一種水聲信號發射機寬帶自適應匹配方法及其裝置的製作方法

2023-07-25 22:15:01 2

專利名稱：一種水聲信號發射機寬帶自適應匹配方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於水聲通信和水下探測的水聲信號發射系統，尤其是涉及一種用於水 聲通信和水下探測的水聲信號發射機與換能器之間的寬帶自適應匹配方法及其裝置，特別適 用於各類寬帶水聲實驗、科考活動使用的水聲信號發射儀器。
背景技術：
隨著海洋戰略意義的提升與海洋開發需求的日益增長，國內外研究者越來越重視對寬頻 帶大功率聲源的研究與開發。性能良好的寬頻帶大功率聲源可以滿足水聲通信、水聲遙測遙 控、海洋勘探和水下監測等領域的應用需求。寬頻帶大功率發射技術是現代水聲發展的重要方向，也是水聲應用技術的一個難點問題。 要實現水聲信號的寬頻帶和大功率發射，除了需要性能良好的發射機和換能器陣元外，在很 大程度上還依賴於換能器與發射機之間的良好匹配。在寬帶聲納系統中，由於寬帶換能器的帶內阻抗起伏變化不規則，難用解析式表示，阻 抗匹配比較困難。現在常採用的方法是多諧振法和;r型帶通濾波器法。多諧振法在多個窄帶 換能器組成寬帶基陣進行匹配時，效果比較好，但對於單個寬帶換能器，多諧振法不適用；；r 型帶通濾波器存在近似問題，而且不能匹配輻射阻抗，因此實際應用吋效果也不理想。關於水聲信號發射機與換能器的寬帶匹配技術研究，國內外做過大量工作，取得了一定 效果，但仍難以同時滿足寬帶、大功率、高解析度海洋探測儀器所需的要求。傳統水聲探測 應用中，由於應用背景、功率放大器以及換能器的不同，對匹配網絡的設計要求也不同，水 聲信號發射機更是一機一樣，造成研發工作的嚴重重複和浪費。申請號為200410089145.X的中國發明專利申請提供一種水聲超寬帶組合聲陣與發射的 方法及其裝置。申請號為200420110714.X的中國實用新型專利提供一種水聲超寬帶組合聲陣 與發射裝置。上述專利採用分頻段多型振動模式發射換能器聲陣合成技術與多陣發射技術， 較好地解決了超寬帶發射問題。但是該方法和裝置只是對特定單一的發射換能器陣進行的有 效匹配，無法適應各種場合，發射換能器改變後仍需重新設計匹配網絡，通用性不強；且要 求組裝的發射換能器陣過於龐大，對製作精度提出了更高的要求，研製成本高，對普通科研 工作者的使用帶來不便，普通海試中採用的可能性受到影響。發明內容本發明的目的在於針對現有的水聲信號發射機工作頻帶窄、發射換能器匹配網絡一機一 樣的缺點，提供一種水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置。本發明的另一目的是提供一種基於數位訊號處理器(DSP)技術的水聲信號發射機寬帶 自適應匹配方法。本發明的技術方案是採用數位訊號處理器分析待發射信號的參數和發射換能器的發射響 應特性，自動選擇最佳匹配網絡，計算出匹配所需的電感、電容參數，通過繼電器自動配置 所需的匹配網絡結構和相關參數，從而實現在全頻帶範圍內，根據發射換能器的特徵參數， 自動選擇匹配網絡和參數，完成寬帶範圍的最大功率、最高效率和最大平坦響應的水聲信號 發射任務。本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置設有匹配網絡和數位訊號處理器；匹 配網絡設有繼電器選擇開關和諧振電路，繼電器選擇開關的輸入端(即匹配網絡的輸入端) 接數位訊號處理器的輸出端並外接功率放大器的輸出端，諧振電路的輸入端接繼電器選擇開 關的輸出端，諧振電路的輸出端外接發射換能器的輸入端；數位訊號處理器設有信號參數提 取模塊、發射換能器參數分析模塊、匹配網絡參數計算模塊、控制信號產生模塊和DSP晶片； 信號參數提取模塊的輸入端外接信號發生器的輸出端，信號參數提取模塊的輸出端和發射換 能器參數分析模塊的輸出端接匹配網絡參數計算模塊的輸入端；匹配網絡參數計算模塊的輸 出端接控制信號產生模塊的輸入端；控制信號產生模塊的輸出端接匹配網絡的輸入端。諧振電路可設有串聯諧振電路、並聯諧振電路和複合諧振電路。諧振電路的輸入端可設 輸入選擇開關，諧振電路的輸出端可設輸出選擇開關。在數位訊號處理器的控制下，匹配網絡中的繼電器選擇開關根據數位訊號處理器對待要 發射的信號的波形、頻率等參數分析以及預先已輸入到數位訊號處理器的發射換能器的阻抗 特性和發射響應特性參數，自動配置所需的電感、電容參數和諧振電路，從而實現了從發射 信號——功率放大器——發射換能器三者之間最佳的匹配網絡結構。