专利名称：燃料动力无人潜器的振动与自噪声监测系统的制作方法
技术领域：
发明涉及一种用于监测水下无人潜器自身工作状态的系统，具体涉及一种燃料动力无人潜器振动与自噪声监测系统。
背景技术：
采用燃料动力推进的无人潜器是水下航行器的一个重要发展方向，它工作时类似 于通气管航行状态下的常规潜艇，内燃机由顶端探出水面的通气管所提供的空气助燃工作。由于某些特殊应用领域内的水下无人潜器对自身的隐身性能有相应的要求，而且要考虑自身辐射噪声对所搭载的声学设备造成的干扰影响，这就需要对无人潜器水下航行时的振动与自噪声进行记录监测，为无人潜器总体结构设计与优化改进提供参考材料。此外，螺旋桨“空化”现象对推进系统的�：σ丫鸾ノ蠹宜捎诼菪敖耙洞锏娇栈俳缱偈保湓肷痘崦飨缘脑龈撸虼丝梢岳迷肷嗖庾爸枚晕奕饲逼髀菪肮ぷ髯刺屑嗖庥敕治鲅芯�。水下潜器的噪声水平是衡量其隐蔽性能的重要指标，对于采用燃料动力推进的水下潜器而言，其自噪声通常认为主要由以下噪声源组成水下潜器的发动机、传动装置等机械在运动过程中产生振动，通过底座传递到潜器壳体，引起壳体振动而向水介质中辐射噪声声波；螺旋桨在水介质中的空化噪声、螺旋桨旋转和桨叶振动产生的噪声；还有流噪声以及水流作用于潜器空腔、板和加强筋引起共振产生的水动力噪声。因此监测水下潜器的自噪声与振动情况，能够查找潜器主要噪声源，为通过减振降噪设计提高隐身性能提供参考数据，避免对自身搭载的水声设备造成干扰，同时还能对潜器航行时的工作状态进行监测。应用于水下无人潜器的振动与自噪声监测设备不同于其它载人潜器上采用的常规设备，若将数据记录设备安装于潜器仪器舱内，不便于人工进行直接操作与干预，也不便于实时观察所测得的数据；且无人潜器内部的安装空间有限，数据记录设备体积与重量受到相应的限制，不便系统升级改进与存储容量的扩展。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种燃料动力无人潜器的振动与自噪声监测系统，能够实时对无人潜器水下航行时的振动与自噪声进行监测记录，以便在系统工作出现异常情况及时进行人工干预。本发明的燃料动力无人潜器振动与自噪声监测系统包括无线通信�？�、信号调理板、水听器、水听器适配安装座、电源�？�、过舱电缆、三轴加速度计和多通道数据采集记录仪。其中无线通信�？榘ㄍㄐ盘煜�、水下发射机和通信接收机。所述通信接收机和多通道数据采集记录仪均位于岸上。其连接关系为所述通信天线安装在水下无人潜器通气管顶部，水下发射机安装在水下无人潜器壳体的内表面，水下发射机通过通信天线与岸上的通信接收机通信。水听器通过水听器适配安装座安装在水下无人潜器靠近螺旋桨的尾部壳体的外表面上。三轴加速度计、信号调理板和电源�？榫沧霸谒挛奕饲逼骺翘宓哪诒砻�。水听器通过过舱电缆与信号调理板连接。三轴加速度计通过电缆与信号调理板连接，水下发射机通过电缆与信号调理板连接。通信接收机与多通道数据采集记录仪连接。电源�？榉直鹩胄藕诺骼戆搴退路⑸浠�。所述无人潜器的动力系统通过电源�？槲藕诺骼戆搴退路⑸浠┑纾缭茨？橛芍衅捣⒌缁�、整流稳压器以及电源滤波器构成，电源�？橹械闹衅捣⒌缁胛奕饲逼鞯耐平鞔低诚嗔梦奕饲逼髂谌蓟峁┑亩ψ牡缒芪藕诺骼淼缏钒逵胨路⑸浠┑�。所述水听器用于监测无人潜器的自噪声信号，并将接收到的自噪声信号转变为电信号输出给信号调理电路板。所述三轴加速度计用于监测无人潜器在其各轴方向上的振动信号，并将测得的三 组振动信号转变为电信号输出给信号调理电路板。所述信号调理电路板对接收到的自噪声信号和三组振动信号分别进行阻抗匹配与放大、抗混叠滤波处理。所述水下发射机对信号调理电路板处理后的自噪声信号和三组振动信号同时采样，并将采集到的信号调制后通过通信天线发送给通信接收机。