專利名稱：一種水下物體探測(cè)裝置的制作方法
一種水下物體探測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水聲探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水下物體探測(cè)裝置。
技術(shù)背景
21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，近海岸水下垃圾檢測(cè)、清除是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有技術(shù)通過動(dòng)員和組織潛水愛好者進(jìn)行水下人工作業(yè)的方式，對(duì)近海岸水下垃圾進(jìn)行探測(cè)及清除。
然而，采用人工作業(yè)方式的可靠性低，人力成本高，隨著近年水下垃圾清理任務(wù)的增多，人工作業(yè)方式降低了垃圾清理的效率。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種水下物體探測(cè)裝置，便于解決現(xiàn)有通過人工作業(yè)方式進(jìn)行水下垃圾的探測(cè)及清除，可靠性低，人力成本高的問題。
本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種水下物體探測(cè)裝置，所述裝置包括
進(jìn)行電聲信號(hào)轉(zhuǎn)換和聲電信號(hào)轉(zhuǎn)換的壓電換能器單元，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后向探測(cè)物體發(fā)射，并接收回波信號(hào)后將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；
模擬信號(hào)處理單元，用于對(duì)壓電換能器單元轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行放大、混頻及濾波處理后輸出；
嵌入式系統(tǒng)，用于通過模擬信號(hào)處理單元發(fā)出發(fā)射控制信號(hào)，控制壓電換能器單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后向探測(cè)物體發(fā)射，并對(duì)模擬信號(hào)處理單元輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，之后對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，提取出探測(cè)物體的特征。
本發(fā)明提供的水下物體探測(cè)裝置通過壓電換能器單元向探測(cè)水下探測(cè)物體發(fā)出聲波信號(hào)，并接收反饋的回波信號(hào)后，對(duì)該回波信號(hào)進(jìn)行處理分析，進(jìn)而提取出水下物體的特征信息，相對(duì)于現(xiàn)有的人工方式而言，節(jié)約了成本，提高探測(cè)穩(wěn)定性及探測(cè)效率，且硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于集成于便攜式裝置中，可為有關(guān)部門或組織進(jìn)行近海岸水下垃圾清除提供依據(jù)，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著，且可應(yīng)用于海底管線、船舶腐蝕等多種探測(cè)領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明提供的水下物體探測(cè)裝置的原理圖2是本發(fā)明提供的水下物體探測(cè)裝置的工作流程圖3是圖1中發(fā)射單元的電路圖4是圖1中混頻單元、濾波單元及本振單元的電路圖5是圖1中收發(fā)轉(zhuǎn)換單元的電路圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明提供的水下物體探測(cè)裝置包括進(jìn)行電聲信號(hào)轉(zhuǎn)換和聲電信號(hào)轉(zhuǎn)換的壓電換能器單元1，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后向探測(cè)物體發(fā)射，并接收回波信號(hào)后將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；模擬信號(hào)處理單元2，用于對(duì)壓電換能器單元1轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行放大、混頻及濾波處理后