[发明专利]一种紧凑型水下微地形测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及水下探测领域，具体涉及一种水下微地形信息高效获取的紧凑型测量仪器。

背景技术

二十一世纪是海洋世纪，对水下地形的高效遥测是海洋资源探测、海洋工程、航道勘查等领域人类水上活动的必需条件。而穿透水体获取水下地形信息主要借助于声学探测设备。

国外从上个世纪中期就开始研制水下地形探测声学设备，经过几十年的发展更迭，从开始的单波束测深仪，到现在的多波束测深仪，已形成了系列化的产品以满足用户的不同需求；在国内，目前能够查阅到的关于水下地形探测设备的资料、专利以及产品也包括了单波束测深仪和多波束测深仪两类。

单波束测深仪的工作原理为：向测量船正下方发射单波束探测声波，通过测量发射与接收声波之间的时间差来测量水深。单波束测深仪的根本缺陷在于每次只能给出测量船正下方的水深，因此只能实现“点-线测量”，在大面积测量时效率很低，直接导致了测量成本的提高，而且得到的测量结果也不能实现全覆盖测量。另外，为了避免测量船纵、横摇的影响，单波束测深仪要求比较宽的波束(通常在±10°左右)，这导致测量精度较低。由于上述这两方面的原因决定了单波束测深仪已经不适合当前繁多水事活动的迫切需求。

多波束测深仪的工作原理为：向测量船正下方发射宽覆盖扇面的探测声波，通过测量发射与垂直于船行方向的扇面内许多个角度接受声波之间的时间差来同时获取宽条带上的多个水深点，其将传统的“点-线测量”扩展为“线—面测量”，从而极大地提高了测量效率。

我国是海洋大国却不是海洋强国，最重要的原因之一是我国的水下地形测量等技术和设备大大落后于西方国家。进口国外高性能多波束测深仪存在价格昂贵、使用维护不便等众多弊端。因此，研制具有自主知识产权的高性能多波束测深仪势在必行。

国内关于多波束测深仪系统设计方面的专利，目前只有两项：“便携式多波束测深仪(ZL200610151239.4)”和“多波束宽覆盖海底地形地貌探测装置(ZL200610151240.7)”，依据这两项专利研制的相关产品已在国内市场获得了推广和应用，较好满足了部分用户的需求。但随着用户对设备性能要求的提高，电子技术的发展，这两项专利产品暴露出一些不足，如：采用了水下分机和水上分机的分体结构，不仅增加了数据传输的负担，并且设备体积庞大，不便于携带安装使用；采用一体化工控机进行系统控制，灵活性差；采用了多个DSP处理器进行并行数据处理，不仅增大了电路的体积、功耗以及数据传输的风险，而且性能成本比低；采用均匀发射弧阵不利于实现超宽覆盖测量等。

本发明中拟对这些不足之处进行进一步创新改进，以提升新专利产品的性能，更好地满足国内用户的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高性能、高效率的紧凑型水下微地形测量仪。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种紧凑型水下微地形测量仪，包括：第一电缆、水下接收分机、水下发射分机以及连接水下接收分机和水下发射分机的第二电缆，水下接收分机包括多通道接收换能器阵、多通道信号调理采集及存储装置、数据处理与通讯装置；水下发射分机包括信号产生装置、信号发射装置以及多通道发射换能器阵，其中，第一电缆、数据处理与通讯装置、第二电缆、信号产生装置、信号发射装置和多通道发射换能器阵依次电信号连接；多通道接收换能器阵、多通道信号调理采集及存储装置与数据处理与通讯装置依次电信号连接。

所述的数据处理与通讯装置由网络通讯模块、第一逻辑控制器、第一DSP处理器、第二DSP处理器、第二逻辑控制器和第三逻辑控制器组成，其中，第一逻辑控制器分别和第一DSP处理器、第二DSP处理器、第二逻辑控制器、第三逻辑控制器、第四逻辑控制器电信号连接；第二逻辑控制器、第一DSP处理器和第一逻辑控制器依次电信号连接；第三逻辑控制器、第二逻辑控制器和第一逻辑控制器依次电信号连接；第一逻辑控制器和网络通讯模块相互间电信号连接。

所述的多通道信号调理采集及存储装置由第四逻辑控制器、模数转换器组、固定增益放大器组、带通滤波器组、可变增益放大器组、带通滤波器组和海量存储器组成，其中，带通滤波器组、可变增益放大器组、带通滤波器组、固定增益放大器组、模数转换器组和第四逻辑控制器依次电信号连接；第四逻辑控制器和海量存储器电信号连接。

所述的信号产生装置由第五逻辑控制器组成。

所述的信号发射装置由功率管驱动器组、功率放大器组和阻抗匹配器组组成，其中，功率管驱动器组、功率放大器组和阻抗匹配器组依次电信号连接。