一種聲納測試系統和測試方法
【專利摘要】一種聲納測試系統，它包括主控計算機、以太網接口電路、單片機、邏輯控制電路、DDS電路、A/D電路、采集存儲器、觸發電路、調理電路、回放存儲器、D/A電路、程控衰減電路、聲對接陣；主控計算機與以太網接口電路通過網線相連，單片機分別與邏輯控制電路、以太網接口電路相連，聲對接陣分別與觸發電路、調理電路連接，聲對接陣與調理電路、A/D電路連接，A/D電路分別與邏輯控制電路、采集存儲器連接，回放存儲器分別與邏輯控制電路、D/A電路連接，D/A電路與程控衰減電路連接，程控衰減電路與聲對接陣連接。它克服了現有的測試系統復雜、對不同信號形式和信號參數適應性較差的不足，并且能夠實現復雜回波的模擬。本發明具有測試方便、通用性強的優點。本發明還同時公開了一種聲納測試方法。
【專利說明】一種聲納測試系統和測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聲納、魚雷聲自導的自動測試技術，特別是涉及一種聲納自動測試系統，本發明還涉及利用這種測試系統的測試方法。
【背景技術】
[0002]聲納或魚雷聲自導通過換能器基陣向海水中發射聲脈沖信號，然后接收目標反射回波，通過對回波的處理得到目標的方位、速度等參數。為了確定聲納的性能狀態，需要對其進行測試，國內外測試聲納和魚雷聲自導的通用方法是根據已知的聲納或魚雷自導參數，經過實時計算或事先存儲在非易失型存儲器中，然后在設定時間輸出回波，這種方法的缺點是系統復雜，并且必須預知信號參數以及單次發射脈沖的參數，同時為了測試亮點回波等特性，需要對不同的信號形式產生不同的亮點回波，對聲納或魚雷聲自導信號參數的適應性較差。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服上述已有技術的不足之處，而提供一種聲納或魚雷聲自導測試系統。
[0004]本發明的另一個目的是提供一種利用這種測試系統的測試方法。它首先解決測試聲納或魚雷聲自導對不同信號參數的適應性問題。同時能夠進行功能測試和精度測試，能夠進行復雜回波模擬，并且能很容易地改變測試參數。
[0005]本發明的目的是通過如下措施來達到的:一種聲納測試系統，它包括主控計算機、以太網接口電路、單片機、邏輯控制電路、DDS電路、Α/D電路、采集存儲器、觸發電路、調理電路、回放存儲器、D/Α電路、程控衰減電路、聲對接陣；主控計算機與以太網接口電路通過網線相連，單片機分別與邏輯控制電路、以太網接口電路相連，聲對接陣分別與觸發電路、調理電路連接，聲對接陣與調理電路、Α/D電路連接，Α/D電路分別與邏輯控制電路、采集存儲器連接，回放存儲器分別與邏輯控制電路、D/Α電路連接，D/Α電路與程控衰減電路連接，程控衰減電路與聲對接陣連接。
[0006]在上述技術方案中，所述的聲對接陣包括耦合匹配材料、聲換能器基陣和機械加壓裝置；所述的聲換能器基陣通過機械加壓裝置與聲納基陣耦合。
[0007]一種聲納測試方法，它包括以下步驟:
[0008]當模擬復雜目標回波時的步驟:
[0009](I)在主控計算機上設定控制參數，包括距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減等，并通過以太網接口電路和單片機設置到邏輯控制電路、DDS電路、程控衰減電路，DDS電路產生設定的采集和回放時鐘并輸出到邏輯控制電路；
[0010](2)聲對接陣接收聲納系統發射的聲脈沖信號，并將其轉換為電信號，送入調理電路和觸發電路，觸發電路產生觸發信號并送入邏輯控制電路；
[0011](3)邏輯控制電路根據觸發信號和設定參數控制波形采集、存儲并實時將采集數據上傳到主控計算機；
[0012](4)主控計算機根據采集波形及相關條件計算得到多路回波數據，并將回波數據通過網絡接口電路和單片機、邏輯控制電路分發到多路回放存儲器中。
[0013](5)邏輯控制電路根據設定參數輸出回放時鐘，η路回放存儲器輸出數字信號到對應的η路D/A電路，，D/A電路產生多路模擬信號輸出；
[0014](6)模擬輸出信號經過數字衰減電路衰減后輸出到聲對接陣；
