一种声纳测试系统和测试方法
【专利摘要】一种声纳测试系统，它包括主控计算机、以太网接口电路、单片机、逻辑控制电路、DDS电路、A/D电路、采集存储器、触发电路、调理电路、回放存储器、D/A电路、程控衰减电路、声对接阵；主控计算机与以太网接口电路通过网线相连，单片机分别与逻辑控制电路、以太网接口电路相连，声对接阵分别与触发电路、调理电路连接，声对接阵与调理电路、A/D电路连接，A/D电路分别与逻辑控制电路、采集存储器连接，回放存储器分别与逻辑控制电路、D/A电路连接，D/A电路与程控衰减电路连接，程控衰减电路与声对接阵连接。它克服了现有的测试系统复杂、对不同信号形式和信号参数适应性较差的不足，并且能够实现复杂回波的模拟。本发明具有测试方便、通用性强的优点。本发明还同时公开了一种声纳测试方法。
【专利说明】一种声纳测试系统和测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及声纳、鱼雷声自导的自动测试技术，特别是涉及一种声纳自动测试系统，本发明还涉及利用这种测试系统的测试方法。
【背景技术】
[0002]声纳或鱼雷声自导通过换能器基阵向海水中发射声脉冲信号，然后接收目标反射回波，通过对回波的处理得到目标的方位、速度等参数。为了确定声纳的性能状态，需要对其进行测试，国内外测试声纳和鱼雷声自导的通用方法是根据已知的声纳或鱼雷自导参数，经过实时计算或事先存储在非易失型存储器中，然后在设定时间输出回波，这种方法的缺点是系统复杂，并且必须预知信号参数以及单次发射脉冲的参数，同时为了测试亮点回波等特性，需要对不同的信号形式产生不同的亮点回波，对声纳或鱼雷声自导信号参数的适应性较差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服上述已有技术的不足之处，而提供一种声纳或鱼雷声自导测试系统。
[0004]本发明的另一个目的是提供一种利用这种测试系统的测试方法。它首先解决测试声纳或鱼雷声自导对不同信号参数的适应性问题。同时能够进行功能测试和精度测试，能够进行复杂回波模拟，并且能很容易地改变测试参数。
[0005]本发明的目的是通过如下措施来达到的:一种声纳测试系统，它包括主控计算机、以太网接口电路、单片机、逻辑控制电路、DDS电路、Α/D电路、采集存储器、触发电路、调理电路、回放存储器、D/Α电路、程控衰减电路、声对接阵；主控计算机与以太网接口电路通过网线相连，单片机分别与逻辑控制电路、以太网接口电路相连，声对接阵分别与触发电路、调理电路连接，声对接阵与调理电路、Α/D电路连接，Α/D电路分别与逻辑控制电路、采集存储器连接，回放存储器分别与逻辑控制电路、D/Α电路连接，D/Α电路与程控衰减电路连接，程控衰减电路与声对接阵连接。
[0006]在上述技术方案中，所述的声对接阵包括耦合匹配材料、声换能器基阵和机械加压装置；所述的声换能器基阵通过机械加压装置与声纳基阵耦合。
[0007]一种声纳测试方法，它包括以下步骤:
[0008]当模拟复杂目标回波时的步骤:
[0009](I)在主控计算机上设定控制参数，包括距离、脉宽、采样率、速度、回波方位、幅度衰减等，并通过以太网接口电路和单片机设置到逻辑控制电路、DDS电路、程控衰减电路，DDS电路产生设定的采集和回放时钟并输出到逻辑控制电路；
[0010](2)声对接阵接收声纳系统发射的声脉冲信号，并将其转换为电信号，送入调理电路和触发电路，触发电路产生触发信号并送入逻辑控制电路；
[0011](3)逻辑控制电路根据触发信号和设定参数控制波形采集、存储并实时将采集数据上传到主控计算机；
[0012](4)主控计算机根据采集波形及相关条件计算得到多路回波数据，并将回波数据通过网络接口电路和单片机、逻辑控制电路分发到多路回放存储器中。
[0013](5)逻辑控制电路根据设定参数输出回放时钟，η路回放存储器输出数字信号到对应的η路D/A电路，，D/A电路产生多路模拟信号输出；
