydrophone triplets in active and passive towed arrays.UDT97，Gernany176-181)中所介绍的由于三元阵就是指组成线列阵的每个基元并不是由一个无指向性的水听器组成，而是由分布在同一圆周、形成等边三角形的三个无指向性水听器组成，通常称为三元水听器组，并且三元水听器组所构成的平面与线阵的轴线相垂直，这样，可将三元阵看作是由三根普通线列阵所构成。采用三元阵的缺点是基阵的物理尺寸较大、安装精度要求高、且成本高。
在已有的拖曳线列阵声纳中，左右舷模糊问题是一个关键性的难点问题，上述两种方法在理论和工程上都是可行的，但存在上述缺点。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服用无指向性水听器组成的单根线列阵不能即时给出目标所处的左右舷，而会延长对目标的捕获时间和增加目标丢失的概率的缺点；第二是为了解决已有三元阵中基阵的物理尺寸较大、安装精度要求高、且成本高的缺点；从而提供一种用于拖曳线列阵声纳基阵的水听器组。
本实用新型是这样实现的本实用新型提供的用于拖曳线列阵声纳基阵的水听器组，包括护套、在护套内安装有水听器和对水听器接收到的声信号进行采样、滤波和传输的部件，该采样、滤波和传输的部件与水听器电连接，并且护套内充满绝缘液体；其特征在于还包括固定架，所述的水听器每两个对称固定在一个固定架上构成一个二元水听器，至少由两个二元水听器用固定件平行固定在护套内的同一平面上，串联直线连接，构成均匀线列阵结构，所述的二元水听器中的两个水听器的连线与二元水听器构成均匀线列阵的轴线相垂直，相邻两个二元水听器之间的间距为所要接收信号中心频率对应波长λ的二分之一。
当采用几何相移模型左右舷分辨技术处理信号时，则每个二元水听器中的两个水听器间距l设置为所要接收信号中心频率对应波长λ的四分之一。
当采用噪声相关模型左右舷分辨技术处理信号时，则每个二元水听器中的两个水听器间距l设置必须要大于拖缆流噪声的空间相关半径γ，小于所要接收信号波长λ的十分之一。
所述的安装在护套内的水听器是无指向性水听器，并且具有相同的结构和物理特性。
所述的固定架包括用金属或塑料材料制作的圆圈或方形框架。
所述的固定件包括塑料、凯夫拉尼龙绳和耐拉伸的材料制作的绳和固定件。
本实用新型经过理论分析、仿真实验和湖试实验，充分证明了本实用新型能有效地解决拖曳线列阵声纳的左右舷模糊问题，湖试实验在不太理想的实验条件中采用几何相移模型左右舷分辨技术取得了7dB的左右舷分辨增益，证明了本实用新型是有效的、可行的，并且具有相当的宽容性。
本实用新型优点是本实用新型的以二元水听器组作为拖曳线列阵声纳的基阵，并采用一定的信号处理技术可在波束形成的同时实现对目标的左右舷分辨。该二元水听器组结构简单、安装精度要求低、易于制作、成本低，并且能够实时解决拖曳线列阵声纳的左右舷模糊问题。
图1是本实用新型采用几何相移模型左右舷分辨技术的单个二元水听器结构示意图图2是本实用新型采用噪声相关模型左右舷分辨技术的单个二元水听器结构示意图图3是本实用新型安装在护套内的由二元水听器串联直线连接构成均匀线列阵结构示意图图4是本实用新型二元水听器组组成示意图；图中 表示电信号走向，→表示通过固定件与护套固定在一起。
图面说明如下1-水听器； 2-固定件；3-固定架 4-护套；5-线列阵L 6-二元水听器；
7-线列阵R。
具体实施方式