DSP晶片是整個數位訊號處理器的計算和控制中心，即CPU，由發射信號參數提取模塊 採集信號發生器待要發射的信號，分析信號波形、頻率等特性參數；發射換能器參數分析模 塊預先採集並分析所要使用的不同發射換能器的阻抗特性和發射響應特性參數；匹配網絡參 數計算模塊按照預先設定的程序分析待發射信號與發射換能器參數之間的匹配關係，計算最 佳匹配所需的電感、電容參數值，自動選擇最佳匹配網絡結構，並由控制信號產生模塊產生 相應的控制信號至匹配網絡的選擇開關輸入端上，直接控制繼電器選擇開關和諧振電路選擇 的選擇開關，從而實現匹配網絡結構的自動選擇和相關參數的自動配置。本發明所述的一種水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置與信號發生器、功率放大器、發射換能器等外圍設備構成寬帶自適應匹配水聲信號發射系統。功率放大器和數位訊號處理器的輸入端均接信號發生器的輸出端，匹配網絡的輸入端接 功率放大器的輸出端和數位訊號處理器的輸出端，發射換能器的輸入端接匹配網絡的輸出端。 數位訊號處理器從信號發生器採集待發射信號，並分析發射信號的特性參數，如頻率帶寬、 信號幅度等，數位訊號處理器的輸出端接匹配網絡的輸入端，功率放大器將水聲信號放大並 輸出到匹配網絡，驅動發射換能器。信號發生器用於產生各種水聲信號。實際應用中可採用各類通用的信號發生器，以增強 本水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置的通用性。功率放大器可選擇D類數字功率放大器、線性功率放大器等。發射換能器的功能是在水中將電信號轉換為聲信號輻射出去。實際應用中可以是各種型 號的發射換能器(如不同阻抗特性、不同頻率寬度，與以往只能匹配單一的換能器所不同)， 但使用前需將其阻抗特性和發射響應特性參數採集到數位訊號處理器(DSP)中，供DSP分 析調用。本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配的方法包括以下步驟1) 測量待發射換能器的特性參數，確定發射換能器的可用工作頻段；2) 構建寬帶自適應匹配水聲發射系統，寬帶自適應匹配水聲發射系統的結構組成包括本 發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置和所需要的外圍設備兩部分；3) 由水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置中的數位訊號處理器的發射信號參數提取模塊 採集信號發生器的待發射信號，分析信號波形、頻率等特性參數，並將發射換能器的阻抗特 性和發射響應特性參數輸入到數位訊號處理器中的發射換能器參數分析模塊；4) 數位訊號處理器根據所需工作頻帶的要求和發射信號的特性，結合發射換能器的阻抗 特性和發射頻率響應特性參數，確定分頻段匹配工作的方式，並按照預先設定的程序，選擇 所需的匹配網絡結構，計算電感電容參數值，分析匹配性能，優化匹配網絡和匹配參數；5) 數位訊號處理器根據步驟4)確定的匹配網絡結構和電感電容參數值，由數位訊號處 理器中的控制信號產生模塊產生相應的控制信號送至匹配網絡，直接控制繼電器選擇開關和 諧振電路中的選擇開關，自動配置匹配網絡結構和選擇所需的電感電容參數值；6) 水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置確定匹配網絡結構和參數後，發射該頻段的水聲 信號，實現最佳發射響應；7) 改變輸入信號頻段或改變發射換能器型號，重複步驟3) 6)，完成同一發射換能 器或不同發射換能器全頻段的最大功率、最高效率和最大平坦響應的水聲信號發射任務。測量待發射換能器的特性參數，確定發射換能器的可用工作頻段可採用阻抗分析儀測試所使用的發射換能器的阻抗特性曲線數據，利用消聲水池中的寬帶信號發射、接收、測量定 標系統(消聲水池中寬帶發射、接收、測量系統為水聲測量中的公知系統，可參見教科書《水 聲測量》、《聲學計量》等)測量定標該發射換能器的發射響應特性曲線，如果發射換能器 已經定標或者出廠定標數據還有效，該項測試工作可以省略。水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置設有匹配網絡和數位訊號處理器，所需要的外圍設 備包括信號發生器、功率放大器和發射換能器。