[发明专利]一种基于有水管道的声呐检测系统

权利要求书

1.一种基于有水管道的声呐检测系统，其特征在于，包括：网络通讯单元NU、ARM控制单元AU、电机驱动单元MU、检测单元DU、信号激励与调理单元SU、集电环CR、水声换能器UAT和步进电机SM；其中，所述ARM控制单元AU分别与网络通讯单元NU、电机驱动单元MU、检测单元DU和信号激励与调理单元SU连接，所述信号激励与调理单元SU与集电环CR连接，所述集电环CR与水声换能器UAT连接，所述水声换能器UAT固定在步进电机SM的旋转轴上，所述检测单元DU与步进电机SM连接；

所述ARM控制单元AU通过网络通讯单元NU接收上位机指令，根据指令执行以下动作：通过所述电机驱动单元MU控制步进电机SM运动；通过信号激励与调理单元SU和集电环CR对水声换能器UAT发射特定幅值和频率的激励脉冲信号；通过所述信号激励与调理单元SU对水声换能器UAT接收的二次反射的声波信号进行处理，并将处理后的模拟信号传入ARM控制单元AU进行采集；通过所述检测单元DU实时监测步进电机SM转动的绝对角位置、声呐探头整体姿态以及探头密封腔内的气压信息；

所述检测单元DU包括姿态传感器AS、气压传感器BS、电磁角位置传感器ES和槽型光耦GC；其中，所述姿态传感器AS用于实时获取声呐探头的角度信息；所述气压传感器BS用于检测声呐探头腔体内部的气压值；所述电磁角位置传感器ES用于实时检测步进电机SM转动的绝对角位置；所述槽型光耦GC用于提供步进电机SM绝对初始位置。

2.根据权利要求1所述一种基于有水管道的声呐检测系统，其特征在于，所述ARM控制单元AU包括：模数转换器ADC，用于处理信号激励与调理单元SU输出的模拟信号；数模转换器DAC，用于控制信号激励与调理单元SU中输出可调电源OS的输出电压和电流；TIM定时器，用于输出不同频率的方波信号，且方波频率能够通过上位机实时更改。

3.根据权利要求1所述一种基于有水管道的声呐检测系统，其特征在于，所述信号激励与调理单元SU包括信号激励模块DM和信号调理模块CM；其中，

所述信号激励模块DM包括：输出可调电源OS，用于提供特定幅值的电压；激励驱动电路EC，用于产生脉冲个数可控的方波信号；变压器TS，用于将原边的脉冲信号按照指定的匝数比，在变压器副边输出特定幅值的交变脉冲信号；

所述信号调理模块CM包括：可编程带通滤波器PF和对数检波器LD，用于对水声换能器UAT接收到的二次声波反射信号进行处理，并将处理后的信号输入ARM控制单元AU进行采集。

4.根据权利要求3所述一种基于有水管道的声呐检测系统，其特征在于，所述变压器TS的磁芯依据水声换能器UAT的中心频率点而定，变压器匝数比依据水声换能器UAT的静态电容和中心频率点确定。

5.根据权利要求1所述一种基于有水管道的声呐检测系统，其特征在于，所述电磁角位置传感器ES固定在步进电机SM底部旋转轴的正下方区域，所述电磁角位置传感器ES与步进电机SM底部旋转轴的间距不超过0.5mm。

6.根据权利要求1所述一种基于有水管道的声呐检测系统，其特征在于，所述步进电机SM旋转轴上固定有一圆盘，所述圆盘上留有一个2mm缺口，当所述缺口不处于槽型光耦GC几何中心时，所述槽型光耦GC处于关断状态，输出高电平；当所述缺口转到槽型光耦GC几何中心时，所述槽型光耦GC导通，输出低电平。

7.根据权利要求1所述一种基于有水管道的声呐检测系统，其特征在于，所述网络通讯单元NU包括信号隔离模块IM、电力猫模块PM和以太网接口模块EM；其中，所述信号隔离模块IM用于将声呐探头与线缆车通讯的2芯线缆中的供电电源和通讯信号进行隔离；所述电力猫模块PM用于将2芯信号线转换为标准的LAN口，与以太网接口模块EM连接；所述以太网接口模块EM用于LAN口与ARM控制单元AU进行桥接通讯。