專利名稱：一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及聲納的測試技術，特別是涉及一種相控陣多普勒計程^f義測試的聲
對接裝置。
背景技術：
根據多普勒頻移原理，只要聲源(或接收器)與散射體之間有相對運動， 檢測海底回波的頻移可求得載體的對地速度。相控陣多普勒計程儀通常為四波
束正交配置(JANUS配制)，每個波束和水平面夾角為60° ,相鄰兩波束水平投 影的夾角為90° ，在作用深度范圍內，每個波束都能測得地速分量，四波束可 測四個對地分速度，通過矢量合成便可求得速度矢量，同時測量載體相對海底 的深度。
隨著聲學測速技術的發展，相控陣多普勒計程儀出現了新的發展，尤其是 寬帶相控陣多普勒計程儀的出現，它利用相位編碼信號進行測速，測量精度不 斷提高，但其信號復雜性加大。同時，相控陣多普勒計程儀已成功應用于多種 載體的導H
相控陣多普勒計程儀使用 一 個換能器基陣實現四個波束形成，而基陣一般 為平面陣，陣元數一^:為幾百個，發射信號時，幾百個陣元同時工作，向外輻 射聲信號，同時陣元間的信號相位滿足一定的條件，從而在空間形成四個波束， 接收回波信號時，所有陣元都參與聲信號的接收，將接收的聲信號進行移相相 加，形成四個波束方向的回波^接收。
國內外測試相控陣多普勒計程儀的通用方法是進行實航試驗或水池試驗， 實航試驗就是將相控陣多普勒計程儀固定在船上，并與船一起航行，將相控陣多普勒計程儀測量的速度數據與用差分GPS得到的數據比較，從而判斷相控陣 多普勒計程儀的功能以及測量精度，但是這種方法的代價高，時間長，同時還 受到海深、航速和海況的限制。水池試驗則一般只能進行功能測試，很難進行
精度測試。
由于相控陣多普勒計程儀陣元數量多，結構復雜， 一般實驗室里的測試方 法采用電對接的方式，即將模擬回波電信號直接與相控陣多普勒計程儀的波束 形成之后的電子組件連接，跳過了換能器和接收通道的波束形成電路。采用電 對接的方法進行測試存在如下不足， 一是采用電對接，跳過了多普勒計程儀換 能器基陣和接收通道的波束形成電路，測試結果不能完整說明相控陣多普勒計 程儀的技術狀態。二是采用電對接，回波電信號直接加到聲納電子組件上，改 變了相控陣多普勒計程儀的實際工作狀態，破壞了電磁兼容性。三是無法準確 測量相控陣多普勒計程儀的精度指標。
發明內容
本發明的目的是針對上述采用相控陣多普勒計程儀陸上測試存在的問題， 提出一種安裝和拆卸簡單、方便的相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，使 其能在陸上聲環境條件下方便測試相控陣多普勒計程儀的精度。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是 一種相控陣多普勒計程儀測 試的聲對接裝置，包括用于固定相控陣多普勒計程儀7的固定基座、發射換能 器5和接收換能器4，其特征在于，在固定基座上與相控陣多普勒計程儀的每組 并聯換能器中至少一個換能器對應位置處安裝有發射換能器5,在固定基座上與 相控陣多普勒計程儀的任一換能器陣元對應位置處安裝有一個接收換能器4，上 述發射換能器和接收換能器分別與對應的相控陣多普勒計程儀換能器工作面對 接，對接處夾有匹配材料，所述發射換能器5和接收換能器4與相控陣多普勒計程儀換能器之間通過相控陣多普勒計程儀的自重實現可靠的聲耦合。
上述匹配材料為透聲材料，其聲阻抗率/^與海水的聲阻抗率一致，并且厚度 保證聲信號透過該材料后的遠場條件的實現。 所述匹配材料優選為橡膠。
在上述方案中，發射換能器和接收換能器可以為壓電陶資換能器，其中心 頻率和帶寬與多普勒聲納換能器一致。
在上述方案中，所述固定基座包括安裝盤1、蓋板2,蓋板位于安裝盤上面， 蓋板表面的形狀與相控陣多普勒計程儀工作面形狀一致，在蓋板表面設有穿過
