超聲波測深儀校準檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于海洋探測技術領域，涉及超聲波測深儀的校準檢測技術，具體指一種超聲波測深儀校準檢測裝置。
【背景技術】
[0002]超聲波測深儀是一種適用于江河湖泊、水庫航道、港口碼頭、沿海、深海的水下斷面和水下地形測量及導航、水下物探等諸多水域的水深測量儀器。超聲波測深儀的主要性能取決于以下幾個技術指標:測量精度、盲區、作用距離等。超聲波測深儀用途十分廣泛，市場上產品也很多，但是目前并沒有一套完整的方法和設備對其進行校準和性能的檢測。
[0003]超聲波測深儀由聲學元件、電子元件、機電元件組成，精度由上述元件的精度和使用方法決定，例如不同批次間的換能器參數、電路的噪聲、發射聲源級均不同，以及對應不同設備的測深參數也不相同，因此使用之前對其進行校準和檢測是非常必要的。
[0004]目前，超聲波測深儀的校準裝置一般都是單純的機械裝置，此種裝置通過螺桿準確測定水深，用游標卡尺測定記錄水深，選用高精度溫、鹽、深計算水中聲速，然后用上述直接測量值，間接校準測深儀的穩定性和聲速值。因此，現有校準裝置的操作和計算均相對復雜，且只能校準部分測深所用的參數，對測深儀的其他指標并沒有檢測和評估能力，使用局限性較大。
【實用新型內容】
[0005]針對上述技術問題，本實用新型利用水聲學技術研制了一種新型超聲波測深儀的校準檢測裝置，有效解決了現有測深儀的機械式校準檢測裝置操作、計算復雜，校準檢測精度低，以及使用受限的技術問題。
[0006]本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：
[0007]—種超聲波測深儀校準檢測裝置，由干端和濕端兩部分組成，所述干端包括主機、顯控軟件和電子系統，電子系統包括模擬接收機、模擬發射機和數字處理板，其中，模擬接收機用于接收待測測深儀的發射信號，模擬發射機用于模擬發射測深儀的底回波信號，數字處理板完成信號的處理、檢測并發送給顯控軟件;所述濕端包括換能器及固定架，該換能器與待測測深儀的換能器相對安裝在固定架上，兩換能器間的距離活動可調；所述固定架置于水槽內，水槽的水深淹沒兩換能器。
[0008]作為本裝置的優化方案，所述固定架包括一長桿，長桿上設有滑軌，兩換能器活動安裝在長桿上，通過沿滑軌移動來調節換能器間的距離。
[0009]作為本裝置的優化方案，所述換能器通過設置在滑軌內的安裝架與固定架連接，通過上下調節安裝架使兩換能器的聲學中心連線與滑軌平行。
[0010]作為本裝置的優化方案，所述長桿上設有嚴格校準的刻度。
[0011]本實用新型的有益效果是：旨在利用水聲學技術，研制一套超聲波測深儀的校準檢測裝置，簡單易于操作，可靠有效，可對市場上大部分的超聲波測深儀進行校準得到合適的技術參數，并測量出測深儀的關鍵指標;對每一臺測深儀在出廠時就可以實現校準和性能的檢測，取代了測深儀需在江、湖等區域進行復雜測試，從而降低了成本;并結合實際距離對測深參數進行求解，有效提高了校準檢測的精度。
【附圖說明】
[0012]圖I為校準檢測裝置的電子系統組成框圖；
[0013]圖2為校準檢測裝置固定架結構示意圖；
[0014]圖3為校準檢測方法的流程框圖；
[0015]圖4為校準檢測裝置的信號處理流程框圖：
[0016]圖中：1_待測測深儀的換能器，2-校準檢測裝置的換能器，3-固定架，4-長桿，5-滑軌，6-安裝架，7-刻度。
【具體實施方式】
[0017]下面將結合附圖及實施例對本實用新型及其效果作進一步闡述。
[0018]如圖I、2所示，一種超聲波測深儀校準檢測裝置，由干端和濕端兩部分組成，所述干端包括主機、顯控軟件和電子系統，為提高設備的集成度，通過模塊化設計將主機、顯控軟件和電子系統集成為一體。電子系統包括模擬接收機、模擬發射機和數字處理板，其中，模擬接收機用于接收待測測深儀的發射信號，模擬發射機用于模擬發射測深儀的底回波信號，數字處理板完成信號的處理、檢測并發送給顯控軟件進行顯示與控制;所述濕端包括換能器2及固定架3，該換能器2與待測測深儀的換能器I相對安裝在固定架3上，兩換能器間的距離活動可調;所述固定架3置于水槽內，水槽的水深淹沒兩換能器。固定架3包括一長桿4，長桿I上設有滑軌5和經嚴格校準的刻度6，上述兩只換能器通過設置在滑軌5內的安裝架6活動安裝在長桿4上，換能器可沿滑軌5移動來調節換能器間的距離，可通過上下調節安裝架6使兩換能器的聲學中心連線與滑軌5平行。
[0019]利用上述校準檢測裝置進行超聲波測深儀技術參數的校準和關鍵指標的檢測的方法，具體包括以下步驟：
[0020]a、將待測測深儀的換能器I和校準檢測裝置的換能器2安裝于固定架3上，固定架置于水槽中，由待測測深儀發射信號，校準檢測裝置的模擬接收機接收信號后，模擬發射機發射模擬底回波信號，待測測深儀檢測該回波信號，給出測深結果，用以驗證測深儀的功會K;
[0021]b、所述待測測深儀的待調整參數有N個時，則兩個換能器間距的調整次數需大于N次，得到大于N組的測深結果，將測深結果與標尺刻度進行比較，計算誤差，按照測深參數算法得到各個測深參數的修正值;用修正值對各參數進行調整，并重新進行測距的驗證；
