專利名稱：水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)涉及的種空化噪聲檢測儀器系統(tǒng)。
國內(nèi)外已有各種模擬式數(shù)字式噪聲檢測儀器，以丹表B&K公司噪聲檢測儀器為代表，各具特點(diǎn)，適用范圍及局限性，均不能滿足水工模型空化空蝕研究與原型監(jiān)測需求，或多或少地存在下列不足之處1、頻響范圍不夠?qū)挘蚨鴣G失頻響外有用的空化信息，2、采樣頻率不夠高，因而高頻波形失真畸變大，3、不能捕捉空化噪聲中存在脈沖波形，4、只有一個通道或多通道采集不同步，5、只適用于各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機(jī)過程，因而不能記錄分析非平穩(wěn)隨機(jī)過程。因此空化空蝕研究與監(jiān)測領(lǐng)域中迄今仍缺少完善的測試手段和測量儀器。
本發(fā)明的目的是針對上述噪聲檢測儀表存在的不足，采用瞬態(tài)波存器高速采集后，微機(jī)以自身速度讀取瞬態(tài)采集存貯數(shù)據(jù)，然后采用快速富利葉變換(DFFT)譜分析處理技術(shù)較好地解決了上述問題，并提供了新的空化噪聲檢測手段和方法，為空化空蝕模型研究與原型噪聲監(jiān)測，提供一種有時域與頻域分析功能的寬頻域空化噪聲檢測系統(tǒng)。
水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)是采取以下方案實(shí)現(xiàn)的該系統(tǒng)由傳感器、空化噪聲采集器和微機(jī)及其外圍設(shè)備三大部分組成?？栈肼暡杉饔煞糯笃鳌V波器及瞬態(tài)波存器組成。具有五個通道構(gòu)成每個通道均由傳感器(水聽器)、前置放大器、濾波器及瞬態(tài)通道組成。此外，配置共用信號監(jiān)測儀器、監(jiān)視所接通道信號。空化噪聲采集器通過選通接口與微機(jī)通訊，外圍設(shè)備包括數(shù)字磁帶機(jī)、軟盤驅(qū)動器、屏幕、打印機(jī)、記錄儀(繪圖)。
水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)工作原理高速采集和寬頻域由瞬態(tài)波存實(shí)現(xiàn)(水聽器與放大濾波頻響要跟上)利用瞬態(tài)波存具有多通道并行高速A/D采集并存貯一段信號波形的功能，由微機(jī)控制瞬態(tài)采集，多通道同步進(jìn)行，采集待讀，此時微機(jī)以自身速度讀取瞬態(tài)所采集存貯的數(shù)據(jù)，如此循環(huán)往復(fù)，直至所需重復(fù)采集次數(shù)。對平穩(wěn)隨機(jī)過程來說，信號間斷重復(fù)采集與連續(xù)采集，只要樣本長度相同，兩者是等效的。上述過程類似影視中常見的“快錄慢放”，從而提高微機(jī)采集速度至所用瞬態(tài)采集頻率，實(shí)現(xiàn)0.05～0.25μS采樣時間，1～1000KHZ寬頻域，且各通道同步?？栈}沖捕捉由瞬態(tài)波存觸發(fā)電平和地址預(yù)置實(shí)現(xiàn)，瞬態(tài)接收微機(jī)命令后，開始連續(xù)不斷采集，循環(huán)存貯在機(jī)內(nèi)2至32K隨機(jī)采集存貯器中，一旦信號幅值超過預(yù)置電平，由信號內(nèi)觸發(fā)控制繼續(xù)采集(隨機(jī)存貯容量減預(yù)置地址數(shù))個數(shù)據(jù)后停止待讀，微機(jī)從首地址讀出2～32K數(shù)據(jù)，其中包括能發(fā)前預(yù)置地址相應(yīng)時段內(nèi)的信號，從而實(shí)現(xiàn)對完整的空化脈沖信號采集?？焖俑焕~頻分析與瞬態(tài)間斷連續(xù)隨機(jī)或觸發(fā)采集，具有記錄和分析非平穩(wěn)過程的功能，對每一次采集樣本，均可完成一次頻譜估計(jì)，不同樣本反映不同時刻噪聲及頻譜，故樣本系列反映非平穩(wěn)隨機(jī)過程。
水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)可應(yīng)用于空化空蝕試驗(yàn)研究，空化空蝕強(qiáng)度噪聲模擬、空化類型和空泡類型聲特征模擬;用于原型聲學(xué)監(jiān)測，如對我國數(shù)以萬計(jì)的水利水電泄水建筑物工程運(yùn)行監(jiān)測及對大量水輪機(jī)水泵等水力機(jī)械空化空蝕監(jiān)測等。還可推廣應(yīng)用于造船界等領(lǐng)域。該系統(tǒng)針對性強(qiáng)，適用于水利水電空化空蝕研究和監(jiān)測，適用范圍廣兼有時域與頻域分析功能;指標(biāo)先進(jìn)功能好采集時間可選擇，最高為0.05微秒，頻域范圍可選擇最高為0.1HZ～1000KHZ，具有隨機(jī)與觸發(fā)采集功能、隨機(jī)采集具有一般數(shù)字信號譜分析特點(diǎn)(相對模擬系統(tǒng))，觸發(fā)采集提供捕捉空化脈沖(單空泡、串空泡和群空空泡潰滅脈沖)等新的噪聲檢測手段和方法，可采集記錄分析平穩(wěn)與非平穩(wěn)隨機(jī)過程，多通道同步采集，有助于布陣分析空化源位置。
