海洋环境噪声测量系统[发明专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1510405A [43]公开日2004年7月7日
[21]申请号02157687.4[22]申请日2002.12.24
[21]申请号02157687.4
[71]申请人深圳市丰河环境工程技术有限公司
上海分公司
地址200062上海市普陀区金沙江路1006号132
幢421室
[72]发明人冯钧国 [74]专利代理机构上海东方易知识产权事务所代理人沈原
[51]Int.CI 7G01H 3/10G01H 17/00
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页
[54]发明名称
海洋环境噪声测量系统
[57]摘要
一种可回收水下噪声潜标记录仪，涉及一种水
下噪声测量装置。

现有技术的水下噪声测量，很难
将需要测量的噪声与各种干扰区别开，往往带来很
大的测量误差，在高海况下更是无法测量。

本发明
的可回收水下噪声潜标记录仪，它是一个同时兼有
自控和遥控功能的可回收潜标系统，由潜标体、释
放装置和锚定沉块组成。

可在水深300米内长期值
守工作，随时可按预编程序或水面遥控声指令实时
地记录1赫至100千赫范围内的水下噪声。

具有测距、
导航、自动记录和故障报警功能，它随时可通过水
面声指令释放回收，然后由水面系统分析处理。

02157687.4权 利 要 求 书第1/1页 1.一种海洋环境噪声测量系统，其特征是：由潜标体、释放装置(4)和沉块(5)组成，所说的潜标体是由一个内装测量记录装置及电池的水密桶(1)，安装在桶盖上的测量水听器和遥控/应答换能器(3)所组成，通过尼龙缆绳(2)将水密桶(1)、释放装置(4)和沉块(5)连结起来并放置在水下的测量深度中，所说的水上计算机处理系统，是由带有GPIB接口的数据记录仪(26)，带通滤波器(27)、高分辨频谱分析仪(28)以及16位微型计算机(29)，GPIB接口板(32)，A/D变换板(33)、RS-232C接口板(34)、打印机(30)和绘图仪(31)所组成。

2.根据权利要求1所述的海洋环境噪声测量系统，其特征是：所说的释放装置(4)由两个并行工作的声应答释放器组成，随时可通过水面发送任一个释放器的释放指令使水下系统与沉块脱钩浮上水面。

3.根据权利要求1所述的海洋环境噪声测量系统，其特征是：所说的水下记录装置，包含有水听器(6)、(7)、前置处理单元(11)、记录仪(12)、同步测距装置(13)、微处理机控制器(14)和遥控接收与应答装置(15)。

4.根据权利要求1所述的海洋环境噪声测量系统，其特征是：所说的测量水听器由两个不同用途的水听器(6)和水听器(7)组成，通过一个金属杆(9)和水密插头(10)固定在水密桶(1)的桶盖上与桶体距离40至50厘米，水听器(6)适用于测量目标噪声，水听器(7)适用于测量海洋环境噪声。

02157687.4说 明 书第1/4页
海洋环境噪声测量系统
技术领域
本发明涉及一种水下噪声测量装置，尤其是一种海洋环境噪声测量系统。

背景技术
现有技术的水下噪声测量，一是采用工作船或水面浮标悬挂或拖带方式，二是采用岸站方式。

前一方法中，测量水听器直接从工作船上吊入水中，或者通过减震装置拖带在船后，信号通过电缆传送到工作船上进行记录和分析，也有的利用水面浮标代替工作船，测量水听器悬挂在水面浮标下面，信号通过电缆传送到水面浮标上再通过无线电波发送到工作船或岸边实验站上进行记录和分析。

上述这些方法的优点是设备比较简单，操作较易，测量直观，成本较低，适于各类海区，特别是深海区的应用。

但是，这些方法，在很多情况下，很难将需要测量的噪声与各种干扰区别开。

这些干扰包括工作船的机械噪声，水流流过船体或浮标体的环流噪声，海面波浪式浮体摇动引起的电缆抖动和水听器移动所产生的干扰等等，往往带来很大的测量误差，在高海况下更是无法测量。

用岸站方式，测量水听器锚定在海底，信号通过海底电缆传送到岸上的测量站上进行记录分析，如大西洋水下实验与鉴定中心的水下噪声测量系统，这种方法可有效地克服上述缺点，但其工程庞大复杂，缺乏机动性，只能用于个别的近海环境和专门的试验场区。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是彻底克服水下噪声测量中电缆传输带来的弊端，提供一种海洋环境噪声测量系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它由潜标体、释放装置和锚定沉块组成，潜标体为一个防腐耐压的水密桶，是本潜标系统的主体。