選擇所需的匹配網絡結構可採用多諧振法或;r型帶通濾波器等各類寬帶網絡匹配理論和 方法，匹配網絡結構可選擇串聯諧振式、並聯諧振式、串並聯複合諧振式等。為了分析水聲信號發射機寬帶自適應匹配方法及其裝置的匹配性能，檢驗全頻段自適應 匹配效果，可在消聲水池中構建"寬帶自適應匹配水聲信號發射及其接收系統"，該系統包 含了寬帶自適應匹配水聲發射系統和接收系統。寬帶自適應匹配水聲發射系統包含如上所述 的本發明的核心部件水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置(包括匹配網絡和數位訊號處理器) 和外圍設備(包括信號發生器、功率放大器和發射換能器)；接收系統包括水聽器、信號前 級放大器、放大濾波器和示波器。根據構建的寬帶自適應匹配水聲信號發射及其接收系統，觀測接收系統在採用本發明裝 置前後所接收到的信號的幅度及波形變化，從而可判斷水聲信號發射機寬帶自適應的匹配效 果。本發明具有以下突出的優點1) 本發明給出的水聲信號發射機寬帶自適應匹配方法和水聲信號發射機帶寬自適應匹配 裝置，充分利用了待發射信號的特性參數和發射換能器的特性參數，實現自適應匹配，採用 本發明方法和裝置後能實現單一水聲信號發射機與多種型號發射換能器之間良好的性能匹 配，以得到最大頻帶寬度範圍內的最大發射功率、最高發射效率和最大平坦頻率響應的水聲 信號發射，大大提高了水聲信號發射機的負載適應性和通用性，克服了傳統水聲信號發射機 和發射換能器匹配網絡中一機一樣的缺點。2) 本發明給出的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置和水聲信號發射機帶寬自適應匹配 方法，可充分利用同一發射換能器不同工作頻段的阻抗特性和發射響應特性，自適應匹配， 可實現單一發射換能器的超寬頻帶發射，拓展了發射換能器的工作頻段，能滿足寬帶水聲通 信和寬帶探測儀器工作頻帶從幾百Hz到幾十kHz的應用需求。3) 本發明給出的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置和水聲信號發射機寬帶自適應匹配 方法，對發射機的信號發生器和功率放大器沒有嚴格的規定，可充分利用了現有設備，提高 了本匹配方法和裝置的適應性和通用性，避免了目前自適應匹配裝置中一機一樣的重複研製，可批量模塊化生產，經濟效益高。4) 本發明給出的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置和水聲信號發射機寬帶自適應匹配 方法，其發射換能器與功率放大器之間的匹配網絡結構和匹配參數由數位訊號處理器實時自 動計算、配置和控制，提高了網絡設計和參數匹配的效率和通用性。5) 由於本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置結構簡單、體積小、便於攜帶， 採用本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置所構成的寬帶自適應匹配水聲信號發 射系統，具有體積小、重量輕、便於攜帶等優點，對從事海洋科考、簡易水下科研活動提供 了極大的便利，將大大提高現有的水聲信號發射在海洋調查船或艦艇上的適裝性。6) 本發明具有很強的易更新性。在本發明所述的設計方法下，利用複合諧振網絡等匹配 技術和寬帶網絡匹配技術的最新設計理論和研究成果，研究和更新DSP主控程序和分析程序 的算法和參數，可進一步提高本發明水聲發射機寬帶自適應匹配方法及其裝置的實施效果和 性能。7) 本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配方法及裝置，可應用於水聲通信、水聲 遙測遙控、海洋勘探等其它海洋儀器中，具有廣泛的應用前景。


圖1為包含本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置(虛線框部分)的寬帶自 適應匹配水聲信號發射系統。圖中包括信號發生器l、功率放大器2、匹配網絡3、發射換能 器4和數位訊號處理器(DSP) 5。圖2是本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置的寬帶自適應匹配網絡的內部 結構框圖(虛線框部分)。圖中包括選擇開關31、串聯諧振32、並聯諧振33、複合諧振34 和選擇開關35。圖3是本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置的數位訊號處理器的內部結構 框圖(虛線框部分)。