[0015](7)聲對接裝置將電信號轉換為聲信號并耦合到聲納系統上；
[0016](8)當聲納系統發射下一個脈沖時，重復以上過程，當目標回波波形數據不變時，可以跳過步驟3、4;當距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減不變時可以跳過步驟
1
[0017]當模擬簡單目標回波時的步驟與以上步驟基本相同，僅將步驟3、4替換為:邏輯控制電路根據觸發信號和設定參數控制波形采集并將采集波形數據實時存儲到η路回放存儲器中。
[0018]本發明具有如下優點:(I)測試簡單方便，能進行多組參數的測試；(2)具有較高的速度、距離、方位的模擬精度，能很好地進行功能測試和精度測試；(3)對于不同類型的聲納以及不同的自導信號形式均具有通用性；(4)能進行亮點等復雜回波的模擬；(5)系統集成度高，通用性好。。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明聲納測試系統結構框圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖詳細說明本發明的實施情況，但它們并不構成對本發明的限制，僅作舉例而已。同時通過說明本發明的優點將變得更加清楚和容易理解。
[0021]參閱附圖可知:一種聲納測試系統，它包括主控計算機、以太網接口電路、單片機、邏輯控制電路、DDS電路、A/D電路、采集存儲器、觸發電路、調理電路、回放存儲器、D/A電路、程控衰減電路、聲對接陣；主控計算機與以太網接口電路通過網線相連，單片機分別與邏輯控制電路、以太網接口電路相連，聲對接陣分別與觸發電路、調理電路連接，聲對接陣與調理電路、A/D電路連接，A/D電路分別與邏輯控制電路、采集存儲器連接，回放存儲器分別與邏輯控制電路、D/A電路連接，D/A電路與程控衰減電路連接，程控衰減電路與聲對接陣連接。
[0022]在上述技術方案中，所述的聲對接陣包括耦合匹配材料、聲換能器基陣和機械加壓裝置；所述的聲換能器基陣通過機械加壓裝置與聲納基陣耦合。
[0023]一種聲納測試方法，它包括以下步驟:
[0024]當模擬復雜目標回波時的步驟:
[0025](I)在主控計算機上設定控制參數，包括距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減等，并通過以太網接口電路和單片機設置到邏輯控制電路、DDS電路、程控衰減電路，DDS電路產生設定的采集和回放時鐘并輸出到邏輯控制電路；
[0026](2)聲對接陣接收聲納系統發射的聲脈沖信號，并將其轉換為電信號，送入調理電路和觸發電路，觸發電路產生觸發信號并送入邏輯控制電路；
[0027](3)邏輯控制電路根據觸發信號和設定參數控制波形采集、存儲并實時將采集數據上傳到主控計算機；
[0028](4)主控計算機根據采集波形及相關條件計算得到多路回波數據，并將回波數據通過網絡接口電路和單片機、邏輯控制電路分發到多路回放存儲器中。
[0029](5)邏輯控制電路根據設定參數輸出回放時鐘，η路回放存儲器輸出數字信號到對應的η路D/A電路，，D/A電路產生多路模擬信號輸出；
[0030](6)模擬輸出信號經過數字衰減電路衰減后輸出到聲對接陣；
[0031](7)聲對接裝置將電信號轉換為聲信號并耦合到聲納系統上；
[0032](8)當聲納系統發射下一個脈沖時，重復以上過程，當目標回波波形數據不變時，可以跳過步驟3、4;當距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減不變時可以跳過步驟
1
[0033]當模擬簡單目標回波時的步驟與以上步驟基本相同，僅將步驟3、4替換為:邏輯控制電路根據觸發信號和設定參數控制波形采集并將采集波形數據實時存儲到η路回放存儲器中。