实施例1按图1、图3和图4制作一采用几何相移模型左右舷分辨技术的二元水听器组取市场上购买的64个具有相同结构和物理特性的无指向水听器1，其接收信号中心频率在7.5KHz，将每两个水听器1采用高强度塑料加以固定在一个半径为2.5cm的铁圈3的直径两端，构成一个二元水听器6；固定的目的是一方面保持好二元水听器6中的两个水听器1间距，并且防止二元水听器6在拖曳过程中变形、扭曲。因为是采用几何相移模型左右舷分辨技术处理信号，则每个二元水听器6中的两个水听器1间距l设置为所要接收信号中心频率对应波长λ的四分之一，为5cm，如图1所示。这样，共构成32个二元水听器6。
然后，以一条直线为轴线，将32个二元水听器6用凯夫拉尼龙绳2串联固定成一条直线，这条直线也就是二元水听器组的轴线，每个二元水听器6中的两个水听器1连线与轴线相垂直，所有的二元水听器6中的两个水听器连线相互平行；二元水听器组呈两条相互平行、完全一致的由32个无指向性水听器1构成的均匀线列阵L和线列阵R结构，如图3中5即为线列阵L，7即为线列阵R。固定目的是为了保持相邻的两个二元水听器6的间距为所要接收信号中心频率对应波长λ的二分之一，也就是间距为10cm，从而构成一个二元水听器组。并将32个二元水听器6组成的二元水听器组套入一直径为5.5cm的有机玻璃的护套4内，再用固定件将其固定在护套4上，加上护套4的目的一方面是为了保护二元水听器组不受外力损伤，另一方面是为了防止整个二元水听器组的形状不变形。护套4内还装有常规的采样频率为40KHz、采样位数为32位的采样器、带通滤波器和传输光纤，该采样、滤波和传输部件与水听器电连接，对二元水听器组中的所有水听器1接收到的声信号进行采样、滤波和传输，保证将二元水听器组中的各个水听器1接收到的声信号经采样和滤波后转变为所需频率范围内的数字电信号，经光纤传送到拖曳线列阵声纳的信号处理装置进行信号处理。
护套4中充满了轻蜡油，从而构成一根缆，保证整个缆在海水中是零浮力的，这样，就可以把缆拖曳于海水中的任意深度。
对以上的二元水听器组，采用几何相移模型左右舷分辨技术，能够实现拖曳线列阵声纳的左右舷分辨。经过理论分析、仿真实验和湖试实验，证明了二元水听器组能替代常规的拖曳线列阵声纳的基阵，既能完成拖曳线列阵声纳的全部功能，又能即时实现对目标的左右舷分辨。根据该实用新型，湖试实验取得了7dB的左右舷分辨增益。
实施例2
按图2、图3和图4制作一采用噪声相关模型左右舷分辨技术的二元水听器组取市场上购买的256个具有相同结构和物理特性的无指向水听器1，将两个水听器1采用高强度塑料对称固定在一个半径为2cm的铁圈3上，它是由接收信号中心频率在1KHz的两个相同的水听器1组成二元水听器6；固定的目的是一方面保持好二元水听器中的两个水听器1间距，并且可防止二元水听器6在拖曳过程中变形、扭曲。因为是采用噪声相关模型左右舷分辨技术处理信号，则每个二元水听器6中的两个水听器1间距l设置必须要大于拖缆流噪声的空间相关半径γ，小于接收信号对应波长λ的十分之一，现把它设置为4cm，如图2所示。这样，共构成128个二元水听器。
然后，以一条直线为轴线，将128个二元水听器用凯夫拉尼龙绳2串联固定成一条直线，这条直线也就是二元水听器组的轴线，每个二元水听器6中的两个水听器1连线与轴线相垂直，所有的二元水听器中的两个水听器连线相互平行；二元水听器组呈两条相互平行、完全一致的由128个无指向性水听器1构成的均匀线列阵L和线列阵R结构，如图3中5即为线列阵L，7即为线列阵R。固定目的是为了保持相邻的两个二元水听器6的间距为所要接收信号中心频率对应波长λ的二分之一，也就是75cm，从而构成一个二元水听器组。