[發明專利]一種水深測試儀用超聲波探頭穩定裝置及方法

在審

• 申請號: 201810253286.2
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108225485A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 王蘇玉;潘風偉;王衛東;李繼成;梁德友;汪立東;許青松;余大慶
• 申請（專利權）人: 信陽市浉河區瀅海電子科技有限公司;河南省信陽水文水資源勘測局
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

1.一種水深測試儀用超聲波探頭穩定裝置，其特征在于，包括超聲波探頭本體（5）、測速螺旋槳（1）、密封腔（2）和尾翼（10）；所述密封腔（2）為橫向中空的圓柱形，所述測速螺旋槳（1）布設在密封腔（2）的前端，所述密封腔（2）內分別布設有超聲波探頭本體（5）、旋轉編碼器（4）、驅動電機（6）和控制盒（7），所述測速螺旋槳（1）通過聯軸器（3）與旋轉編碼器（4）轉動連接；所述密封腔（2）內一端上部布設有控制盒（7），所述控制盒（7）內布設有控制器；所述旋轉編碼器（4）與控制器電連接；所述密封腔（2）底部嵌設有超聲波探頭本體（5），所述超聲波探頭本體（5）的下端布設在密封腔（2）的外部；所述密封腔（2）后端的中心橫向固定布設有固定軸（11），所述密封腔（2）內部另一端布設有驅動電機（6），所述驅動電機（6）的轉軸穿出密封腔（2）后與轉動套（8）傳動連接；所述轉動套（8）為中空的圓柱形，轉動套（8）中心套設在固定軸（11）上，所述轉動套（8）靠近密封腔（2）的外部布設有齒輪（12），所述齒輪（12）與驅動電機（6）的轉軸傳動連接；所述轉動套（8）遠離密封腔（2）的外壁上對稱固定有驅動螺旋槳（9）；所述固定軸（11）的另一端固定連接有尾翼（10），所述尾翼（10）呈平行四邊形；所述尾翼（10）為六個，尾翼（10）之間均呈等角度布設。

2.根據權利要求1所述的一種水深測試儀用超聲波探頭穩定裝置，其特征在于，所述超聲波探頭本體（5）上部布設有信號線和24V電源線。

3.根據權利要求1所述的一種水深測試儀用超聲波探頭穩定裝置，其特征在于，所述控制器分別連接驅動電機（6）和旋轉編碼器（4）；所述驅動電機（6）為24V直流電機。

4.根據權利要求1所述的一種水深測試儀用超聲波探頭穩定裝置，其特征在于，所述控制器采用P I C16F688型控制器；所述旋轉編碼器（4）為E6B2-CWZ5B增量型旋轉編碼；

所述控制器的RA0端口連接旋轉編碼器（4）的Z相接口；

所述控制器的RC3端口與光耦合器G1連接，所述光耦合器G1的輸出端連接電阻R4，所述電阻R4連接N型場效應管Q2的柵極，電阻R4的阻值為13Ω，N型場效應管Q2的漏極連接驅動電機（6）的負極；所述驅動電機（6）的正極與24V電源線連接；

所述控制器的RC1端口分別連接水銀開關SK1和電阻R5；控制器的RC2端口分別連接水銀開關SK2和電阻R6；水銀開關SK1和SK2另一端均接地；所述電阻R5和R6的阻值均為1KΩ。

5.根據權利要求4所述的一種水深測試儀用超聲波探頭穩定裝置，其特征在于，所述水銀開關SK1和SK2與水平面均設有安裝偏角，所述安裝偏角為1~5°。

6.基于權利要求1-5任意一項所述的水深測試儀用超聲波探頭穩定裝置的一種水深測試儀用超聲波探頭穩定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在水中測速螺旋槳（1）受到水的作用力轉動，同時帶動旋轉編碼器（4）轉動，旋轉編碼器（4）將測速螺旋槳（1）的轉動信息轉換為Z相信號發送至控制器；

步驟2：控制器接收到Z相信號，并對其處理得到水的流速及水流的作用力；

步驟3：控制器通過判斷水銀開關SK1及SK2的通斷得出水流的作用力是否超過驅動螺旋槳（9）的驅動力；

步驟4：根據水銀開關SK1及SK2的通斷狀態運行驅動電機（6），并調節驅動電機（6）的運行速度，驅動電機（6）帶動驅動螺旋槳（9）旋轉，使得水銀開關SK1及SK2均處與斷開狀態，從而保證超聲波探頭本體（5）處于信號線的正下方。

7.根據權利要求6所述的一種水深測試儀用超聲波探頭穩定方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：當水銀開關SK1接通時，水流的作用力沒有超過驅動螺旋槳（9）的驅動力，則超聲波探頭本體（5）逆水流方向偏移；當水銀開關SK2接通時，水流的作用力超過驅動螺旋槳（9）的驅動力，則超聲波探頭本體（5）沿水流方向偏移。

8.根據權利要求6所述的一種水深測試儀用超聲波探頭穩定方法，其特征在于，所述步驟4包括：當水銀開關SK1接通時，通過控制器運行驅動電機（6），控制器通過PWM脈寬調制減小驅動電機（6）的運行速度，從而減小驅動螺旋槳（9）旋的轉速，使得水銀開關SK1斷開，保證超聲波探頭本體（5）不再偏移；

當水銀開關SK2接通時，通過控制器運行驅動電機（6），控制器通過PWM脈寬調制增大驅動電機（6）的運行速度，從而增大驅動螺旋槳（9）旋的轉速，使得水銀開關SK2斷開，保證超聲波探頭本體（5）不再偏移，處于信號線的正下方。