[0034]參見圖1，其中建立了聲納測試系統的框圖，其中邏輯控制電路采用FPGA實現，采集存儲器和回放存儲器采用FIFO實現，主控計算機通過以太網線對系統參數設置，包括距禹、速度、脈沖寬度、程控衰減等參數，DDS電路接收設定速度參數并產生采集、回放時鐘和存儲時鐘并輸出到邏輯控制電路。距離、脈沖寬度等參數由邏輯控制電路控制，聲對接陣通過匹配材料與聲納換能器基陣耦合，機械機構提供足夠的耦合壓力，匹配材料的直徑與聲納換能器基陣直徑相等。聲納發射信號后，聲對接陣將接收到的聲信號轉換為電信號并傳給調理電路和觸發電路，調理電路將信號幅度調理后送入A/D電路，觸發電路產生觸發脈沖并送入邏輯控制電路，邏輯控制電路采用FPGA實現，FPGA接收到觸發信號后輸出采集時鐘，A/D電路開始采集波形并將數據存入采集存儲器，存儲時鐘由FPGA輸出，FPGA根據設定的脈寬參數控制采集時鐘的長度，同時單片機通過FPGA將FIFO中的數據上傳到主控計算機，主控計算機接收數據并根據設定的目標特性參數如亮點等特征，計算η路回波數據并將計算數據通過網絡實時發送到單片機，單片機將數據通過FPGA分發到η路回放存儲器。當距離觸發時間等于設定的距離對應的時間時，FPGA輸出回放時鐘和讀FIFO的時鐘，η路D/A輸出η路模擬回波信號，η路模擬信號接到程控衰減電路，信號經過衰減后送到聲對接陣，聲對接陣將電信號轉換為聲信號并耦合到聲納換能器基陣上，聲納接收返回的聲信號并處理后得到信號參數，主控機將設定參數與聲納處理得到的參數比較后判斷聲納的性能狀態。
【權利要求】
1.一種聲納測試系統，其特征在于它包括主控計算機、以太網接口電路、單片機、邏輯控制電路、DDS電路、A/D電路、采集存儲器、觸發電路、調理電路、回放存儲器、D/A電路、程控衰減電路、聲對接陣；主控計算機與以太網接口電路通過網線相連，單片機分別與邏輯控制電路、以太網接口電路相連，聲對接陣分別與觸發電路、調理電路連接，聲對接陣與調理電路、A/D電路連接，A/D電路分別與邏輯控制電路、采集存儲器連接，回放存儲器分別與邏輯控制電路、D/A電路連接，D/A電路與程控衰減電路連接，程控衰減電路與聲對接陣連接。
2.根據權利要求1所述的一種聲納測試系統，其特征是所述的聲對接陣包括耦合匹配材料、聲換能器基陣和機械加壓裝置；所述的聲換能器基陣通過機械加壓裝置與聲納基陣耦合。
3.—種聲納測試方法，其特征在于它包括以下步驟: 當模擬復雜目標回波時的步驟: (1)在主控計算機上設定控制參數，包括距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減等，并通過以太網接口電路和單片機設置到邏輯控制電路、DDS電路、程控衰減電路，DDS電路產生設定的采集和回放時鐘并輸出到邏輯控制電路； (2)聲對接陣接收聲納系統發射的聲脈沖信號，并將其轉換為電信號，送入調理電路和觸發電路，觸發電路產生觸發信號并送入邏輯控制電路； (3)邏輯控制電路根據觸發信號和設定參數控制波形采集、存儲并實時將采集數據上傳到主控計算機； (4)主控計算機根據采集波形及相關條件計算得到多路回波數據，并將回波數據通過網絡接口電路和單片機、邏輯控制電路分發到多路回放存儲器中。 (5)邏輯控制電路根據設定參數輸出回放時鐘，η路回放存儲器輸出數字信號到對應的η路D/A電路，，D/A電路產生多路模擬信號輸出； (6)模擬輸出信號經過數字衰減電路衰減后輸出到聲對接陣； (7)聲對接裝置將電信號轉換為聲信號并耦合到聲納系統上； (8)當聲納系統發射下一個脈沖時，重復以上過程，當目標回波波形數據不變時，可以跳過步驟3、4 ;當距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減不變時可以跳過步驟I。 當模擬簡單目標回波時的步驟與以上步驟基本相同，僅將步驟3、4替換為:邏輯控制電路根據觸發信號和設定參數控制波形采集并將采集波形數據實時存儲到η路回放存儲器中。
【文檔編號】G01S7/52GK103809169SQ201410078435
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】黃雄飛, 鐘常綠, 周世華 申請人:中國人民解放軍海軍陸戰學院
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