所述通信接收机接收通信天线发送的经水下发射机调制后的自噪声信号和三组振动信号，并将接收到的信号解调后，输出给多通道数据采集记录仪。有益效果(I)考虑到燃料动力无人潜器的通气管工作时有部分在水面以上，本发明将通信天线安装在上面，利用无线通信设备把测量数据传输到岸上的记录设备。(2)本发明针对燃料动力推进的无人潜器结构特点，采用无线通信�？榻铀俣燃�、水听器采集到的潜器水下航行时的振动与自噪声信号传输到岸上数据记录设备，减小潜器内部所占用的安装空间，达到能够实时观察监测数据，提高监测系统数据记录容量的可扩展性，并同时达到调试方便、使用简单的效果。
图I为该系统在燃料动力水下无人潜器的安装结构示意图；图2为振动与自噪声监测系统框图。其中I-通信天线、2-无线通信�？�、3-信号调理板、4-水听器、5-水听器适配安装座、6-电源模块、7-过舱电缆、8-三轴加速度计、9-多通道数据采集记录仪
具体实施例方式下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。本实施例提供一种应用于燃料动力无人潜器的振动与自噪声监测系统，采用该系统能够实时监测燃料动力无人潜器的振动与自噪声数据，且调试方便、使用简单。该系统的结构如图I所示，包括无线通信�？�、信号调理板3、水听器4、水听器适配安装座5、电源�？�6、过舱电缆7、以及三轴加速度计8和多通道数据采集记录仪9。无线通信�？榘ㄍㄐ盘煜逫、水下发射机2和通信接收机。其中水下发射机2位于无人潜器壳体内，通信接收机位于岸上，水下发射机2和通信接收机之间通过通信天线I实现通信。考虑到燃料动力无人潜器的通气管工作时有部分在水面以上，将通气管作为通信天线安装平台，通信天线I安装在通气管顶部，然后再利用无线通信设备把测量数据传输到岸上的记录设备。该系统的具体连接关系为通信天线I安装在水下无人潜器通气管顶部，水听器4通过水听器适配安装座5安装在水下无人潜器靠近螺旋桨的尾部壳体上，水听器适配安装座5 —方面对水听器I起到固定作用，另一方面在水听器4和潜器壳体之间装有阻尼材料的减振器，起到隔振的作用，减小潜器壳体振动对水听器4的影响。三轴加速度计8、信号调理板3和水下发射机2均安装在水下无人潜器壳体的内表面上。水听器4通过过舱电缆7与信号调理板3连接，水听器4的输出信号通过过舱电缆7输入到信号调理板3。三轴加速度计8通过电缆与信号调理板3连接，三轴加速度计8将其各轴方向上测得的振动信号分别输出给信号调理板3。信号调理板3与水下发射机2连接，信号调理板3将接收到的振 动信号进行初步处理后输出给水下发射机2。位于岸上的通信接收机与多通道数据采集记录仪9连接。无人潜器的动力系统通过电源�？�6为信号调理板3和水下发射机2供电。在本实施例中电源�？�6由中频发电机、整流稳压器以及电源滤波器等构成，它与无人潜器的推进器传动系统相连，利用潜器内燃机提供的动力转化产生电能为监测系统的水下部分供电。信号调理板3上的电路是由场效应管等分立元件构成的跟随器，或者是集成运算放大器构成的电荷放大器、电压放大器等电路结构。无线通信�？槲ㄓ眯臀尴呤莘⑺徒邮丈璞福绾统上低秤邢薰�(Integrated System Ltd的TEL8/16/32系列小型多通道数字通信系统。多通道数据采集记录仪9为通用型数据采集记录设备，如LTTSensorcorder系列传感器记录仪。该系统的工作过程为101 :无人潜器的燃料动力发动机工作时，监测系统电源�？槟诓康闹衅捣⒌缁脊ぷ鳎涣鞯纾倬�、稳压处理后产生直流稳压电源提供给信号调理电路板3与水下发射机2，使这两部分电路能够正常工作。102:水听器4将接收到的噪声信号转变为电信号输出给信号调理电路板3，信号调理电路板3对接收到的噪声信号进行阻抗匹配与放大、抗混叠滤波处理。