圖中包括發射信號參數提取模塊51、發射換能器參數分析模塊52、匹 配網絡結構參數計算模塊53、控制信號產生模塊54及DSP晶片55。圖4為本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置(虛線框內)與外圍設備的結 構組成示意圖。虛線框外為本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置的外圍設備。圖5是包含本發明所述水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置實施例的寬帶自適應匹配水 聲信號發射及其接收系統組成框圖。圖中包括信號發生器l、功率放大器2、匹配網絡3、發 射換能器4和數位訊號處理器5、消聲水池6、水聽器7、信號前級放大器8、放大濾波器9 和示波器10;虛線框內為消聲水池內設備。
具體實施方式
以下實施例將結合附圖對本發明作進一步的說明。圖1給出包含本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置(虛線框部分)的寬帶 自適應匹配水聲信號發射系統。在圖l中包括信號發生器l、功率放大器2、匹配網絡3、發 射換能器4和數位訊號處理器(DSP) 5。圖2給出本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置的寬帶自適應匹配網絡的內 部結構框圖(虛線框部分)。在圖2中包括選擇開關31、串聯諧振32、並聯諧振33、複合 諧振34和選擇開關35。圖3給出本發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置的數位訊號處理器的內部結 構框圖(虛線框部分)。在圖3中包括發射信號參數提取模塊51、發射換能器參數分析模塊 52、匹配網絡結構參數計算模塊53、控制信號產生模塊54及DSP晶片55。為了在寬帶範圍內實現和檢驗本發明水聲信號發射機寬帶自適應匹配方法和裝置的性 能，首先要選擇工作頻段儘可能寬的發射換能器。本實施例選擇了兩個發射換能器，其中一 個為切向極化的某型結構壓電陶瓷條和硬鋁條混合鑲拼而成的圓管型發射換能器，在2 20 kHz的工作頻段範圍內，其特性阻抗約為220Q，發射電壓響應級約為129 143dB，起伏為 14dB，最大聲源級可達195dB;另一個發射換能器為切向極化的凹筒結構壓電陶瓷條鑲拼而 成的彎張型發射換能器，在2 20 kHz的工作頻段範圍內，其特性阻抗約為260Q，發射電 壓響應級約為119 135dB，起伏為16dB，最大聲源級可達190dB。以下給出單一發射換能器在不同工作頻段的寬帶自適應匹配以及不同發射換能器負載下 的寬帶自適應匹配兩種實施例。實施例l:單一發射換能器不同工作頻段的寬帶自適應匹配實施例1選擇了鑲拼圓管型發射換能器，工作頻段範圍為2 20 kHz，根據發射換能器 的液腔諧振特性、徑向諧振特性和發射信號的要求，可分為2 5kHz低頻段、4 10kHz中 頻段、9 20kHz高頻段等3個頻段進行匹配。下面結合圖4和圖5，詳細描述實施例1的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置和水聲 信號發射機寬帶自適應匹配方法，介紹單一發射換能器在不同工作頻段的寬帶自適應匹配的 實施過程、工作原理和實施效果。本發明水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置和水聲信號發射機寬帶自適應匹配方法對於 單一發射換能器不同工作頻段的實施例在消聲水池中的寬帶自適應匹配水聲信號發射及其接 收系統的分布示意圖如圖5所示。發射系統接線方式為信號發生器1的輸出端接功率放大 器2的輸入端，功率放大器2的輸出端接匹配網絡3的輸入端，數位訊號處理器5連接在信 號發生器1與匹配網絡3之間，匹配網絡3輸出通過電纜線連接到發射換能器4，發射換能器4放在消聲水池6的一端。接收系統接線方式為接收用的水聽器7置於消聲水池6的另 一端，與發射換能器4置於同一垂直深度(取2m)、水平距離合適(取5m)，水聽器7通 過電纜線連接到信號前級放大器8，再連接到信號放大濾波器9,終端連接到示波器10，進 行接收信號的觀測。