为能在水下长期工作和便于投放回收，要求它有良好的水密与耐腐蚀性能，重量轻、体积小，最宜采用钛合金材科制作。

桶内安装全部测量记录装置，桶笨的直径由记录装置的大小决定，而高度由净浮力考虑决定要求加载后在水下的净浮力在30至50公斤左右。

水密桶具有水密桶盖，桶盖上装有可拆卸的测量水听器和遥控/应答换能器。

测量水听器由两个独立的无方向性标准水听器组成，一个水听器测量频率范围从1赫至100千赫，适用于测量目标噪声和高海况下环境噪声，另一个水听器测量频率范围从1赫至30千赫，而灵敏度比前一个高20dB至30dB，适用于测量低海况下的环境噪声。

两个水听器组合在一起，通过一个金属杆伸离桶盖40至50厘米，以避免桶体散射影响。

测量信号经前放和水密插头输入桶内记录系统。

遥控/应答换能器用于接收水面遥控声指令，同时用于发送应答和导航声信号。

测量记录装置由前置处理单元数据记录仪、同步测距装置、遥控接收与应答装置、控制器和电池组成，水下测量记录操作全部由控制器控制。

它是个全CMOS电路的微处理机系统能靠本身电池在水下连续工作三个月以上在此期间，它按预编程序或水面遥控声指令控制测量记录操作。

控制器嘴有数字键盘和液晶显示器。

在系统投放前，用户通过数字代码设置水下作业程序，每次可设置100个不同的作用，每个作业可选择不同的工作方式，水听器，开始时间和结束时间。

本发明的有益效果是：可通过一般舰船投放于任意海区，潜标体可通过锚定沉块的缆绳长度定深在潜标体耐压允许的任意水深处。

由于它可以远离工作船和水面，有效地避免了工作船噪声，水面波浪和电缆抖动的干扰，与岸站系统相比，其成本低廉，又具有很好的机动性、隐蔽性和适应性。

它可以在任选海区测量各种水面舰船、潜艇、鱼雷等目标的水下辐射噪声。

也可以利用它在港口航道上隐蔽地监测过往敌、我舰船的噪声，利用它可对任意
海区的环境噪声作长期的周期性观测，不会受海面风景等恶劣气候的影响。

附图说明
图1是本发明的水下锚定系统结构示意图。

图2是本发明的水下测量记录装置框图。

图3是本发明的水下测量记录装置工作流程图。

图4是本发明的水面信号处理系统框图。

其中：1是水密桶，2是连结缆绳，3是遥控/应答换能器，4是释放装置，5是沉块，6是球状水听器，7是高灵敏度柱状水听器，8是前放室，9是伸长杆，10是水密插头，11是前置处理单元，12是记录仪，13是同步测距装置，14是微处理机控制器，15是遥控接收与应答装置，26是数据记录仪，27是带通滤波器，28是高分辨频谱分析仪，29是十六位微型计算机，30是打印机，31是绘图仪。

具体实施方式
本发明采用尼龙缆绳，长5米左右。

沉块5与释放装置4之间用尼龙绳或钢丝绳连结，其长度依海区深度和工作深度而定。

同步测距装置13利用水听器7作同步声接收器，微处理机控制器14控制其它各部份的工作，同时提供参数信息，由记录仪记录，遥控接收与应答装置15由遥控/应答换能器3作遥控指令接收器和应答声发射器。

如图3所示，开始时它处于值守状态17，它先判断是否接收到“遥控测量”指令18。

若是转入自动记录状态19，若否再判断是否接牧到“遥控记录”指令到达预编程作用时间22。

若否则返回值守状态17，若是则判断预置的工作方式是否为“立即记录”方式。

若是则转入立即记录状态24，若否则转入自动记录状态25。

19和21是通过“遥控关机”指令结束并返回值守状态17，而24、25通过“遥控关机”指令或预置的作业终止时间返回到值守状态17。

如图4所示，数据记录仪26用于回放水下记录，与水下记录用的记录仪12相同，只是它还带有
GPIB接口，可以由外接计算机控制。

带通滤波器27用于直接进行倍频程或1/3倍频程谱分析。

十六位微型计算机29内含G P I B接口板32，高速A/D 变换板33和RS-232C接口板34。

计算机29通过GPIB总线控制各仪器，记录仪26回放的噪声测量信号可以直接送滤波器27或频谱仪28，得到初步谱结果，再通过GPIB总线送计算机进一步处理，也可以直接通过高速A/D 变换板33由计算机分析。

回放的参数信息则经RS-232C接口34送计算机处理.最后结果由打印机30和绘图仪31给出。

02157687.4说 明 书 附 图第1/4页
图1
图2
图3
图4。