發射換能器5和接收換能器4的通孔，在安裝盤內與蓋板表面孔對應位置處設 有用于固定發射換能器5和接收換能器4的定位孔，在安裝盤1上設有能將相 控陣多普勒計程儀在固定基座的水平和圓周方向定位的定位裝置。
在上述方案中，所述定位裝置可以由在安裝盤1的邊緣設置的至少兩個定 位銷3構成，該定位銷與蓋板2垂直，并與相控陣多普勒計程儀側面的定位槽 相對應。
工作原理
(1) 將本發明所述的聲對接裝置安裝好后，將相控陣多普勒計程儀平放在 匹配材料上并利用對接裝置上的定位銷和相控陣多普勒計程儀上的定位槽定位。
(2) 相控陣多普勒計程儀發射的信號通過匹配材料傳遞給接收換能器，接 收換能器將接收到的聲信號轉換成電信號并送入處理電路。
(3) 處理電路將處理后具有設定速度和深度信息的對應的4個波束的電信 號傳遞給發射換能器，發射換能器將電信號轉換成聲信號并通過匹配材料耦合 到相控陣多普勒計程儀的換能器上。(4) 相控陣多普勒計程儀接收聲信號并處理，得到速度和深度的測量值。
(5) 將相控陣多普勒計程儀的速度和深度的測量值與上述設定值比較，判 斷相控陣多普勒計程儀的性能狀態，從而實現了相控陣多普勒計程儀的陸上精
度測試。
本發明具有如下優點(1)實現了相控陣多普勒計程儀陸上條件下的海洋 聲環境的仿真。(2)基于本裝置實現了對相控陣多普勒計程儀精度的測試。(3) 與相控陣多普勒計程儀沒有任何電連接，不會影響相控陣多普勒計程儀的工作 狀態和性能。(4)安裝和拆卸簡單、方便。
本裝置適用于相控陣多普勒計程儀的陸上精度測試，它簡化了相控陣多普 勒計程儀精度測試的過程，降^f氐了測試成本，縮短了測試時間。
圖1為本發明實施例的俯視圖。
圖2為圖1的A-A剖視圖。
圖3為聲對接裝置工作原理示意圖
具體實施例方式
下面結合附圖詳細說明本發明的實施例，但它們并不構成對本發明的限制， 僅作舉例而已。同時通過說明本發明的優點將變得更加清楚和容易理解。
實施例
相控陣多普勒計程儀根據其內部設計，其換能器可分為8組并聯的換能器， 對應每組換能器采用兩個發射換能器與其對接，對應某一換能器陣元采用一個 接收換能器與其對接，位置如圖l所示，其中發射換能器5-l、 5-2對應相控陣多普勒計程儀第l組換能器，發射換能器5-3、 5-4對應相控陣多普勒計程儀第
2組換能器，發射換能器5-5、 5-6對應相控陣多普勒計程^l第3組換能器，發 射換能器5-7、 5-8對應相控陣多普勒計程儀第4組換能器，發射換能器5-9、 5-IO對應相控陣多普勒計程儀第5組換能器，發射換能器5-11、 5-12對應相控 陣多普勒計程儀第6組換能器，發射換能器5-13、 5-14對應相控陣多普勒計程 儀第7組換能器，發射換能器5-15、 5-16對應相控陣多普勒計程儀第8組換能 器。發射換能器和接收換能器為壓電陶瓷換能器，其中心頻率和帶寬與相控陣 多普勒計程儀換能器一致。
上述發射換能器5-1至5-16和接收換能器4安裝在固定基座上。所述固定 基座包括安裝盤l、蓋板2，蓋板位于安裝盤上面，蓋板表面的形狀與相控陣多 普勒計程儀工作面形狀一致，在蓋板表面設有穿過發射換能器5和接收換能器4 的通孔，在安裝盤內與蓋板表面孔對應位置處設有用于固定發射換能器5和接 收換能器4的定位孔，在安裝盤1的邊緣設置有兩個定位銷3，該定位銷與蓋板 2垂直，并與相控陣多普勒計程儀側面的定位槽相對應。
本實施例使用時，將發射換能器5-1至5-16和接收換能器4插入固定基座 蓋板2中的通孔，并深入到安裝盤1內的定位孔定位，使發射換能器5-1至5-16 和接收換能器4的工作面朝上，在蓋板2上表面平放一塊透聲橡膠，橡膠厚度 為15毫米，將相控陣多普勒計程儀工作面平放在透聲橡膠上，將定位銷3嵌入 相控陣多普勒計程儀側面的定位槽內即可。本實施例中發射換能器5和接收換 能器4與相控陣多普勒計程儀7換能器之間通過相控陣多普勒計程儀的自重實 現可靠的聲耦合。