輸出；嵌入式系統(tǒng)3，用于通過模擬信號(hào)處理單元2發(fā)出發(fā)射控制信號(hào)，控制壓電換能器單元1將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后向探測(cè)物體發(fā)射，并對(duì)模擬信號(hào)處理單元2輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，之后對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，提取出探測(cè)物體的特征，該特征包括與本裝置的距離、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和材質(zhì)等信息。
其中，嵌入式系統(tǒng)3對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，提取出探測(cè)物體的特征的步驟具體包括嵌入式系統(tǒng)3對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換(FFT)以提取信號(hào)頻率，從而確定探測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；嵌入式系統(tǒng)3對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，提取回波時(shí)間信息，計(jì)算得到探測(cè)物體與本裝置的距離；嵌入式系統(tǒng)3截取該數(shù)字信號(hào)的尾波，利用希爾伯特變換提取信號(hào)包絡(luò)，并通過與預(yù)存的訓(xùn)練樣本進(jìn)行比對(duì)，確定物體材質(zhì)。
如圖2所示，本發(fā)明提供的水下物體探測(cè)裝置的工作流程包括
在步驟Sll中，初始化后，發(fā)射控制；
在步驟S12中，向探測(cè)物體發(fā)射超聲波；
在步驟S13中，接收回波；
在步驟S14中，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行處理；
在步驟S15中，顯示處理結(jié)果。
該水下物體探測(cè)裝置還可以包括連接模擬信號(hào)處理單元2的供電單元4 ；和/或連接嵌入式系統(tǒng)3的人機(jī)接口界面5。
其中，模擬信號(hào)處理單元12包括發(fā)射單元21，用于將嵌入式系統(tǒng)3發(fā)出的發(fā)射控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，激勵(lì)壓電換能器單元1發(fā)射超聲波；回波信號(hào)放大單元22，用于將模擬信號(hào)處理單元2輸出的電信號(hào)進(jìn)行阻抗匹配和放大；混頻單元23，用于降低回波信號(hào)放大單元22放大后的電信號(hào)的頻率，以達(dá)到嵌入式系統(tǒng)3的采樣速率；濾波單元M，用于濾除混頻單元23輸出的電信號(hào)中的高頻干擾成分；本振單元25，用于為混頻單元23提供 350kHz的本振頻率。
其中，回波信號(hào)放大單元22采用型號(hào)為CA3140的芯片構(gòu)成電壓跟隨器完成阻抗匹配，并采用型號(hào)為CA3140的芯片進(jìn)行兩級(jí)放大。
其中，如圖3所示，發(fā)射單元21包括反相器U1、反相器U2、反相器U3、反相器U4、 反相器U5、反相器U6、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、由兩個(gè)三極管構(gòu)成的第一達(dá)林頓電路Q1、由兩個(gè)三極管構(gòu)成的第二達(dá)林頓電路Q2、由兩個(gè)三極管構(gòu)成的第三達(dá)林頓電路Q4、由兩個(gè)三極管構(gòu)成的第四達(dá)林頓電路Q4。其中，反相器Ul的輸入端連接嵌入式系統(tǒng)3的發(fā)射控制正引腳+IN，反相器U2的輸入端連接嵌入式系統(tǒng)3的發(fā)射控制負(fù)引腳-IN ；反相器Ul的輸出端連接反相器U3的輸入端以及反相器U4的輸入端，反相器U2 的輸出端連接反相器U5的輸入端以及反相器TO的輸入端；反相器U3的輸出端連接反相器 U4的輸出端，并通過電阻R2連接第一達(dá)林頓電路Ql中一個(gè)三極管的基極和第四達(dá)林頓電路Q4中一個(gè)三極管的基極，反相器U5的輸出端連接反相器U6的輸出端，并通過電阻R5連接第二達(dá)林頓電路Q2中一個(gè)三極管的基極和第三達(dá)林頓電路Q3中一個(gè)三極管的基極；第一達(dá)林頓電路Ql中另一個(gè)三極管的集電極連接+5V直流電，第一達(dá)林頓電路Ql中另一個(gè)三極管的發(fā)射極連接第二達(dá)林頓電路Q2中另一個(gè)三極管的集電極，并通過一阻抗匹配變壓器連接壓電換能器單元1，第二達(dá)林頓電路Q2中另一個(gè)三極管的發(fā)射極接地；第三達(dá)林頓電路Q3中另一個(gè)三極管的集電極連接+5V直流電，第三達(dá)林頓電路Q3中另一個(gè)三極管的發(fā)射極連接第四達(dá)林頓電路Q4中另一個(gè)三極管的集電極，并通過該阻抗匹配變壓器連接壓電換能器單元1，第四達(dá)林頓電路Q4中另一個(gè)三極管的發(fā)射極接地。