并将128个二元水听器6组成的二元水听器组套入一直径为4.5cm的有机玻璃的护套4内，再用固定件将其固定在护套4上，加上护套4的目的一方面是为了保护二元水听器组不受外力损伤，另一方面是为了防止整个二元水听器组的形状不变形。护套4内还装有常规的米样频率为20KHz、采样位数为24位的采样器、带通滤波器和同轴电缆，该采样器、带通滤波器和同轴电缆与水听器电连接，对二元水听器组中的所有水听器1接收到的声信号进行采样、滤波和传输，保证将二元水听器组中的各个水听器1接收到的声信号经采样和滤波后转变为所需频率范围内的数字电信号，经同轴电缆传送到拖曳线列阵声纳的信号处理装置进行信号处理。
护套中充满轻蜡油，从而构成一根缆，保证整个缆在海水中是零浮力；这样，就可以把缆拖曳于海水中的任意深度。
实施例2的二元水听器组，采用噪声相关模型左右舷分辨技术，能够实现拖曳线列阵声纳的左右舷分辨。经过理论分析、仿真实验，证明了二元水听器组能替代常规的拖曳线列阵声纳的基阵，既能完成拖曳线列阵声纳的全部功能，又能即时实现对目标的左右舷分辨。
权利要求1.一种用于拖曳线列阵声纳基阵的水听器组，包括护套、在护套内安装有水听器组和对水听器接收到的声信号进行采样、滤波和传输的部件；并且护套内充满绝缘液体；其特征在于还包括固定架，所述的水听器每两个对称固定在一个固定架上构成一个二元水听器，至少由两个二元水听器用固定件平行固定在护套内的同一平面上，串联直线连接，构成均匀线列阵结构，所述的二元水听器中的两个水听器的连线与二元水听器构成均匀列阵的轴线相垂直，相邻两个二元水听器之间的间距为所要接收信号中心频率对应波长λ的二分之一。
2.按权利要求1所述的用于拖曳线列阵声纳基阵的二元水听器组，其特征在于当采用几何相移模型左右舷分辨技术处理信号时，所述的二元水听器中的两个水听器之间的间距l设置为所要接收信号中心频率对应的波长λ的四分之一。
3.按权利要求1所述的用于拖曳线列阵声纳基阵的二元水听器组，其特征在于当采用噪声相关模型左右舷分辨技术处理信号时，所述的二元水听器中的两个水听器之间的间距l的设置必须要大于拖缆流噪声的空间相关半径γ，小于所要接收信号波长λ的十分之一。
4.按权利要求1、2或3所述的用于拖曳线列阵声纳基阵的二元水听器组，其特征在于所述的安装在护套内的水听器是无指向性水听器，并且具有相同的结构和物理特性。
5.按权利要求2或3所述的用于拖曳线列阵声纳基阵的二元水听器组，其特征在于所述的固定架包括用金属或塑料材料制作的圆圈或方形框架。
6.按权利要求1所述的用于拖曳线列阵声纳基阵的二元水听器组，其特征在于所述的固定件包括塑料、凯夫拉尼龙绳和耐拉伸的材料制作的绳和固定件。
专利摘要本实用新型涉及一种用于拖曳线列阵声纳基阵的水听器组。它包括护套、在护套内安装有水听器组和对水听器接收到的声信号进行采样、滤波和传输的部件；并且护套内充满绝缘液体；其特征在于还包括固定架，所述的水听器每两个对称固定在一个固定架上构成一个二元水听器，至少由两个二元水听器用固定件平行固定在护套内的同一平面上，串联直线连接，构成均匀线列阵结构，所述的二元水听器中的两个水听器的连线与二元水听器组的轴线相垂直，相邻两个二元水听器之间的间距为接收信号中心频率对应波长λ的二分之一。本实用新型采用一定的信号处理技术可在波束形成的同时实现对目标的左右舷分辨，其结构简单、安装精度要求低、易于制作、成本低。
文档编号G01S15/00GK2585245SQ0228941
公开日2003年11月5日 申请日期2002年11月28日 优先权日2002年11月28日
发明者何心怡, 黄海宁, 张春华 申请人:中国科学院声学研究所