[0014](6)模拟输出信号经过数字衰减电路衰减后输出到声对接阵；
[0015](7)声对接装置将电信号转换为声信号并耦合到声纳系统上；
[0016](8)当声纳系统发射下一个脉冲时，重复以上过程，当目标回波波形数据不变时，可以跳过步骤3、4;当距离、脉宽、采样率、速度、回波方位、幅度衰减不变时可以跳过步骤
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[0017]当模拟简单目标回波时的步骤与以上步骤基本相同，仅将步骤3、4替换为:逻辑控制电路根据触发信号和设定参数控制波形采集并将采集波形数据实时存储到η路回放存储器中。
[0018]本发明具有如下优点:(I)测试简单方便，能进行多组参数的测试；(2)具有较高的速度、距离、方位的模拟精度，能很好地进行功能测试和精度测试；(3)对于不同类型的声纳以及不同的自导信号形式均具有通用性；(4)能进行亮点等复杂回波的模拟；(5)系统集成度高，通用性好。。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明声纳测试系统结构框图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限制，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
[0021]参阅附图可知:一种声纳测试系统，它包括主控计算机、以太网接口电路、单片机、逻辑控制电路、DDS电路、A/D电路、采集存储器、触发电路、调理电路、回放存储器、D/A电路、程控衰减电路、声对接阵；主控计算机与以太网接口电路通过网线相连，单片机分别与逻辑控制电路、以太网接口电路相连，声对接阵分别与触发电路、调理电路连接，声对接阵与调理电路、A/D电路连接，A/D电路分别与逻辑控制电路、采集存储器连接，回放存储器分别与逻辑控制电路、D/A电路连接，D/A电路与程控衰减电路连接，程控衰减电路与声对接阵连接。
[0022]在上述技术方案中，所述的声对接阵包括耦合匹配材料、声换能器基阵和机械加压装置；所述的声换能器基阵通过机械加压装置与声纳基阵耦合。
[0023]一种声纳测试方法，它包括以下步骤:
[0024]当模拟复杂目标回波时的步骤:
[0025](I)在主控计算机上设定控制参数，包括距离、脉宽、采样率、速度、回波方位、幅度衰减等，并通过以太网接口电路和单片机设置到逻辑控制电路、DDS电路、程控衰减电路，DDS电路产生设定的采集和回放时钟并输出到逻辑控制电路；
[0026](2)声对接阵接收声纳系统发射的声脉冲信号，并将其转换为电信号，送入调理电路和触发电路，触发电路产生触发信号并送入逻辑控制电路；
[0027](3)逻辑控制电路根据触发信号和设定参数控制波形采集、存储并实时将采集数据上传到主控计算机；
[0028](4)主控计算机根据采集波形及相关条件计算得到多路回波数据，并将回波数据通过网络接口电路和单片机、逻辑控制电路分发到多路回放存储器中。
[0029](5)逻辑控制电路根据设定参数输出回放时钟，η路回放存储器输出数字信号到对应的η路D/A电路，，D/A电路产生多路模拟信号输出；
[0030](6)模拟输出信号经过数字衰减电路衰减后输出到声对接阵；
[0031](7)声对接装置将电信号转换为声信号并耦合到声纳系统上；
[0032](8)当声纳系统发射下一个脉冲时，重复以上过程，当目标回波波形数据不变时，可以跳过步骤3、4;当距离、脉宽、采样率、速度、回波方位、幅度衰减不变时可以跳过步骤
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[0033]当模拟简单目标回波时的步骤与以上步骤基本相同，仅将步骤3、4替换为:逻辑控制电路根据触发信号和设定参数控制波形采集并将采集波形数据实时存储到η路回放存储器中。