利用本發明所述的聲對接裝置對相控陣多普勒計程儀進行精度測試，在陸上 條件下模擬海底回波，實現相控陣多普勒計程儀的完全聲環境仿真，參照圖3:相控陣多普勒計程儀發射的信號通過匹配材料傳遞給接收換能器，接收換能器 將接收到的聲信號轉換成電信號并送入處理電路。處理電路將處理后具有設定 速度和深度信息的對應的4個波束的電信號傳遞給發射換能器，發射換能器將 電信號轉換成聲信號并通過匹配材料最終耦合到相控陣多普勒計程儀的換能器 上。相控陣多普勒計程儀接收聲信號并處理，得到速度和深度的測量值。將相 控陣多普勒計程儀的速度和深度的測量值與上述設定值比較，判斷相控陣多普 勒計程儀的性能狀態，從而實現了相控陣多普勒計程儀的陸上精度測試。
權利要求
1、一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，包括用于固定相控陣多普勒計程儀(7)的固定基座、發射換能器(5)和接收換能器(4)，其特征在于，在固定基座上與相控陣多普勒計程儀的每組并聯換能器中至少一個換能器對應位置處安裝有發射換能器(5)，在固定基座上與相控陣多普勒計程儀的任一換能器陣元對應位置處安裝有一個接收換能器(4)，上述發射換能器和接收換能器分別與對應的相控陣多普勒計程儀換能器工作面對接，對接處夾有匹配材料，所述發射換能器(5)和接收換能器(4)與相控陣多普勒計程儀換能器之間通過相控陣多普勒計程儀的自重實現可靠的聲耦合。
2、 根據權利要求1所述的一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，其特征在于，所述匹配材料為透聲材料，其聲阻抗率^與海水的聲阻抗率一致，并且厚度保證聲信號透過該材料后的遠場條件的實現。
3、 根據權利要求2所述的一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，其特征在于，所述匹配材料為橡膠。
4、 根據權利要求1所述的一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，其特征在于，發射換能器和接收換能器為壓電陶資換能器，其中心頻率和帶寬與多普勒聲納換能器一致。
5、 根據權利要求1-3中任一權利要求所述的一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，其特征在于，所述固定基座包括安裝盤(1)、蓋板(2),蓋板位于安裝盤上面，蓋板表面的形狀與相控陣多普勒計程儀工作面形狀一致，在蓋板表面設有穿過發射換能器(5)和接收換能器(4)的通孔，在安裝盤內與蓋板表面孔對應位置處設有用于固定發射換能器(5)和接收換能器(4)的定位孔，在安裝盤(1)上設有能將相控陣多普勒計程儀在固定基座的水平和圓周方向定位的定位裝置。
6、根據權利要求5所述的一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，其特征在于，所述定位裝置由在安裝盤(1)的邊緣設置的至少兩個定位銷(3)構成，該定位銷與蓋板(2)垂直，并與相控陣多普勒計程儀側面的定位槽相對應。
全文摘要
一種相控陣多普勒計程儀測試的聲對接裝置，包括用于固定相控陣多普勒計程儀(7)的固定基座、發射換能器(5)和接收換能器(4)，其特征在于，在固定基座上與相控陣多普勒計程儀的每組并聯換能器中至少一個換能器對應位置處安裝有發射換能器(5)，在固定基座上與相控陣多普勒計程儀的任一換能器陣元對應位置處安裝有一個接收換能器(4)，上述發射換能器和接收換能器分別與對應的相控陣多普勒計程儀換能器工作面對接，對接處夾有匹配材料，本裝置適用于相控陣多普勒計程儀的陸上精度測試，它簡化了相控陣多普勒計程儀精度測試的過程，降低了測試成本，縮短了測試時間。
文檔編號G01S7/52GK101509971SQ20091006040
公開日2009年8月19日 申請日期2009年1月4日 優先權日2009年1月4日
發明者苑秉成, 喜 陳, 黃雄飛 申請人:中國人民解放軍海軍工程大學