[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

技術領域

本發明涉及一種基于機電一體化的新型超聲波水下微地形探測試驗裝置和方法，尤其是針對短距離、高精度超聲波微地形探測系統中的模擬海洋復雜工況并修正探測點位置的探測裝置和方法，屬于水下聲納探測技術領域。

背景技術

大洋底部蘊藏著豐富的礦產資源，隨著科技的發展以及陸上資源的日益枯竭，人類正在以前所未有的速度向海洋資源開發進軍，海洋礦產資源的開發已成為國內外研究的熱點，而礦產資源開發的第一步就是探測礦區的地形地貌，為礦產的最優化開采提供重要的理論和現實依據。

微地形探測主要應用于深海礦產資源開發過程中。進行微地形探測的主要功能和目的是為深海采礦車或者是在該地面上作業的其他設備精確地探測出前方礦石預采區域地貌的原始高程數據，并且水下微地形探測裝置一般都安裝在采礦車或者其他設備的前端，離地面的高度低。當前進行水下微地形探測的方式主要有兩種，一種是機械接觸式的微地形探測方式，另一種是非接觸式的微地形探測方式。在機械接觸式探測方式中，由于探針始終與地表接觸易于被海水腐蝕，并且在復雜的工況下有探針易變形、探測精度不高等缺點，因而接觸式的探測難以廣泛應用；非接觸式的微地形探測方式主要包括光電探測和超聲波探測兩種方式，而超聲波微地形探測系統在非接觸式的微地形探測中占有極其重要的地位。

目前，由于海底作業環境的特殊性、當前技術的限制，直接應用于水下微地形探測系統的裝置還很少，各種探測方法都還有待于深入研究和論證。國家海洋局第一研究所設計了一套實驗室用水下超聲測量儀，該測量儀將換能器探頭固定在測量車上，測量車裝在測量橋臂上，利用測量車的往復運動來為系統提供探測點，但是該裝置只能在低速狀態下運行，對于速度要求較高，且實時性強的實用系統并不適用，并且該裝置會激起較多的水花，干擾聲波信號的接收，對系統精確度的提高不利，最重要的是該裝置未考慮海底地形的顛簸狀況，不能模擬海底的探測工況。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種實時性好、可控性強，能使換能器作等角度擺動、且能模擬仿真海底的顛簸工況并對探測點的位置進行修正的超聲波水下微地形探測試驗裝置及其方法。

本發明提供的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，所述的模擬顛簸裝置的結構是：顛簸用步進電動機固定于固定支架上，所述的固定支架整體安裝于移動小車上，所述的顛簸用步進電動機的輸出軸端裝有圓盤，連桿聯接在所述的圓盤上，所述的連桿另一端聯接于滑塊上，所述的滑塊滑動安裝在所述的固定支架的固定滑槽內，外接圓構件鉸接在所述的固定支架上，支承軸安裝在所述的外接圓構件上且所述的支承軸的軸線與所述的外接圓構件和所述的固定支架的聯接軸線垂直，傳動軸一端聯接在所述的滑塊中心，另一端與所述的支承軸相聯且所述的傳動軸與所述的支承軸的聯結點不與所述的支承軸的中點重合，探測器支架上端連接在所述的支承軸上且所述的探測器支架與所述的支承軸的聯結點不與所述的支承軸的中點重合且與所述的傳動軸和支承軸的聯接點關于所述的支承軸的中點對稱，在所述的支承軸的一端安裝有第一角位移傳感器，所述的外接圓構件與所述的固定支架的聯接點上安裝有第二角位移傳感器；所述的擺動探測裝置的結構是：圓柱凸輪通過軸承座安裝在探測器底板上，探測用步進電動機安裝在所述的探測器底板且與所述的圓柱凸輪傳動聯接，圓柱滾子置于所述的探測器底板上的滑槽中且插入到所述的圓柱凸輪的滑溝內，所述的圓柱滾子與擺桿上端鉸接，所述的擺桿下端與所述的探測器底板鉸接，收發一體式超聲波換能器安裝在所述的擺桿下端，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上的擋片相對應的光電開關，所述的探測器底板與所述的探測器支架相聯。