[0034]参见图1，其中建立了声纳测试系统的框图，其中逻辑控制电路采用FPGA实现，采集存储器和回放存储器采用FIFO实现，主控计算机通过以太网线对系统参数设置，包括距禹、速度、脉冲宽度、程控衰减等参数，DDS电路接收设定速度参数并产生采集、回放时钟和存储时钟并输出到逻辑控制电路。距离、脉冲宽度等参数由逻辑控制电路控制，声对接阵通过匹配材料与声纳换能器基阵耦合，机械机构提供足够的耦合压力，匹配材料的直径与声纳换能器基阵直径相等。声纳发射信号后，声对接阵将接收到的声信号转换为电信号并传给调理电路和触发电路，调理电路将信号幅度调理后送入A/D电路，触发电路产生触发脉冲并送入逻辑控制电路，逻辑控制电路采用FPGA实现，FPGA接收到触发信号后输出采集时钟，A/D电路开始采集波形并将数据存入采集存储器，存储时钟由FPGA输出，FPGA根据设定的脉宽参数控制采集时钟的长度，同时单片机通过FPGA将FIFO中的数据上传到主控计算机，主控计算机接收数据并根据设定的目标特性参数如亮点等特征，计算η路回波数据并将计算数据通过网络实时发送到单片机，单片机将数据通过FPGA分发到η路回放存储器。当距离触发时间等于设定的距离对应的时间时，FPGA输出回放时钟和读FIFO的时钟，η路D/A输出η路模拟回波信号，η路模拟信号接到程控衰减电路，信号经过衰减后送到声对接阵，声对接阵将电信号转换为声信号并耦合到声纳换能器基阵上，声纳接收返回的声信号并处理后得到信号参数，主控机将设定参数与声纳处理得到的参数比较后判断声纳的性能状态。
【权利要求】
1.一种声纳测试系统，其特征在于它包括主控计算机、以太网接口电路、单片机、逻辑控制电路、DDS电路、A/D电路、采集存储器、触发电路、调理电路、回放存储器、D/A电路、程控衰减电路、声对接阵；主控计算机与以太网接口电路通过网线相连，单片机分别与逻辑控制电路、以太网接口电路相连，声对接阵分别与触发电路、调理电路连接，声对接阵与调理电路、A/D电路连接，A/D电路分别与逻辑控制电路、采集存储器连接，回放存储器分别与逻辑控制电路、D/A电路连接，D/A电路与程控衰减电路连接，程控衰减电路与声对接阵连接。
2.根据权利要求1所述的一种声纳测试系统，其特征是所述的声对接阵包括耦合匹配材料、声换能器基阵和机械加压装置；所述的声换能器基阵通过机械加压装置与声纳基阵耦合。
3.—种声纳测试方法，其特征在于它包括以下步骤: 当模拟复杂目标回波时的步骤: (1)在主控计算机上设定控制参数，包括距离、脉宽、采样率、速度、回波方位、幅度衰减等，并通过以太网接口电路和单片机设置到逻辑控制电路、DDS电路、程控衰减电路，DDS电路产生设定的采集和回放时钟并输出到逻辑控制电路； (2)声对接阵接收声纳系统发射的声脉冲信号，并将其转换为电信号，送入调理电路和触发电路，触发电路产生触发信号并送入逻辑控制电路； (3)逻辑控制电路根据触发信号和设定参数控制波形采集、存储并实时将采集数据上传到主控计算机； (4)主控计算机根据采集波形及相关条件计算得到多路回波数据，并将回波数据通过网络接口电路和单片机、逻辑控制电路分发到多路回放存储器中。 (5)逻辑控制电路根据设定参数输出回放时钟，η路回放存储器输出数字信号到对应的η路D/A电路，，D/A电路产生多路模拟信号输出； (6)模拟输出信号经过数字衰减电路衰减后输出到声对接阵； (7)声对接装置将电信号转换为声信号并耦合到声纳系统上； (8)当声纳系统发射下一个脉冲时，重复以上过程，当目标回波波形数据不变时，可以跳过步骤3、4 ;当距离、脉宽、采样率、速度、回波方位、幅度衰减不变时可以跳过步骤I。 当模拟简单目标回波时的步骤与以上步骤基本相同，仅将步骤3、4替换为:逻辑控制电路根据触发信号和设定参数控制波形采集并将采集波形数据实时存储到η路回放存储器中。
【文档编号】G01S7/52GK103809169SQ201410078435
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】黄雄飞, 钟常绿, 周世华 申请人:中国人民解放军海军陆战学院