嵌入式系統(tǒng)3通過發(fā)射控制正引腳+IN和發(fā)射控制負(fù)引腳-IN發(fā)出發(fā)射控制信號(hào)。具體地，當(dāng)發(fā)射控制信號(hào)為發(fā)射控制正引腳+IN為高電平、發(fā)射控制負(fù)引腳-IN為低電平時(shí)，第一達(dá)林頓電路Ql和第四達(dá)林頓電路Q4導(dǎo)通，第三達(dá)林頓電路Q3和第二達(dá)林頓電路Q2截止；當(dāng)發(fā)射控制信號(hào)為發(fā)射控制正引腳+IN為低電平、發(fā)射控制負(fù)引腳-IN為高電平時(shí)，第三達(dá)林頓電路Q3和第二達(dá)林頓電路Q2導(dǎo)通，第一達(dá)林頓電路Ql和第四達(dá)林頓電路Q4截止，通過阻抗匹配變壓器將激勵(lì)脈沖加到壓電換能器單元1上，以使得壓電換能器單元1發(fā)出超聲波。在發(fā)射控制信號(hào)為發(fā)射控制正引腳+IN和發(fā)射控制負(fù)引腳-IN均為低電平時(shí)，達(dá)林頓電路均截止，為了確保發(fā)射控制正引腳+IN和發(fā)射控制負(fù)引腳-IN為低電平，發(fā)射單元21還包括電阻Rl和電阻R4，反相器Ul的輸入端通過電阻Rl接地，反相器 U5的輸入端通過電阻R4接地。
其中，由于嵌入式系統(tǒng)3的采樣速率較低，而回波信號(hào)的頻率較高，為了滿足香農(nóng)采樣定理，需對(duì)放大后的回波電信號(hào)進(jìn)行下變頻處理，即將回波信號(hào)放大單元22輸出的電信號(hào)同350kHz的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，然后通過濾波單元濾除干擾信號(hào)后，將50kHz的回波電信號(hào)送入嵌入式系統(tǒng)3進(jìn)行處理。如圖4所示，混頻單元23采用型號(hào)為SA612的芯片 U1，其信號(hào)輸入引腳1通過電容Cl連接回波信號(hào)放大單元22，其信號(hào)輸出引腳4連接濾波單元24。濾波單元M包括電阻RlO以及電容C5。電阻RlO的一端連接混頻單元23的信號(hào)輸出引腳，電阻RlO的另一端連接嵌入式系統(tǒng)3，并通過電容C5接地。本振動(dòng)單元25采用555觸發(fā)器芯片U2。
555觸發(fā)器芯片U2產(chǎn)生350kHz的本振信號(hào)并輸出給混頻單元23，混頻單元23通過4腳輸出電信號(hào)，該電信號(hào)包括有回波電信號(hào)、本振信號(hào)、回波信號(hào)與本振信號(hào)的和頻信號(hào)、差頻信號(hào)以及噪聲，該電信號(hào)通過濾波單元M濾除回波信號(hào)、本振信號(hào)以及和頻信號(hào)后，輸出50kHz的差頻信號(hào)。
壓電換能器單元1包括一壓電換能器11，優(yōu)選地，壓電換能器11的型號(hào)為諧振頻率為400kHz的PZT-5，由于收發(fā)共用，因此壓電換能器單元1還包括一收發(fā)轉(zhuǎn)換單元12。
其中，如圖5所示，收發(fā)轉(zhuǎn)換單元12包括變壓器Tl、二極管D1、二極管D2、換能器Y、電阻R7、二極管D3、二極管D4、電感Li。其中，變壓器Tl的初級(jí)線圈的兩端分別連接發(fā)射單元21的電信號(hào)輸出端，變壓器Tl的次級(jí)線圈的一端連接二極管Dl的陽極以及二極管D2的陰極，二極管Dl的陰極連接二極管D2的陽極，并共同連接電阻R7的一端以及換能器Y的一端，電阻R7的另一端連接回波信號(hào)放大單元22 ；換能器Y的另一端連接變壓器Tl 的次級(jí)線圈的另一端，換能器Y的另一端同時(shí)連接電感Ll的一端，電感Ll的另一端連接二極管D3的陽極以及二極管D4的陰極，二極管D3的陰極以及二極管D4的陽極均連接電阻 R7的另一端。