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1是水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)方框圖。
參照附圖水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)由傳感器、空化噪聲采集器、微機(jī)及其外圍設(shè)備數(shù)字磁帶機(jī)、軟盤驅(qū)動器、屏幕、打印機(jī)、X-Y記錄儀組成。該系統(tǒng)功能由研究院與軟件配合實(shí)現(xiàn)采集、存貯、顯示和處理功能選擇統(tǒng)計(jì)分析各種統(tǒng)計(jì)量計(jì)算、波形與幅值概率分布顯示、繪圖、數(shù)據(jù)分析消除直流分量、濾波、加窗等預(yù)處理、自動率譜、自相關(guān)函數(shù)、互功率譜、互相關(guān)函數(shù)及傳遞函數(shù)等。具有10個通道，每個通道均由傳感器(水聽器)、前置放大器、濾波器及一個瞬態(tài)通道組成。1～8通道稱為高頻L檔，用最高采樣頻率為500KHZ的多通道DBC瞬態(tài)，頻帶上限頻率為250KHZ，9～10通道稱為高頻H檔，用最高采樣頻率為4000KHZ～20000KHZ的BC-V或BC8220瞬態(tài)波存。此外，配置共用信號監(jiān)測儀器，可采用2427自動量程數(shù)字電壓表，及MS-1650A型滑動顯示瞬態(tài)波存器，峰值計(jì)數(shù)器，可接需要在前放輸出或瞬態(tài)輸入端，監(jiān)視所接通道信號。空化噪聲采集器由放大器、濾波器及瞬態(tài)波存器組成。1～8通道(高頻L檔)，與9～10通道，(高頻H檔)各一個空化噪聲采集器?？栈肼暡杉魍ㄟ^選通接口與微機(jī)通訊。
權(quán)利要求
1.一種水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)由傳感器、空化噪聲采集器、微機(jī)及其外圍設(shè)備組成，具有多個通道構(gòu)成，每個通道均由傳感器，前置放大器、濾波器及瞬態(tài)通道組成，配用信號監(jiān)測儀器、監(jiān)測所接通道信號，系統(tǒng)采用瞬態(tài)波存器高速采集，微機(jī)以自身速度讀取瞬態(tài)采集存貯數(shù)據(jù)，采用快速富利葉變換譜分析處理技術(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)，其特征是每個通道均由傳感器(水聽器)、前置放大器、濾波器及瞬態(tài)通道組成，配置共用信號監(jiān)測儀器，可接需要接在前放輸出或瞬態(tài)輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)，其特征是空化噪聲采集器由放大器、濾波器及瞬態(tài)波存器組成，通過選通接口與微機(jī)通訊。
全文摘要
本發(fā)明水下噪聲寬頻域瞬態(tài)采集存貯和處理系統(tǒng)涉及的是一種空化噪聲檢測儀器系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器，空化噪聲采集器、微機(jī)及其外圍設(shè)備三大部分組成。空化噪聲采集器由放大器、濾波器及瞬態(tài)波存器組成。該系統(tǒng)采用瞬態(tài)波存器高速采集及快速富利葉變換譜分析處理技術(shù)，微機(jī)以自身速度讀取瞬態(tài)采集存貯數(shù)據(jù)，提供了新的空化噪聲檢測手段和方法，為空化空蝕模型研究與原型噪聲監(jiān)測，提供一種兼有時域與頻域分析功能的寬頻域空化噪聲檢測系統(tǒng)。
文檔編號G01H3/00GK1072018SQ9110821
公開日1993年5月12日 申請日期1991年10月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月26日
發(fā)明者柴恭純, 戴光渝, 李志巖, 王河生 申請人:水利電力部交通部南京水利科學(xué)院研究院