專利名稱：一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及監(jiān)測(cè)設(shè)備，尤其涉及一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
海洋現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，尤其是實(shí)時(shí)連續(xù)觀測(cè)，是海洋科學(xué)研究的的重要方法手段，一直受到海洋科學(xué)家的高度重視。過去四十多年來，海底邊界層的三腳架(或四角架)觀測(cè)是海洋科學(xué)研究的重要手段，然而關(guān)于支架投放和布置的穩(wěn)定性問題，目前還沒有相關(guān)的解決技術(shù)手段。座底三腳架觀測(cè)一般采用自容儀器，由于電纜拖拽等不安全因素是造成極少采取在線采集方式的主要原因。安裝在支架上儀器設(shè)備的性能和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性受支架的投放和布置狀態(tài)影響較大，尤其是一些聲學(xué)觀測(cè)設(shè)備，支架的狀態(tài)直接影響觀測(cè)效果。為此，需要采取有效措施對(duì)采集設(shè)備的姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是很必要的。一直以來，我們都在進(jìn)行座底三腳架底邊界層流的觀測(cè)，但長(zhǎng)期以來都存在如下問題投放時(shí)無法保證測(cè)量支架正立，無法知道測(cè)量支架的狀態(tài)以及觀測(cè)過程中是否發(fā)生異常傾斜等問題。一般情況下，支架投放觸底時(shí)是不可能達(dá)到百分百正立，特別在水流比較急、泥沙流動(dòng)大的區(qū)域，測(cè)量中途傾斜、倒下的概率是很高的。在進(jìn)行此類測(cè)量時(shí)，一般會(huì)考慮潛水員來配合工作，由于水下儀器的測(cè)量周期一般為1-2天，在這48小時(shí)內(nèi)，我們無法讓潛水員多次下水探查，并且聘請(qǐng)潛水員費(fèi)用高，測(cè)量成本過高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備， 利用水聲通訊原理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水下儀器姿態(tài)，以聲光信號(hào)提示，操作方便靈活。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括發(fā)射單元和接收單元，所述發(fā)射單元包括依次連接的姿態(tài)傳感器、信號(hào)處理單元、驅(qū)動(dòng)模塊和發(fā)射裝置，所述接收單元包括依次連接的接收裝置、信號(hào)處理器、驅(qū)動(dòng)器和提示單元。進(jìn)一步的，所述姿態(tài)傳感器為角度變化感應(yīng)器；所述角度變化感應(yīng)器里設(shè)置有處于不同高度的若干個(gè)傾斜角度判斷電極，還包含有當(dāng)角度變化感應(yīng)器傾斜時(shí)能觸及傾斜角度判斷電極的鹽水，所述姿態(tài)傳感器通過一水密封插頭與信號(hào)處理單元連接。更進(jìn)一步的，所述姿態(tài)傳感器里設(shè)置有4個(gè)傾斜角度判斷電極，鹽水濃度為20%。進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理單元包括整形電路和單片機(jī)處理單元，所述整形電路輸出高低電位輸入單片機(jī)處理單元。進(jìn)一步的，所述發(fā)射裝置為聲納發(fā)射頭，由驅(qū)動(dòng)模塊經(jīng)調(diào)制編碼升壓后的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)。進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理器包括輸入過濾單元和信號(hào)處理調(diào)制單元。更進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理調(diào)制單元由信號(hào)處理單片機(jī)完成信號(hào)的處理、調(diào)制后輸入驅(qū)動(dòng)模塊。更進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)模塊完成對(duì)接收信號(hào)的解碼，輸入提示單元。更進(jìn)一步的，所述提示單元由聲音提示單元和光提示單元組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型按照無線通訊的原理， 規(guī)劃了接收單元和發(fā)射單元。發(fā)射單元根據(jù)角度傳感器輸出的不同觸電送出的導(dǎo)通信號(hào)， 經(jīng)過處理調(diào)制后轉(zhuǎn)成調(diào)制高壓，驅(qū)動(dòng)換能頭發(fā)送出去。接收機(jī)負(fù)責(zé)接收有效聲信號(hào)處理，然后從信號(hào)里解調(diào)出對(duì)應(yīng)的姿態(tài)信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)通道的聲光。