當(dāng)系統(tǒng)工作在發(fā)射狀態(tài)時(shí)，發(fā)射信號(hào)通過二極管Dl和二極管D2，從而激勵(lì)換能器Y產(chǎn)生超聲波，同時(shí)經(jīng)過由電阻R7、二極管D3和二極管D4組成的限幅電路，將進(jìn)入到放大電路的發(fā)射信號(hào)幅值降到0.6V左右，有效地保護(hù)放大電路和后續(xù)處理電路。同時(shí)換能器Y 通過扼流線圈接地，可以有效地減小發(fā)射信號(hào)對(duì)地線的干擾。當(dāng)系統(tǒng)工作在接收狀態(tài)時(shí)，換能器Y接收到的回波信號(hào)不能夠通過二極管Dl和二極管D2，有效地防止回波信號(hào)返回發(fā)射單元21，被變壓器Tl的次級(jí)線圈旁路，相反，幅值很小的回波信號(hào)可以幾乎沒有衰減地通過R7、二極管D3和二極管D4組成的限幅電路，進(jìn)入到回波信號(hào)放大單元22進(jìn)行有效的放大。
為了提高近海岸水下探測(cè)物體特征提取的便攜性，本發(fā)明中，供電單元4包括可充電鋰電池；連接該鋰電池的第一穩(wěn)壓電路；以及連接第一穩(wěn)壓電路的第二穩(wěn)壓電路。其中，第一穩(wěn)壓電路采用型號(hào)為7812的穩(wěn)壓器芯片，并輸出作為發(fā)射單元21和回波信號(hào)放大單元22的電源的+12V直流電；第二穩(wěn)壓電路采用信號(hào)為7805的穩(wěn)壓器信號(hào)，并輸出作為混頻單元23、嵌入式系統(tǒng)3的電源的+5V直流電。
為了保證電源電路的可靠性，在各部分電路輸入端安裝了保險(xiǎn)絲的同時(shí)，在鋰電池輸出端安裝了保護(hù)板，防止電池的過充電和過放電；鋰電池的輸入端通過一二極管連接到系統(tǒng)電路，這樣一旦電源正、負(fù)端接反，因二極管的單向?qū)щ娦?，電源和電路中不?huì)產(chǎn)生電流，從而保護(hù)了電路和電源。
本發(fā)明中，嵌入式系統(tǒng)3采用一型號(hào)為S3C2440的嵌入式板，利用該嵌入式板的 GPBO和GPBl端口發(fā)出發(fā)射控制信號(hào)，優(yōu)選地，發(fā)射控制信號(hào)的頻率為400kHz，持續(xù)時(shí)間為 Ims,重復(fù)周期為500ms ；該嵌入式板的AINO端口連接濾波M的輸出端，從而對(duì)濾波單元M 輸出的頻率為50kHz的電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換及后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理。
為了提高各電路的抗干擾能力，將供電單元4與發(fā)射單元21集成在一 PCB板上， 而將模擬信號(hào)處理單元2中的其它單元集成于另一 PCB板上。
本發(fā)明提供的水下物體探測(cè)裝置通過壓電換能器單元11向探測(cè)水下探測(cè)物體發(fā)出聲波信號(hào)，并接收反饋的回波信號(hào)后，對(duì)該回波信號(hào)進(jìn)行處理分析，進(jìn)而提取出水下物體的特征信息，相對(duì)于現(xiàn)有的人工方式而言，節(jié)約了成本，提高探測(cè)穩(wěn)定性及探測(cè)效率，且硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于集成于便攜式裝置中，可為有關(guān)部門或組織進(jìn)行近海岸水下垃圾清除提供依據(jù)，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著，且可應(yīng)用于海底管線、船舶腐蝕等多種探測(cè)領(lǐng)域。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置包括進(jìn)行電聲信號(hào)轉(zhuǎn)換和聲電信號(hào)轉(zhuǎn)換的壓電換能器單元，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后向探測(cè)物體發(fā)射，并接收回波信號(hào)后將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；模擬信號(hào)處理單元，用于對(duì)壓電換能器單元轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行放大、混頻及濾波處理后輸出；嵌入式系統(tǒng)，用于通過模擬信號(hào)處理單元發(fā)出發(fā)射控制信號(hào)，控制壓電換能器單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后向探測(cè)物體發(fā)射，并對(duì)模擬信號(hào)處理單元輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，之后對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，提取出探測(cè)物體的特征。
