專利名稱：多通道聲波振動搜索定位儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生命搜索裝置，特別是一種多通道聲波振動搜索定位 儀，該搜索定位儀可用于地震、滑坡、塌陷等自然災害發(fā)生后對幸存者進 行探生和救援，也可用于城市建設、公安、消防、煤礦等其它災害的救援。
背景技術：
現(xiàn)有的多通道聲波振動搜索儀由多個傳感器和控制電路組成，控制電 路包括放大電路、濾波電路和功放電路，其工作原理是傳感器獲得的敲 擊振動信號經(jīng)放大電路放大后，經(jīng)濾波電路濾除高頻部分，最后通過功放 電路送入耳機，探測人員可通過耳機對各通道信號進行監(jiān)聽。從目前的使 用情況來看，這種多通道聲波振動搜索儀存在如下缺點 一是由于探測人 員一次只能監(jiān)聽一個通道，無法同時了解各個通道的情況，當某個通道出 現(xiàn)異常信號時，如探測人員此時恰好沒有監(jiān)聽該通道，就不能及時發(fā)現(xiàn)被 困者的存活狀況；二是這種搜索儀大多不能定位，即不能根據(jù)所得到的信 息判斷出被困者的大致位置。綜上所述，現(xiàn)有的多通道搜索儀存在著不能 及時發(fā)現(xiàn)幸存者及幸存者位置等缺陷，從而不能在最短的時間內(nèi)確定搜索 方向及搜索范圍，耽誤救援工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多通道聲波振動搜索定位儀，該搜索定位 儀可及時發(fā)現(xiàn)幸存者，并確定幸存者的大致位置，從而可有效減少搜索及 救援時間。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的解決方案是該多通道聲波振動搜索
3定位儀包括多個傳感器和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括放大電路、濾波電路和 功放電路，放大電路的輸入端與傳感器連接，對傳感器獲得的振動信號進 行放大，濾波電路濾除信號中的高頻成分，濾波后的信號通過功放電路送 入耳機，每個傳感器都與各自的放大電路、濾波電路及功放電路連接而構 成多個通道，此外，所述控制系統(tǒng)還包括數(shù)字轉換電路和控制軟件，數(shù)字
轉換電路將各通道經(jīng)放大和濾波后的信號進行A/D轉換，轉換后所得的信 號通過波形顯示在顯示屏上；控制軟件實現(xiàn)監(jiān)聽通道的切換和生還者的位 置計算。
上述控制軟件包括如下步驟(l)將系統(tǒng)進行初始化；(2)顯示波形，探 測者根據(jù)顯示屏所顯示的各通道波形的到達時間及波形峰值，判斷哪個通 道出現(xiàn)異常情況；(3)輸入通道的切換命令，將耳機切換到出現(xiàn)異常信號的 通道進行監(jiān)聽；(4)根據(jù)所顯示的波形及耳機監(jiān)聽到的信息判斷被困者的存 活狀況，如生還，進入下一步驟；(5)輸入相關參數(shù)，計算出幸存者的大致 位置；(6)在顯示屏上顯示幸存者所處的位置。
上述傳感器為壓電加速度傳感器，數(shù)量為四個。
本發(fā)明的工作原理及工作過程是被困者敲擊發(fā)出的響聲通過傳感器 獲得振動信號，信號經(jīng)過放大、濾波后，由功放電路送入耳機進行監(jiān)聽， 同時經(jīng)放大、濾波后的信號進入數(shù)字轉換電路，進行A/D轉換，轉換后得 到的各個通道的振動信號通過波形直觀地顯示在顯示屏上，搜救人員可根 據(jù)同源信號所產(chǎn)生的各通道波形的到達時間及波峰值及時發(fā)現(xiàn)哪個通道出 現(xiàn)異常情況，然后通過按鍵輸入通道切換命令，及時對出現(xiàn)異常情況的通 道進行監(jiān)聽，根據(jù)監(jiān)聽的結果再結合波形圖，可初步判斷被困者的存活狀 況，如生還，則進行下一步操作，計算出生還者的位置并顯示在顯示屏上。
本發(fā)明具有如下效果(l)能直觀、準確、及時地判斷出被困人員的存 活狀況及大致位置，從而可在最短的時間內(nèi)確定搜索方向和搜索范圍，有效減少人員傷亡；(2)所有功能及設置均通過菜單選擇方式實現(xiàn)，操作方便、
快捷；(3)搜索范圍大，制造成本低。


圖1為本發(fā)明的控制軟件的流程圖。
圖2為本發(fā)明的模擬電路板的電路圖(圖中未畫出功放電路部份)。
具體實施例方式