圖1為本實(shí)用新型發(fā)射單元結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型接收單元結(jié)構(gòu)圖圖3為姿態(tài)傳感器結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖4為本實(shí)用新型發(fā)射和接收單元的控制電路圖；圖5為本實(shí)用新型的發(fā)射升壓電路圖；圖6為本實(shí)用新型的接收電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括發(fā)射單元和接收單元，發(fā)射單元包括依次連接的姿態(tài)傳感器、信號(hào)處理單元、驅(qū)動(dòng)模塊和發(fā)射裝置，接收單元包括依次連接的接收裝置、信號(hào)處理器、驅(qū)動(dòng)器和提示單元。姿態(tài)傳感器為角度變化感應(yīng)器，設(shè)置有處于不同高度的4個(gè)傾斜角度判斷電極，還包含有當(dāng)角度變化感應(yīng)器傾斜時(shí)能觸及傾斜角度判斷電極的濃度為20%的鹽水，通過水密封插頭與信號(hào)處理單元連接， 該傳感器可以選擇目前市場(chǎng)上成熟技術(shù)的傳感器，則精密度將大大提高，并且不會(huì)產(chǎn)生鹽水腐蝕問題。信號(hào)處理單元包括整形電路和單片機(jī)處理單元，整形電路輸出高低電位輸入單片機(jī)處理單元。發(fā)射裝置為聲納發(fā)射頭，由驅(qū)動(dòng)模塊經(jīng)調(diào)制編碼升壓后的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)。 信號(hào)處理器包括輸入過濾單元和信號(hào)處理調(diào)制單元，完成信號(hào)輸入過濾、處理、調(diào)制后，輸出驅(qū)動(dòng)，由驅(qū)動(dòng)器根據(jù)事先定義好的編碼規(guī)則對(duì)接聽到的聲信號(hào)進(jìn)行解碼，解碼后的信號(hào)輸出到對(duì)應(yīng)的提示單元，提示單元由聲音提示單元和光提示單元組成，可為喇叭和超高亮度的不同顏色的指示燈。將姿態(tài)傳感器用盒子密封起來，通過水密封插頭與信號(hào)處理單元連接起來；信號(hào)處理單元、驅(qū)動(dòng)模塊和發(fā)射裝置利用另一個(gè)盒子密封起來。上述兩個(gè)盒子可利用一圓柱形殼體封裝，以方便一體安裝。本實(shí)用新型的使用方法如下在入?？诟浇鼘⒆藨B(tài)傳感器垂直固定在垂直桿上，連同水底儀器一起投放于水下，在投放過程中，姿態(tài)傳感器產(chǎn)生傾斜，內(nèi)部的鹽水由于傳感器的傾斜而觸及不同高度的傾斜角度判斷電極，從而發(fā)出不同的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理單元中的整形電路整形后以高低電位的形式輸入單片機(jī)處理單元，經(jīng)過調(diào)制編碼后升壓成100V的脈沖調(diào)制輸出驅(qū)動(dòng)聲納發(fā)射頭，如圖4、圖5、圖6的電路圖所示。在測(cè)量過程中，通過不斷送回的信號(hào)，觀察人員在船上判斷支架的工作情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，可以在最短時(shí)間內(nèi)解決和處理問題。該監(jiān)測(cè)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于，利用了聲學(xué)的通訊原理，實(shí)現(xiàn)了水底和水面的通訊和信號(hào)傳送，免除了電纜傳送的粗笨辦法，達(dá)到實(shí)時(shí)精確的姿態(tài)監(jiān)測(cè)，節(jié)約了時(shí)間和人力提高了效率，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集觀測(cè)提供了有效的保障。以上實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括發(fā)射單元和接收單元，水底儀器的姿態(tài)信號(hào)經(jīng)發(fā)射單元發(fā)送到接收單元，并由接收單元顯示，其特征在于，所述發(fā)射單元包括依次連接的姿態(tài)傳感器、信號(hào)處理單元、驅(qū)動(dòng)模塊和發(fā)射裝置，所述接收單元包括依次連接的接收裝置、 信號(hào)處理器、驅(qū)動(dòng)器和提示單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述姿態(tài)傳感器為角度變化感應(yīng)器；所述角度變化感應(yīng)器里設(shè)置有處于不同高度的若干個(gè)傾斜角度判斷電極， 還包含有當(dāng)角度變化感應(yīng)器傾斜時(shí)能觸及傾斜角度判斷電極的鹽水，所述姿態(tài)傳感器通過一水密封插頭與信號(hào)處理單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述姿態(tài)傳感器里設(shè)置有4個(gè)傾斜角度判斷電極，鹽水濃度為20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括整形電路和單片機(jī)處理單元，所述整形電路輸出高低電位輸入單片機(jī)處理單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射裝置為聲納發(fā)射頭，由驅(qū)動(dòng)模塊經(jīng)調(diào)制編碼升壓后的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述信號(hào)處理器包括輸入過濾單元和信號(hào)處理調(diào)制單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述提示單元由聲音提示單元和光提示單元組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括發(fā)射單元和接收單元，其特征在于，所述發(fā)射單元包括依次連接的姿態(tài)傳感器、信號(hào)處理單元、驅(qū)動(dòng)模塊和發(fā)射裝置，所述接收單元包括依次連接的接收裝置、信號(hào)處理器、驅(qū)動(dòng)器和提示單元。本實(shí)用新型利用了聲學(xué)的通訊原理，實(shí)現(xiàn)了水底和水面的通訊和信號(hào)傳送，免除了電纜傳送的粗笨辦法，節(jié)約了時(shí)間和人力提高了效率，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了有效的保障。
文檔編號(hào)G01C9/20GK202209947SQ20112008297
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者劉歡, 吳加學(xué), 楊日魁 申請(qǐng)人:中山大學(xué)