2.如權(quán)利要求1所述的水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，特征包括與本裝置的距離、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和材質(zhì)信息；嵌入式系統(tǒng)對(duì)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，，提取出探測(cè)物體的特征的步驟具體包括嵌入式系統(tǒng)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換以提取信號(hào)頻率，從而確定探測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；嵌入式系統(tǒng)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，以便準(zhǔn)確地提取回波時(shí)間信息，計(jì)算得到探測(cè)物體與本裝置的距離；嵌入式系統(tǒng)截取該數(shù)字信號(hào)的尾波，利用希爾伯特變換提取信號(hào)包絡(luò)，并通過與預(yù)存的訓(xùn)練樣本進(jìn)行比對(duì)，確定物體材質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置還包括連接模擬信號(hào)處理單元的供電單元；和/或連接嵌入式系統(tǒng)的人機(jī)接口界面。
4.如權(quán)利要求3所述的水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，模擬信號(hào)處理單元包括發(fā)射單元，用于將嵌入式系統(tǒng)發(fā)出的發(fā)射控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，激勵(lì)壓電換能器單元發(fā)射超聲波；回波信號(hào)放大單元，用于將模擬信號(hào)處理單元輸出的電信號(hào)進(jìn)行阻抗匹配和放大；混頻單元，用于降低回波信號(hào)放大單元22放大后的電信號(hào)的頻率，以滿足嵌入式系統(tǒng)的采樣速率；濾波單元，用于濾除混頻單元輸出的電信號(hào)中的高頻干擾成份；本振單元，用于為混頻單元提供350kHz的本振信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，回波信號(hào)放大單元采用型號(hào)為CA3140的芯片構(gòu)成電壓跟隨器完成阻抗匹配，并采用型號(hào)為CA3140的芯片進(jìn)行兩級(jí)放大。
6.如權(quán)利要求5所述的水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，發(fā)射單元包括反相器U1、反相器U2、反相器U3、反相器U4、反相器TO、反相器TO、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻 R5、電阻R6、由兩個(gè)三極管構(gòu)成的第一達(dá)林頓電路Q1、由兩個(gè)三極管構(gòu)成的第二達(dá)林頓電路Q2、由兩個(gè)三極管構(gòu)成的第三達(dá)林頓電路Q3、由兩個(gè)三極管構(gòu)成的第四達(dá)林頓電路Q4 ；反相器Ul的輸入端連接嵌入式系統(tǒng)3的發(fā)射控制正引腳+IN，反相器U2的輸入端連接嵌入式系統(tǒng)3的發(fā)射控制負(fù)引腳-IN;反相器Ul的輸出端連接反相器U3的輸入端以及反相器U4的輸入端，反相器U2的輸出端連接反相器TO的輸入端以及反相器TO的輸入端；反相器U3的輸出端連接反相器U4的輸出端，并通過電阻R2連接第一達(dá)林頓電路Ql中一個(gè)三極管的基極和第四達(dá)林頓電路Q4中一個(gè)三極管的基極，反相器TO的輸出端連接反相器 U6的輸出端，并通過電阻R5連接第二達(dá)林頓電路Q2中一個(gè)三極管的基極和第三達(dá)林頓電路Q3中一個(gè)三極管的基極；第一達(dá)林頓電路Ql中另一個(gè)三極管的集電極連接+5V直流電， 第一達(dá)林頓電路Ql中另一個(gè)三極管的發(fā)射極連接第二達(dá)林頓電路Q2中另一個(gè)三極管的集電極，并通過一阻抗匹配變壓器連接壓電換能器單元1，第二達(dá)林頓電路Q2中另一個(gè)三極管的發(fā)射極接地；第三達(dá)林頓電路Q3中另一個(gè)三極管的集電極連接+5V直流電，第三達(dá)林頓電路Q3中另一個(gè)三極管的發(fā)射極連接第四達(dá)林頓電路Q4中另一個(gè)三極管的集電極，并通過該阻抗匹配變壓器連接壓電換能器單元1，第四達(dá)林頓電路Q4中另一個(gè)三極管的發(fā)射極接地。
