一种可更换声头的数字水听器的制作方法

本发明涉及水下电子设备技术领域，涉及一种水听器，尤其涉及一种可更换声头式数字水听器。

背景技术：

水听器作为将水下声信号转换成电信号的换能设备，广泛应用于水中通信，探洲、目标定位、跟踪等领域。水下的探测、识别、通信以及海洋环境监测和海洋资源的开发，都离不开水听器。市面上数字水听器频率范围已经固定，使用更大的频率时，需要更换传感器；使用不同小范围的频率时，滤波电路难以滤除不同范围的干扰信息。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种可更换声头式数字水听器，具体技术方案如下：

一种可更换声头的数字水听器，其特征在于，该数字水听器包括壳体、水声传感器以及设置在所述的壳体内部的信号处理电路，所述的水声传感器与所述的壳体为可拆卸连接，所述的信号处理电路包括依次连接的前置放大器、频带切换电路、增益控制电路、模数转换器以及现场可编程门阵列；

所述的频带切换电路采用四阶巴特沃斯滤波器，为多反馈式电路结构，包括多种带通滤波电路，每一种带通滤波电路对应一种频宽；

所述的增益控制电路包括多个增益控制通道，用于不同的增益控制。

进一步地，所述的带通滤波电路包括前后两级电路，前级电路包括电阻r1、r2，电容c1、c2和运算放大器u1，输入信号经过r1、r2从运算放大器u1的同相端输入，同相端通过c1接地，输出端信号直接反馈到反向端，同时输出端信号通过c2反馈到r1和r2之间；后级电路包括电阻r3、r4，电容c3、c4和运算放大器u2，前级电路的输出信号经过r3、r4从运算放大器u2的同相端输入，同相端通过c3接地，输出端信号直接反馈到反向端，同时输出端信号通过c4反馈到r3和r4之间。

进一步地，所述的壳体包括壳体本体、顶部密封盖和底部密封盖，所述的顶部密封盖和底部密封盖均为空心螺柱，其外部均与所述的壳体本体密封连接，所述的水声传感器通过所述的底部密封盖的空心腔体与壳体本体连接，所述的数字水听器的信号输出端通过所述的顶部密封盖的空心腔体向外部引出。

进一步地，所述的壳体本体由pom工程塑料制成。

进一步地，所述的顶部密封盖和底部密封盖与所述的壳体本体的连接处的径向设有o型密封圈。

本发明的有益效果如下：

本发明的数字水听器的水声传感器为可拆卸连接，且水听器内部设置了频带切换电路，可以根据实际需要更换的不同型号的水听器适配不同的滤波模式，适用范围广。

附图说明

图1是本发明的可更换声头式数字水听器的结构示意图；

图2是本发明的可更换声头式数字水听器的剖视图；

图3是本发明的可更换声头式数字水听器的信号处理电路的架构图；

图4为频带切换电路的模式示意图；

图5为带通滤波电路的电路原理图；

图中，1-壳体，2-水声传感器，3-信号处理电路，11-顶部密封盖，12-壳体本体，13-底部密封盖，31-前置放大器，32-频带切换电路，33-增益控制电路，34-模数转换器，35-现场可编程门阵列。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-3所示，本发明的可更换声头式的数字水听器，包括壳体1、水声传感器2以及设置在壳体内部的信号处理电路3，壳体包括顶部密封盖11、壳体本体12和底部密封盖13，顶部密封盖11和底部密封盖13均为空心螺柱，其外部均与壳体本体12通过螺纹连接，水声传感器2通过底部密封盖13的空心腔体与壳体本体12连接，数字水听器的信号输出端通过顶部密封盖11的空心腔体向外部引出；

如图3所示，信号处理电路包括依次连接的前置放大器31、频带切换电路32、增益控制电路33、模数转换器34以及现场可编程门阵列35，所述的水声传感器可更换，所述的频带切换电路32采用四阶巴特沃斯滤波器，为多反馈式电路结构，包括多种带通滤波电路，每一种带通滤波电路对应一种频宽，如图4所示，共有n种滤波模式，所述的信号处理电路根据不同的水声传感器的带宽,调节信号处理模式。作为其中一种实施方式，如图5所示，所述的带通滤波电路包括前后两级电路，前级电路包括电阻r1、r2，电容c1、c2和运算放大器u1，输入信号经过r1、r2从运算放大器u1的同相端输入，同相端通过c1接地，输出端信号直接反馈到反向端，同时输出端信号通过c2反馈到r1和r2之间；后级电路包括电阻r3、r4，电容c3、c4和运算放大器u2，前级电路的输出信号经过r3、r4从运算放大器u2的同相端输入，同相端通过c3接地，输出端信号直接反馈到反向端，同时输出端信号通过c4反馈到r3和r4之间。

本发明的数字水听器可根据实际需求使用不同规格的水声传感器，当水听器需要更换声头时，通过拧下壳体的底部密封盖13，将另外灌封胶好的传感器与壳体底部密封盖11与壳体本体12衔接，水声传感器2的信号输出端的与前置放大器31相连，作为其中一种实施例，增益控制电路33设有多个增益通道，分别用于测量不同声源级的声信号，例如低声源级的声信号，包括海洋生物的声信号，主动声呐信号等，高增益通道主要用于测量微弱声源信号，例如环境噪声；前置放大器31的信号输出端与频带切换电路32相连，频带切换电路32根据水声传感器2的信号经过前置放大器31的放大后，通过输入信号频率的不同，调节频带切换电路32的滤波模式，例如水声传感器2频宽为10hz～30khz时，频带切换电路32会切换到10hz～30khz的滤波模式，若频宽为10hz～60khz，频带切换电路32会切换到10hz～60khz的滤波模式；

模数转换器34对增益控制电路33的输出的信号进行采集，现场可编程门阵列35对模数转换器34传输过来的数字信号整理封装为tcp/ip帧，实现与上位监控机的通讯。上位监控机匹配有专用的上位人机界面，用于显示水声信号的时域信息和频域信息，以及与所述更换声头式水声传感器作基本的指令收发；本发明的数字水听器将采集的水声信号实时上传，上位监控机在接收存储水声数据的同时，实时显示声信号的时域及频域的波形。

优选地，壳体本体7由pom工程塑料制成，

优选地，所述的顶部密封盖11和底部密封盖13与壳体本体12的连接处的径向设有o型密封圈。作为其中一种方式，使用丁腈橡胶圈。

作为其中一种实施例，可更换声头式数字水听器的信号输出端表现为一根电缆或光电复合缆，电缆或光电复合缆通过壳体1的顶部密封盖11的空心腔体向外部引出，电缆或光电复合缆与壳体1的顶部密封盖11之间的空腔使用灌封胶封堵；所述电缆或光电复合缆内芯包括电源线以及通讯线，优选地，所述可更换声头式数字水听器使用t568b标准接线的双绞线缆作为通讯线。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。