本發(fā)明由傳感器、控制系統(tǒng)和液晶顯示屏構成，傳感器為高靈敏度的 壓電加速度傳感器，數(shù)量為四個，使用時四個傳感器分散投放在待測廢墟 的地面或物面上。控制系統(tǒng)包括模擬板、數(shù)字板、電源板和控制軟件，控 制系統(tǒng)安裝于控制箱中，顯示屏及操作面板安裝在控制箱的表面上，四個 傳感器與各自的模擬電路連接構成四個通道。模擬板如圖2所示，由程控 放大電路、程控濾波電路和功放電路組成，放大電路由放大器PGA205和 PGA103組成，主要是對傳感器獲得的振動信號進行兩級放大，信號放大的 倍數(shù)由操作面板控制，PGA205和PGA103都是可編程的程控放大器，其可 選的放大倍數(shù)為10、 20、 40、 80、 100、 200、 400和800。濾波電路采用 MAXIM公司的8階開關電容低通濾波器MAX291，其低通截止頻率由外部 輸入時鐘頻率決定，低通頻率截止范圍為0.1Hz—25KHz。該程控濾波電路 主要用于濾除高頻干擾信號，以獲取我們需要的振動信號。功放電路采用 集成功放模塊，輸出功率可達0.5w。
數(shù)字板由數(shù)字轉換電路構成，具體采用的是DSP (數(shù)字信息處理)芯 片，該芯片對經(jīng)放大、濾波后的信號進行A/D轉換，使之能直觀顯示在液 晶顯示屏上，本實施例中，DSP芯片采用TI的TMS3202407A，該芯片最 高可在40M的時鐘下工作，完全能滿足設備的實時性要求。
電源板負責為各電路提供所需的電壓，電源釆用鋰電池。
顯示屏采用LCD64色真彩液晶顯示，這種液晶顯示屏色彩分辨率高，可同時完成四道波形顯示和人機交互界面的設置。LCD上所有信號均以圖 形方式顯示，所有功能及設置均通過菜單選擇擇方式實現(xiàn)。
控制軟件包括CPLD軟件和DSP軟件，CPLD軟件完成和LCD的接口 及根據(jù)DSP的輸出驅(qū)動相應的邏輯控制，CPLD的程序在調(diào)試正確后，全 部通過下載線固化到芯片上。DSP軟件是由本申請人自己編寫并固化在 DSP芯片上的，該軟件控制監(jiān)聽通道的選擇、A/D的轉換、參數(shù)的設置等。 該軟件的流程如圖1所示，包括如下步驟(l)將系統(tǒng)進行初始化；(2)根據(jù) 顯示屏顯示的各通道波形的到達時間及波形峰值判斷哪個通道出現(xiàn)異常信 號；(3)輸入通道的切換命令，將耳機切換到出現(xiàn)異常信號的通道進行監(jiān)聽; (4)根據(jù)耳機所監(jiān)測到的結果及所顯示的波形判斷被困者的存活狀況，如生 還，按鍵進入下一步驟；(5)輸入相關參數(shù)，根據(jù)聲波振動時差定位原理和 四個通道信號的時差計算幸存者的大致方位；(6)將幸存者的位置顯示在顯 示屏上。
權利要求
1.一種多通道聲波振動搜索定位儀，包括多個傳感器和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括放大電路、濾波電路和功放電路，放大電路的輸入端與傳感器連接，對傳感器獲得的振動信號進行放大，濾波電路濾除高頻波，濾波后的信號通過功放電路送入耳機，每個傳感器與各自的放大電路、濾波電路及功放電路連接而構成多個通道，其特征在于控制系統(tǒng)還包括(1)數(shù)字轉換電路，該電路將各通道經(jīng)放大和濾波后的信號進行A/D轉換，轉換后所得的信號通過濾形顯示在顯示屏上；(2)控制軟件，該軟件實現(xiàn)監(jiān)聽通道的切換和生還者的位置計算。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種多通道聲波振動搜索定位儀，其特征在 于上述控制軟件包括下列步驟(1) 系統(tǒng)初始化；(2) 顯示波形，探測者根據(jù)顯示屏所顯示的各通道波形的到達時間及波 形峰值判斷哪個通道出現(xiàn)異常信號;(3) 輸入通道的切換命令，將耳機切換到出現(xiàn)異常信號的通道進行監(jiān)聽；(4) 根據(jù)所顯示的波形及耳機監(jiān)聽到的信息判斷被困者的存活狀況，如 生還，進入下一步驟；(5) 輸入?yún)?shù)，計算生還者的大致位置；(6) 顯示屏顯示生還者的位置。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種多通道聲波振動搜索定位儀，其特征在 于傳感器為壓電加速度傳感器，數(shù)量為四個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多通道聲波振動搜索定位儀，該搜索定位儀包括多個傳感器、控制系統(tǒng)和顯示屏，各傳感器與各自相連的模擬電路構成多個通道，模擬電路負責對傳感器獲得的振動信號進行放大、濾波，并由功放電路送入耳機；數(shù)字轉換電路將放大和濾波后的信號進行A/D轉換，并將轉換后所得的信號通過波形展示在顯示屏上；控制軟件實現(xiàn)監(jiān)聽通道的切換、A/D的轉換及生還者的位置計算。本發(fā)明能直觀、準確、及時地判斷出被困人員的存活狀況及大致方位，從而可在最短的時間內(nèi)制定搜救方案，實施救援。
文檔編號G01V7/04GK101561516SQ20091005938
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權日2009年5月22日
發(fā)明者李志鵬, 王緒本, 謝興紅, 賴武剛, 勇 郭, 鐘曉玲, 嵩 高 申請人:成都理工大學