7.如權(quán)利要求6所述的水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，發(fā)射單元還包括電阻Rl和電阻R4，反相器Ul的輸入端通過電阻Rl接地，反相器U5的輸入端通過電阻R4接地。
8.如權(quán)利要求7所述的水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，混頻單元采用型號(hào)為SA612的芯片U1，其信號(hào)輸入引腳通過電容Cl連接回波信號(hào)放大單元，其信號(hào)輸出引腳連接濾波單元；濾波單元包括電阻RlO以及電容C5 ；電阻RlO的一端連接混頻單元的信號(hào)輸出引腳， 電阻RlO的另一端連接嵌入式系統(tǒng)，并通過電容C5接地；本振動(dòng)單元采用555觸發(fā)器芯片U2。
9.如權(quán)利要求8所述的水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，壓電換能器單元包括一型號(hào)為PZT-5的壓電換能器，以及一收發(fā)轉(zhuǎn)換單元12 ；收發(fā)轉(zhuǎn)換單元包括變壓器Tl、二極管D1、二極管D2、換能器Y、電阻R7、二極管D3、二極管D4、電感Ll ；變壓器Tl的初級(jí)線圈的兩端分別連接發(fā)射單元的電信號(hào)輸出端，變壓器 Tl的次級(jí)線圈的一端連接二極管Dl的陽極以及二極管D2的陰極，二極管Dl的陰極連接二極管D2的陽極，并共同連接電阻R7的一端以及換能器Y的一端，電阻R7的另一端連接回波信號(hào)放大單元；換能器Y的另一端連接變壓器Tl的次級(jí)線圈的另一端，換能器Y的另一端同時(shí)連接電感Ll的一端，電感Ll的另一端連接二極管D3的陽極以及二極管D4的陰極， 二極管D3的陰極以及二極管D4的陽極均連接電阻R7的另一端。
10.如權(quán)利要求9所述的水下物體探測(cè)裝置，其特征在于，嵌入式系統(tǒng)采用一型號(hào)為 S3C2440的嵌入式板，利用該嵌入式板的GPBO和GPBl端口發(fā)出發(fā)射控制信號(hào)；發(fā)射控制信號(hào)的頻率為400kHz，持續(xù)時(shí)間為1ms，重復(fù)周期為500ms ；嵌入式板的ΑΙΝΟ端口連接濾波的輸出端，從而對(duì)濾波單元輸出的頻率約為50kHz的電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換及后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下物體探測(cè)裝置包括進(jìn)行電聲信號(hào)轉(zhuǎn)換和聲電信號(hào)轉(zhuǎn)換的壓電換能器單元，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后向探測(cè)物體發(fā)射，并接收回波信號(hào)后將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；模擬信號(hào)處理單元，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大、混頻及濾波處理后輸出；嵌入式系統(tǒng)，用于控制壓電換能器單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)后向探測(cè)物體發(fā)射，并對(duì)模擬信號(hào)處理單元輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，之后對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，提取出探測(cè)物體的特征，相對(duì)于現(xiàn)有的人工方式而言，節(jié)約了成本，提高探測(cè)穩(wěn)定性及探測(cè)效率，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于集成于便攜式裝置中，可用于近海岸水下物體探測(cè)，并為其清除或打撈提供依據(jù)，可應(yīng)用于海底管線、船舶腐蝕等多種探測(cè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01V1/00GK102508287SQ201110314810
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者寧樹實(shí), 張旗, 趙國庫 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)