實施例1的具體實施過程1) 首先將發射換能器出廠定標或自行測試數據的阻抗特性和發射響應特性參數輸入到 數位訊號處理器；2) 由數位訊號處理器對信號發生器的輸入信號波形、頻率等參數進行採集分析，根據所 需的工作頻帶要求，結合發射換能器的阻抗特性和發射頻率響應特性參數，確定分頻段匹配 方式，選定擬構成的匹配網絡結構，如串聯諧振式、並聯諧振式、串並聯複合諧振式等結構；3) 數位訊號處理器按照預先設定的程序分析匹配網絡結構，計算確定所需的電感和電容 參數值，控制繼電器自動配置匹配網絡結構和所需的電感電容參數值。4) 自適應匹配裝置確定匹配網絡結構和參數後，匹配完成指示燈亮，發射該頻段的水聲 信號，實現最佳發射響應。5) 改變輸入信號頻段，重複2) ~4)步驟，完成全頻段的最大功率、最高效率和最大 平坦響應的水聲信號發射任務。6) 計算各頻段測量結果，分析水聲信號發射機寬帶自適應匹配系統對同一發射換能器不 同工作頻段的匹配效果，檢驗本方法和裝置的全頻段自適應匹配功能和性能。實施例1的具體實施效果經過本方法和裝置的寬帶自適應匹配，使水聲信號發射機在2 20 kHz工作頻段範圍內 的發射聲源級約為185 191 dB,起伏為6 dB，遠遠小於發射換能器的電壓響應級起伏 (14dB)。實施例2:不同發射換能器負載下的寬帶自適應匹配實施例2選擇了鑲拼圓管型和凹筒彎張型兩種發射換能器，在2 20 kHz的工作頻段範 圍內，其發射電壓響應級分別為129 143 dB和119 135 dB，起伏分別為14dB和16dB, 特性阻抗分別為220 Q和260 Q ，最大聲源級分別為195dB和190dB。根據兩個發射換能器的 諧振特性和對發射信號的要求，設定在4 16kHz工作頻段進行寬頻帶匹配。下面結合附圖4和附圖5，詳細描述實施例2的寬帶自適應匹配方法和裝置對不同發射 換能器相同工作頻段的寬帶自適應匹配的實施過程、工作機理和實施效果。本發明水聲信號發射機寬帶自適應匹配方法和裝置對於不同發射換能器負載下的實施例 2在消聲水池寬帶自適應匹配水聲發射及其系統中的分布示意圖如圖5所示。兩種發射換能器負載下的接線方式均如同實施例1所述。 實施例2的具體實施過程1) 首先將鑲拼圓管型發射換能器出廠定標或自行測試數據的阻抗特性和發射響應特性 參數輸入到數位訊號處理器；2) 由數位訊號處理器對輸入信號波形頻率等參數進行採集分析，根據所需的工作頻帶要 求，結合發射換能器的阻抗特性和發射頻率響應特性參數，選定擬構成的匹配網絡結構，如 串聯諧振式、並聯諧振式、串並聯複合諧振式等結構；3) 由數位訊號處理器按照預先設定的程序分析匹配網絡結構，計算確定所需的電感和電 容參數值，控制繼電器組自動配置匹配網絡結構和所需的電感電容參數值；4) 自適應匹配裝置確定匹配網絡結構和參數後，匹配完成指示燈亮，發射水聲信號，實 現該頻段的最佳發射響應；5) 改變發射換能器為凹筒彎張型換能器，輸入同樣發射信號，重複1) 4)步驟，完 成兩個換能器寬頻帶的最大功率、最高效率和最大平坦響應的水聲信號發射任務；6) 計算兩個不同發射換能器負載下的測量結果，分析水聲信號發射機寬帶自適應匹配系 統對不同換能器寬頻帶的匹配效果，檢驗本方法和裝置對不同發射換能器的寬頻帶自適應匹 配效果。實施例2的具體實施效果經過本方法和裝置的寬帶自適應匹配，在4 16 kHz工作頻段範圍內，水聲信號發射機 的發射聲源級約為186 190dB，起伏為4dB，遠遠小於發射換能器的電壓響應級起伏(14 16dB)。
權利要求
1.水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置，其特徵在於設有匹配網絡和數位訊號處理器；匹配網絡設有繼電器選擇開關和諧振電路，繼電器選擇開關的輸入端接數位訊號處理器的輸出端並外接功率放大器的輸出端，諧振電路的輸入端接繼電器選擇開關的輸出端，諧振電路的輸出端外接發射換能器的輸入端；數位訊號處理器設有信號參數提取模塊、發射換能器參數分析模塊、匹配網絡參數計算模塊、控制信號產生模塊和DSP晶片；信號參數提取模塊的輸入端外接信號發生器的輸出端，信號參數提取模塊的輸出端和發射換能器參數分析模塊的輸出端接匹配網絡參數計算模塊的輸入端，匹配網絡參數計算模塊的輸出端接控制信號產生模塊的輸入端；控制信號產生模塊的輸出端接匹配網絡的輸入端。
2. 如權利要求l所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置，其特徵在於諧振電路設有 串聯諧振電路、並聯諧振電路和複合諧振電路。
