[發明專利]一種超聲波水下微地形探測試驗裝置及其方法

無效

• 申請號: 201110116752.0
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN102269816A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 趙海鳴;洪余久;曹飛;卜英勇
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G01S7/52
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄧建輝

1.一種超聲波水下微地形探測試驗裝置，由模擬顛簸裝置和擺動探測裝置兩部分組成，其特征在于：所述的模擬顛簸裝置的結構是：顛簸用步進電動機(1)固定于固定支架(5)上，所述的固定支架(5)整體安裝于移動小車(6)上，所述的顛簸用步進電動機(1)的輸出軸端裝有圓盤(2)，連桿(3)聯接在所述的圓盤(2)上，所述的連桿(3)另一端聯接于滑塊(27)上，所述的滑塊(27)滑動安裝在所述的固定支架(5)的固定滑槽(28)內，外接圓構件(7)鉸接在所述的固定支架(5)上，支承軸(25)安裝在所述的外接圓構件(7)上且所述的支承軸(25)的軸線與所述的外接圓構件(7)和所述的固定支架(5)的聯接軸線垂直，傳動軸(26)一端聯接在所述的滑塊(27)中心，另一端與所述的支承軸(25)相聯且所述的傳動軸(26)與所述的支承軸(25)的聯結點不與所述的支承軸(25)的中點重合，探測器支架(8)上端連接在所述的支承軸(25)上且所述的探測器支架(8)與所述的支承軸(25)的聯結點不與所述的支承軸(25)的中點重合且與所述的傳動軸(26)和支承軸(25)的聯接點關于所述的支承軸(25)的中點對稱，在所述的支承軸(25)的一端安裝有第一角位移傳感器(23)，所述的外接圓構件(7)與所述的固定支架(5)的聯接點上安裝有第二角位移傳感器(24)；所述的擺動探測裝置的結構是：圓柱凸輪(9)通過軸承座安裝在探測器底板(16)上，探測用步進電動機(18)安裝在所述的探測器底板(16)且與所述的圓柱凸輪(9)傳動聯接，圓柱滾子(12)置于所述的探測器底板(16)上的滑槽(15)中且插入到所述的圓柱凸輪(9)的滑溝內，所述的圓柱滾子(12)與擺桿(14)上端鉸接，所述的擺桿(14)下端與所述的探測器底板(16)鉸接，收發一體式超聲波換能器(13)安裝在所述的擺桿(14)下端，所述的軸承座上安裝有與控制系統電連接且與所述的圓柱凸輪(9)上的擋片相對應的光電開關(22)，所述的探測器底板(16)與所述的探測器支架(8)相聯。

2.試驗權利要求1所述的超聲波水下微地形探測試驗裝置的方法，其特征在于：(1)、由單片機控制系統控制顛簸用步進電動機(1)按所要求的速度連續旋轉，帶動探測裝置部分進入模擬海底顛簸工作狀態；(2)、控制探測用步進電動機(18)帶動圓柱凸輪(9)連續轉動，當轉動到圓柱凸輪(9)上的擋片第一次與光電開關(22)發射器對應時停止，并停留50ms，此時整個探測系統進入探測第一個探測點的準備狀態；(3)、單片機控制系統控制收發一體式超聲波換能器(13)發出探測信號，進行微地形探測，并收集回波信號，在發出探測信號的同時采集第一角位移傳感器(23)和第二角位移傳感器(24)的角度信號，并將收集到的回波信號和角位移信號通過數據采集卡傳至工控機；(4)、由單片機控制系統控制探測用步進電動機(18)依次轉過一定角度，并停留相應的時間，每次轉動完畢后，對該探測點進行微地形探測，并采集此時第一角位移傳感器(23)和第二角位移傳感器(24)的角度信號；(5)、探測完一片預定的區域以后，將所有探測點上采集到的地形原始高程數據和角位移數據導入到工控機中，進行探測點位置修正計算和微地形重構。

3.根據權利要求2所述的試驗超聲波水下微地形探測試驗裝置的方法，其特征在于：利用所述的圓柱凸輪(9)將所述的探測用步進電動機(18)輸出軸上的旋轉運動轉換為所述的擺桿(14)上的收發一體式超聲波換能器(13)的等角度擺動，而且所述的探測用步進電動機(18)始終向一個方向旋轉帶動所述的收發一體式超聲波換能器(13)做往復的運動，所述的收發一體式超聲波換能器(13)每次均勻擺動的角度為1°，所述的收發一體式超聲波換能器(13)的擺角幅度為20°，即以豎直線為中心±10°。

4.根據權利要求2或3所述的試驗超聲波水下微地形探測試驗裝置的方法，其特征在于：所述的收發一體式超聲波換能器(13)擺動到一個位置后，停留50ms，當擺動到最左和最右邊時，停留100+Xms，其中Xms用于移動小車的運動，可根據情況確定。