[0022]C、設置兩個換能器的間距為lm，調節校準檢測裝置的DA控壓，測量測深儀能檢測到的最大作用距離;最大作用距離代表設備的極限性能，是對設備出廠的一種性能檢驗和評估；
[0023]d、縮短兩個換能器的間距，調節校準檢測裝置的DA控壓，測量測深儀能檢測到的最小作用距離；最小作用距離是盲區測量，盲區越小測深儀性能越高，可以滿足極淺水測量；
[0024]更進一步地，上述測深參數的具體計算步驟如下：
[0025]a、若測深儀的聲源級為SL，待測測深儀換能器和校準檢測儀換能器相聚R，單程傳播損失為TL，目標強度為TS，海水的吸收系數為X，校準檢測裝置的換能器接收靈敏度為Mx，接收增益為BL，發射響應為SL0，發射機有效電壓為U;校準檢測裝置換能器端的信號級為SL-TL，調整換能器間距使R=lm，那么校準檢測換能器端信號級為SL，校準檢測儀的輸出電壓級為SL+Mx+BL，對比實際接收的信號大小，通過顯控軟件得到待測測深儀的實測聲源級SL；
[0026]b、測深儀遵循聲納方程:SL-2*TL+TS-(NL-DI) >DT，其中，DT為檢測閾，DI為指向性指數，NL為噪聲級，根據不同的底的類型和噪聲背景，根據聲源級SL預測出測深儀的最大作用距離Rmax;
[0027]c、測深儀工作中的回波級為SL-2*TL+TS，其中TL = 20*L0G (R) +X*R ；
[0028]校準檢測裝置的發射聲源級31^1 = 31^+20*11?(1])，其中，電壓1]由04控制：
[0029]d、通過調整DA改變SL1，來模擬真實回波的大小SL-2*TL+TS，S卩SL1 = SL-2*TL+TS，建立一個DA和距離R的對應關系，減小DA值，當待測測深儀檢測不到模擬回波信號時，記錄DA和R的變化，并與Rmax進行比較，得到待測測深儀的最大作用距離。
[0030]信號處理
[0031]校準檢測裝置的模擬接收機接收待測測深儀的發射信號，并發送給數字處理板進行信號處理、檢測。測深處理時，要求有高的距離分辨力，所以測深儀的工作頻率較高，但是信號的目標和起伏信息大都存在于包絡中，在信號處理時需要對目標信號進行頻率搬移，頻率搬移指將接收到的回波信號混頻到低頻進行處理，這樣可以降低數據運算量。即以接收信號的所在頻率為依據，乘以由采樣形式和采樣頻率確定的某一頻率的余弦信號，并進行低通濾波，得到回波的基帶信號。例如:假設測深儀的中心頻率為200KHZ，頻率覆蓋范圍為190KHz-210KHz，則可將接收信號乘以頻率為200KHz的余弦信號，并進行低通濾波，濾波器截止頻率為10kHz，則得到回波的基帶信號，然后對基帶信號進行判別和提取，就可以完成對測深儀信號的檢測。檢測到信號之后，通過相應的設置和計算，給出不同的回波信息，就完成了校準檢測儀的信號處理流程。信號處理流程如圖4所示。
[0032]以上實施例僅是示例性的，并不會局限本實用新型，應當指出對于本領域的技術人員來說，在本實用新型所提供的技術啟示下，所做出的其它等同變型和改進，均應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種超聲波測深儀校準檢測裝置，其特征在于：由干端和濕端兩部分組成，所述干端包括主機、顯控軟件和電子系統，電子系統包括模擬接收機、模擬發射機和數字處理板，其中，模擬接收機用于接收待測測深儀的發射信號，模擬發射機用于模擬發射測深儀的底回波信號，數字處理板完成信號的處理、檢測并發送給顯控軟件;所述濕端包括換能器及固定架，該換能器與待測測深儀的換能器相對安裝在固定架上，兩換能器間的距離活動可調;所述固定架置于水槽內，水槽的水深淹沒兩換能器。2.根據權利要求I所述的一種超聲波測深儀校準檢測裝置，其特征在于:所述固定架包括一長桿，長桿上設有滑軌，兩換能器活動安裝在長桿上，通過沿滑軌移動來調節換能器間的距離。3.根據權利要求2所述的一種超聲波測深儀校準檢測裝置，其特征在于:所述換能器通過設置在滑軌內的安裝架與固定架連接，通過上下調節安裝架使兩換能器的聲學中心連線與滑軌平行。4.根據權利要求3所述的一種超聲波測深儀校準檢測裝置，其特征在于:所述長桿上設有嚴格校準的刻度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型超聲波測深儀的校準檢測裝置及其校準檢測方法，由干端和濕端兩部分組成，所述干端包括主機、顯控軟件和電子系統，電子系統包括模擬接收機、模擬發射機和數字處理板；所述濕端包括換能器及固定架，該換能器與待測測深儀的換能器相對安裝在固定架上，兩換能器間的距離活動可調；所述固定架置于水槽內，水槽的水深淹沒兩換能器。簡單易于操作，可靠有效，可對大部分的測深儀進行校準檢測；對測深儀在出廠時就可實現校準和性能的檢測，取代了測深儀需在江、湖等區域進行復雜測試，降低了成本；并利用測深參數計算方程結合實際距離對測深參數進行求解，有效提高了校準檢測的精度。
【IPC分類】G01C25/00
【公開號】CN205156931
【申請號】CN201520972797
【發明人】鄔松, 羅宇
【申請人】江蘇中海達海洋信息技術有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月30日