[发明专利]一种具备同步功能的自容式单通道海洋声信号测量装置

说明书

本发明公开了一种具备同步功能的自容式单通道海洋声信号测量装置，涉及海洋声信号测量技术领域，其特征在于：至少包括：传感器单元、用于接收传感器单元数据信号的控制系统、与控制系统进行数据交互的数据存储模块、为控制系统提供电能的电源系统、与控制系统电连接的控制系统电源管理电路、时钟芯片和值班电路；控制系统设有串行通信接口、以太网接口、USB接口、同步输入接口和参数设置接口；值班电路分别与电源系统、时钟芯片、同步输入接口和参数设置接口电连接；控制系统与值班电路通过IO管脚连接；通过采用上述技术方案，本发明实现海洋声信号的高速采集和大容量数据存储。

技术领域

本发明涉及海洋声信号测量技术领域，特别是涉及一种具备同步功能的自容式单通道海洋声信号测量装置。

背景技术

水声技术是研究和探索海洋的主要手段，在熟知的各种能量形式中，只有声波在海洋中具有最佳的传播性能。海洋环境噪声看作是水声信道中的一种背景干扰场，无论是对主动声纳还是被动声纳，海洋环境噪声都是其不可避免的干扰，人为或自然产生的噪声作为水声信道的背景干扰场将直接影响各种声纳设备的性能；但海洋环境噪声中也蕴含了大量的水文、地质以及海洋生物信息，通过收集分析海洋环境噪声，可为进一步研究海洋气象、生态环境以及资源分布提供了条件。因此海洋环境噪声研究无论在民用还是军事上均具有非常重要的意义。

为提高水下声学设备的性能，需要对海洋环境噪声特性进行充分的调查和分析，深刻认识海洋环境噪声的时域、频域和空域等特性，这就要求对海洋环境噪声进行连续地测量。

常见的声学调查设备采用水声信号采集阵列系统。传统的水声信号采集阵列系统由水听器阵列和采集记录终端设备组成。

现在使用的水听器阵列在使用过程中有一些问题和不足，主要包括：水听器的位置不能随意变更；水听器阵列电缆任意一点的损害，都会造成整个系统无法正常工作；长距离供电和微弱信号输入造成信号质量较差等问题。由于以上原因，在实际的海洋调查过程中，不得不使用自容式单通道声学调查设备，但单通道调查设备工作模式预先设定，存在各设备之间同步和协同工作问题。

以下两个专利在解决存在的问题做了有益的尝试:

专利号为201210096442.1的发明专利一种深水无电缆连接的水声阵列系统及同步采集方法，采用高精度微型CPT原子钟守时，解决各阵元之间长期精准的同步。此方法水听器阵列与采集记录终端设备无电气连接，结构简单，但水听器阵列只能按照设定的工作方式工作；采用低功耗MCU作为接口控制单元完成数据采集和存储尽管功耗较低，但同时采样速率不会很高；采用四路32GB的SD卡存储数据，电路复杂且存储容量较小。

申请号为201510276119.6的发明专利阵列式海洋声信号测量系统，采集记录终端与单通道海洋声信号测量仪采用感应耦合方式完成单通道测量设备的同步和测量数据的获取。此方法可实现采集记录终端与单通道海洋声信号测量仪协同工作，但单通道海洋声信号测量仪与水上设备需要采用感应耦合方式通信，感应耦合通信电路复杂，数据传输速率较低，而且功耗较大，会减小单通道海洋声信号测量仪工作时间，不利于长期使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具备同步功能的自容式单通道海洋声信号测量装置；该具备同步功能的自容式单通道海洋声信号测量装置能够实现海洋声信号的高速采集和大容量数据存储。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种具备同步功能的自容式单通道海洋声信号测量装置，至少包括：

传感器单元，所述传感器单元包括水听器、压力模块和温度模块；

用于接收传感器单元数据信号的控制系统，所述水听器通过A/D采集模块与控制系统进行数据交互；所述温度模块通过第一模数转换器与控制系统进行数据交互；所述压力模块通过第二模数转换器与控制系统进行数据交互；