同样，三轴加速度计8将将其各轴方向上测得的无人潜器的振动信号转变为电信号输出给信号调理电路板3，信号调理电路板3对接收到的振动信号进行阻抗匹配与放大、抗混叠滤波处理。103 :水下发射机2对经信号调理电路板3处理后的多通道信号(3组振动信号和I组噪声信号)同时采样，并将采集到的信号调制后通过通信天线I发送给通信接收机。104:通信接收机将接收到的信号解调后，输入给多通道数据采集记录仪9，多通道数据采集记录仪9对接收到的数据进行近乎实时的观察与分析。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.燃料动力无人潜器的振动与自噪声监测系统，其特征在于，该系统包括无线通信模块、信号调理板(3)、水听器(4)、水听器适配安装座(5)、电源�？�(6)、过舱电缆(7)、三轴加速度计(8)和多通道数据采集记录仪(9);其中无线通信�？榘ㄍㄐ盘煜�(I)、水下发射机(2)和通信接收机；所述通信接收机和多通道数据采集记录仪(9)均位于岸上； 其连接关系为所述通信天线(I)安装在水下无人潜器通气管顶部，水下发射机(2)安装在水下无人潜器壳体的内表面，水下发射机(2)通过通信天线(I)与岸上的通信接收机通信；水听器(4)通过水听器适配安装座(5)安装在水下无人潜器靠近螺旋桨的尾部壳体的外表面上；三轴加速度计(8)、信号调理板(3)和电源�？�(6)均安装在水下无人潜器壳体的内表面；水听器(4)通过过舱电缆(7)与信号调理板(3)连接；三轴加速度计(8)通过电缆与信号调理板(3)连接，水下发射机(2)通过电缆与信号调理板(3)连接；通信接收机与多通道数据采集记录仪(9)连接；电源模块(6)分别与信号调理板(3)和水下发射机(2)连接； 所述无人潜器的动力系统通过电源�？�(6)为信号调理板(3)和水下发射机(2)供电；所述水听器(4)用于监测无人潜器的自噪声信号，并将接收到的自噪声信号转变为电信号输出给信号调理电路板(3)； 所述三轴加速度计(8)用于监测无人潜器在其各轴方向上的振动信号，并将测得的三组振动信号转变为电信号输出给信号调理电路板(3)； 所述信号调理电路板(3)对接收到的自噪声信号和三组振动信号分别进行阻抗匹配与放大、抗混叠滤波处理； 所述水下发射机(2)对信号调理电路板(3)处理后的自噪声信号和三组振动信号同时采样，并将采集到的信号调制后通过通信天线(I)发送给通信接收机； 所述通信接收机接收通信天线(I)发送的经水下发射机(2)调制后的自噪声信号和三组振动信号，并将接收到的信号解调后，输出给多通道数据采集记录仪(9)。
2.如权利要求I所述的燃料动力无人潜器的振动与自噪声监测系统，其特征在于，所述电源�？�(6)由中频发电机、整流稳压器以及电源滤波器构成，电源�？�(6)中的中频发电机与无人潜器的推进器传动系统相连，利用无人潜器内燃机提供的动力转化产生的电能为信号调理电路板(3)与水下发射机(2)供电。
全文摘要
本发明公开了一种应用于燃料动力无人潜器的振动与自噪声监测系统，该系统主要由水听器、三轴加速度计、信号调理板、电源�？椤⑼ㄐ盘煜摺⑽尴咄ㄐ拍？�、多通道数据采集记录设备、以及水听器适配安装座、过舱电缆等构成。水听器、加速度计所感知接收到的信号通过过舱电缆传输到信号调理板，处理后输入到无线通信�？椋尴咄ㄐ拍？榈拇洌⑺偷蕉嗤ǖ朗莶杉锹忌璞�。采用该系统能够实时对无人潜器水下航行时的振动与自噪声进行监测记录。
文档编号G01H3/00GK102879078SQ20121036412
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者宋雯婧, 苗建明, 张莺, 师子锋, 刘来华 申请人:中国船舶重工集团公司第七一〇研究所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
