水声探测设备常见干扰的原因分析和策略应对

水声探测设备是用于海洋测探的主要设备，然而在水声探测设备的实际使用中，经常会出现各种各样的干扰信号，这些干扰信号可能导致设备操作员无法分辨有效信息，严重影响设备的正常使用。同时，随着船用设备现代化的发展，各种类型的电子设备不断安装在船只上有限的空间内，由此而来的相互间的电磁干扰和电磁兼容性问题就不可避免的出现了。因此，如何能有效的分析解决水声探测设备使用中出现的干扰问题就变得非常重要了。本文将主要从水声探测设备的异常噪声、设备故障以及电磁干扰三个方面对典型的水声探测设备干扰问题进行阐述、分析，并给出相应的解决办法。
　　一、异常噪声
　　现象：水声探测设备在使用过程中，工作状态正常，无故障发生，但在显示或听测某一方位的噪声信号时，会出现不固定的干扰信号，这种干扰在视觉上多表现为较短的脉冲式起伏，听起来频率无明显特征，出现的次数也不固定，但经常与本船的航行速度快慢等工况变化有关。
　　原因分析：此类干扰的分析首先应根据干扰的方位对干扰噪声的来源进行初步判断。如对传感器安装在船艏的水声探测设备来说，当干扰的方位主要集中于船艏位置时，应对传感器安装部位进行重点排查，这种情况多由于传感器安装部位的声学材料部件脱落、出现孔隙或松动引起。查找时应由外及内，由总到分的方式逐步排查，一般这种干扰较少出现，且干扰源较易查找；而当干扰信号出现在船艉时，情况则变得复杂的多，因为这种情况很多时候产生干扰的部位较难确定，干扰的声信号多是通过衍射的方式传到传感器安装部位从而被接收到的，对于这种干扰信号的分析排查需通过干扰发生时，本船工况的监视以及其它探测设备的协助才能做到快速准确定位。如某船在航行时，水声探测设备中经常可以听到较为尖细的类似海豚叫声的干扰信号，在设备显示上，看不出明显的干扰起伏，但在听觉上可以分辨出干扰声主要来自船的艉部的情况，就是通过相关部位各种水声探测设备的协同配合，对船艉部的各种机械设备进行逐一排查，最后确定该干扰源系由于该船艉舵润滑不理想导致的机械磨擦噪音所致。
　　解决办法：此类的干扰因多由外部的异常机械噪声引起，一般在机械故障排除或清理、紧固相关部位后，干扰即可消失。
　　二、设备故障
　　现象：水声探测设备在使用过程中，工作状态显示正常，无明显故障发生，但在显示或听测中，特定方位或全方位出现较为规律的干扰信号，如显示为方波或三角波，听觉上有较为明显的单一或多个频率特征，现象较为稳定，且与本船的航行速度快慢等工况变化无关。
　　原因分析：因此类干扰的出现与本船的航行速度等工况变化无关，可初步判断干扰信号来自设备的电子部分。在水声探测设备的电子部分中，数字信号处理部分一般较为稳定，且出现故障后的表现形式多为扫描线整体或部分缺失的故障现象，且目前水声探测设备的数字处理部分多有故障代码显示，可直观看到；而水声探测设备的水下传感器产生的模拟电信号及其传输过程以及后期的滤波、放大处理部分极易因短路、器件性能变化等因素产生自激振荡信号，从而形成的干扰现象也多与此类似。因此，对此类干扰的排查应由易到难，由干到湿的逐步排查，甚至可对每一个传感器的信号幅度进行测量、比对，并且对每一个传感器的绝缘、供电情况进行仔细检查。
　　解决办法：若此种干扰系因电路板相关器件功能失常引起，更换相关器件即可；若是由于信号转接传输过程中绝缘下降引起的短路引起，则需根据具体情况，在排除干扰后，仔细分析原因，做好相关的预防措施。
　　三、电磁干扰
　　水声探测设备受到电磁干扰时从现象到设备本身的分析、排查的前期过程均与设备故障情况类似，不同的是在设备排查完成后，则需对全船的电子设备的电磁兼容情况做进一步排查。
　　一般情况下，对船用水声探测设备电磁干扰的分析排查主要从四个方面入手：即空间电磁场、供电电网、用电设备以及接地系统。在这四个方面里，空间电磁场所引起的干扰，一般多由大功率电磁发射设备与水声探测设备小信号传输部分距离过近引起，在设备及电缆布局设计合理的情况下，较少发生；供电电网引起的干扰可通过船电与岸电的切换进行排查；用电设备的排查则有些复杂，一般需通过干扰条件下对船上的各种用电设备进行逐个断电，观察干扰的消失或减弱情况，或通过无干扰条件下对船上用电设备逐个加电，观察干扰的出现或增强情况进行，如果这种方法还不能明确找出干扰源，则需进行更大范围的通断电排查了；接地系统的排查应首先检查设备内部的机柜及电缆屏蔽层的接地方式是否附合相关船用规范，然后对水声探测设备各电路板插箱、机柜的接地点进行测量、必要时进行打磨、抛光处理，保证接地良好。
　　解决办法：对空间电磁场引起的干扰，可通过使干扰源设备远离水声探测设备敏感部位解决，若无法远离，则需对水声探测设备的敏感部位进行抗干扰处理，如在信号电缆外增加屏蔽钢管或护套，提高敏感机柜的电磁屏蔽效果等；对供电电网及其它用电设备引起的干扰可通过对干扰源设备的整改处理来完成，如在排除设备故障的前提下，通过调整供电系统的对地滤波电容等方法减小设备间的相互干扰，提高其兼容性；对接地系统引起的干扰问题，一般可通过选择不同的接地方式、接地点以及减小接地电阻等方法解决。
　　参考文献：
　　[1]章以刚.舰船供电系统和装置.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2007.
　　[2]何金良.电磁兼容概论.北京：科学出版社，2010.