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SAS海底光缆探测系统海试样机研制与试验

乔小瑞 海军工程大学

摘要：在深入分析合成孔径声纳高分辨率的原理及海缆探测特点的基础上，设计了一种
基于合成孔声纳的海缆探测系统。重点阐述了其中的主要关键技术，并从穿透性、目标定
位和分辨率三个方面给出了海试验结果。结果表明合成孔径声纳海缆探测系统满足海缆探
测的要求，可以对海缆进行有效地探测。
关键词：海底光缆； SAS；海缆探测；穿透性；目标定位；分辨率

引言 图1 合成孔径声纳探测系统组成框图
在海底光缆日常的维护和巡检中，维护性探测是一项长期
性、日常性的工作。尤其是在水下信息网络组网建成之后，海
缆不仅承担了传输信息的功能，还为水下信息网络中的各个接
驳盒、中继器和传感器等枢纽和终端供电，维护性探测中若中
断海缆的业务将对整个水下信息网络产生重大影响。因此，一
种可靠、直观、可在海底光缆工作状态下探测其路由及埋深的
方法对维护海缆工程质量至关重要。
在声场法中，合成孔径声纳技术（SAS）有着较高的方位向
分辨率。其可用较小的声纳基阵和较低的工作频率同时满足近
距离和远距离的探测需求。目前国内外尚无合成孔径声纳用于
海缆探测的实例。因此，本文针对实际需求，设计了一种基于
合成孔径声纳的海缆探测系统，并对该系统进行了试验。本文
主要介绍合成孔径声纳的系统设计与试验情况，并介绍干涉合
数据采集卡对经过滤波放大的信号进行数据采集，送入PC机进
成孔径声纳系统的若干关键技术。
行存储和处理。
接收机由前放、放大电路、增益控制电路、带通滤波器电
一、海缆探测系统
设计的合成孔径声纳海缆探测系统主要由信号控制模块、 路、差分输出等组成，主要功能是对输入的信号进行滤波、放
大、动态压缩后送至数据采集系统。
发射模块、采集模块和处理模块组成。系统组成框图见图1。
低频宽带发射换能器的功能是将电信号转化为声信号，辐
系统工作原理如下：信号源发送的模拟信号经过发射机进行适
射到海水中。本系统共设置8个换能器；接收换能器的功能则是
当功率放大，放大后的信号由于信号幅度较小不能满足发射换
将返回的声波信号转换为电信号，送入接收机进行处理，系统
能器的工作要求，需要继续经升压变压器进行适当的升压后传
中同样设置8个换能器。
送至发射换能器基阵，将电压信号转变成声音信号辐射到海水
基阵结构为T型阵，这样可以满足横向上发射的波束越窄越
中，反射的回波信号被接收换能器基阵接收，将声信号转变成
好的要求，纵向上满足成像软件采样率高的要求。
电信号，电信号经滤波放大器增大信号强度并滤除背景噪声，
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