3. 如權利要求1或2所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置，其特徵在於諧振電路 的輸入端設輸入選擇開關。
4. 如權利要求1或2所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置，其特徵在於諧振電路 的輸出端設輸出選擇開關。
5. 水聲信號發射機寬帶自適應匹配的方法，其特徵在於包括以下步驟1) 測量待發射換能器的特性參數，確定發射換能器的可用工作頻段；2) 構建寬帶自適應匹配水聲發射系統，寬帶自適應匹配水聲發射系統的結構組成包括本 發明所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置和所需要的外圍設備兩部分；3) 由水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置中的數位訊號處理器的發射信號參數提取模塊 採集信號發生器的待發射信號，分析信號波形、頻率等特性參數，並將發射換能器的阻抗特 性和發射響應特性參數輸入到數位訊號處理器中的發射換能器參數分析模塊；4) 數位訊號處理器根據所需工作頻帶的要求和發射信號的特性，結合發射換能器的阻抗 特性和發射頻率響應特性參數，確定分頻段匹配工作的方式，並按照預先設定的程序，選擇 所需的匹配網絡結構，計算電感電容參數值，分析匹配性能，優化匹配網絡和匹配參數；5) 數位訊號處理器根據步驟4)確定的匹配網絡結構和電感電容參數值，由數位訊號處 理器中的控制信號產生模塊產生相應的控制信號送至匹配網絡，直接控制繼電器選擇開關和 諧振電路中的選擇開關，自動配置匹配網絡結構和選擇所需的電感電容參數值；6) 水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置確定匹配網絡結構和參數後，發射該頻段的水聲 信號，實現最佳發射響應；7) 改變輸入信號頻段或改變發射換能器型號，重複步驟3) 6)，完成同一發射換能 器或不同發射換能器全頻段的最大功率、最高效率和最大平坦響應的水聲信號發射任務。
6. 如權利要求5所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配的方法，其特徵在於測量待發射 換能器的特性參數，確定發射換能器的可用工作頻段採用阻抗分析儀測試所使用的發射換能 器的阻抗特性曲線數據，利用消聲水池中的寬帶信號發射、接收、測量定標系統測量定標該 發射換能器的發射響應特性曲線。
7. 如權利要求5所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配的方法，其特徵在於水聲信號發 射機寬帶自適應匹配裝置設有匹配網絡和數位訊號處理器。
8. 如權利要求5所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配的方法，其特徵在於所需要的外 圍設備包括信號發生器、功率放大器和發射換能器。
9. 如權利要求5所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配的方法，其特徵在於選擇所需的 匹配網絡結構採用多諧振法或;r型帶通濾波器等各類寬帶網絡匹配理論和方法。
10. 如權利要求5所述的水聲信號發射機寬帶自適應匹配的方法，其特徵在於匹配網絡 結構選自串聯諧振式、並聯諧振式或串並聯複合諧振式。
全文摘要
一種水聲信號發射機寬帶自適應匹配方法及其裝置，涉及一種水聲信號發射系統。提供一種水聲信號發射機寬帶自適應匹配裝置及其自適應匹配方法。自適應匹配裝置設有匹配網絡和數位訊號處理器。1.測量待發射換能器特性參數，確定工作頻段2.構建寬帶自適應匹配水聲發射系統；3.由數位訊號處理器的發射信號參數提取模塊採集信號發生器的待發射信號，分析特性參數，輸入發射換能器參數分析模塊；4.確定分頻段匹配工作方式；5.產生相應的控制信號送至匹配網絡；6.發射水聲信號，實現最佳發射響應；7.改變輸入信號頻段或改變發射換能器，重複步驟3～6，完成同一發射換能器或不同發射換能器全頻段最大功率、最高效率和最大平坦響應的水聲信號發射任務。
文檔編號H04B13/00GK101335573SQ20081007153
公開日2008年12月31日 申請日期2008年8月4日 優先權日2008年8月4日
發明者張群飛, 峰 童, 許肖梅, 陳友淦, 毅 陶, 雷開卓, 黃建國 申請人:廈門大學