專利名稱：一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)測設(shè)備，尤其涉及一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(shè)備。
背景技術(shù)：
海洋現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，尤其是實時連續(xù)觀測，是海洋科學研究的的重要方法手段，一直受到海洋科學家的高度重視。過去四十多年來，海底邊界層的三腳架(或四角架)觀測是海洋科學研究的重要手段，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，尤其是一些聲學觀測設(shè)備，支架的狀態(tài)直接影響觀測效果。為此，需要采取有效措施對采集設(shè)備的姿態(tài)進行實時監(jiān)測是很必要的。一直以來，我們都在進行座底三腳架底邊界層流的觀測，但長期以來都存在如下問題投放時無法保證測量支架正立，無法知道測量支架的狀態(tài)以及觀測過程中是否發(fā)生異常傾斜等問題。一般情況下，支架投放觸底時是不可能達到百分百正立，特別在水流比較急、泥沙流動大的區(qū)域，測量中途傾斜、倒下的概率是很高的。在進行此類測量時，一般會考慮潛水員來配合工作，由于水下儀器的測量周期一般為1-2天，在這48小時內(nèi)，我們無法讓潛水員多次下水探查，并且聘請潛水員費用高，測量成本過高。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(shè)備，利用水聲通訊原理實時監(jiān)測水下儀器姿態(tài)，以聲光信號提示，操作方便靈活。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(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、信號處理單元、驅(qū)動模塊和發(fā)射裝置，所述接收單元包括依次連接的接收裝置、信號處理器、驅(qū)動器和提示單元。進一步的，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傾斜角度判斷電極，還包含有當角度變化感應(yīng)器傾斜時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處理單元連接。更進一步的，所述姿態(tài)傳感器里設(shè)置有4個傾斜角度判斷電極，鹽水濃度為20%。進一步的，所述信號處理單元包括整形電路和單片機處理單元，所述整形電路輸出高低電位輸入單片機處理單元。進一步的，所述發(fā)射裝置為聲納發(fā)射頭，由驅(qū)動模塊經(jīng)調(diào)制編碼升壓后的脈沖信號驅(qū)動。進一步的，所述信號處理器包括輸入過濾單元和信號處理調(diào)制單元。更進一步的，所述信號處理調(diào)制單元由信號處理單片機完成信號的處理、調(diào)制后輸入驅(qū)動模塊。更進一步的，所述驅(qū)動模塊完成對接收信號的解碼，輸入提示單元。更進一步的，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，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明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，經(jīng)過處理調(diào)制后轉(zhuǎn)成調(diào)制高壓，驅(qū)動換能頭發(fā)送出去。接收機負責接收有效聲信號處理，然后從信號里解調(diào)出對應(yīng)的姿態(tài)信號，并驅(qū)動對應(yīng)通道的聲光。


圖1為本發(fā)明發(fā)射單元結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明接收單元結(jié)構(gòu)圖3為姿態(tài)傳感器結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖4為本發(fā)明發(fā)射和接收單元的控制電路圖； 圖5為本發(fā)明的發(fā)射升壓電路圖； 圖6為本發(fā)明的接收電路圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(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、信號處理單元、驅(qū)動模塊和發(fā)射裝置，接收單元包括依次連接的接收裝置、信號處理器、驅(qū)動器和提示單元。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個傾斜角度判斷電極，還包含有當角度變化感應(yīng)器傾斜時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處理單元連接，該傳感器可以選擇目前市場上成熟技術(shù)的傳感器，則精密度將大大提高，并且不會產(chǎn)生鹽水腐蝕問題。信號處理單元包括整形電路和單片機處理單元，整形電路輸出高低電位輸入單片機處理單元。發(fā)射裝置為聲納發(fā)射頭，由驅(qū)動模塊經(jīng)調(diào)制編碼升壓后的脈沖信號驅(qū)動。信號處理器包括輸入過濾單元和信號處理調(diào)制單元，完成信號輸入過濾、處理、調(diào)制后，輸出驅(qū)動，由驅(qū)動器根據(jù)事先定義好的編碼規(guī)則對接聽到的聲信號進行解碼，解碼后的信號輸出到對應(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處理單元連接起來；信號處理單元、驅(qū)動模塊和發(fā)射裝置利用另一個盒子密封起來。上述兩個盒子可利用一圓柱形殼體封裝，以方便一體安裝。本發(fā)明的使用方法如下
在入海口附近將姿態(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，信號經(jīng)信號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)動聲納發(fā)射頭，如圖4、圖5、圖6的電路圖所示。在測量過程中，通過不斷送回的信號，觀察人員在船上判斷支架的工作情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，可以在最短時間內(nèi)解決和處理問題。該監(jiān)測設(shè)備的優(yōu)點在于，利用了聲學的通訊原理，實現(xiàn)了水底和水面的通訊和信號傳送，免除了電纜傳送的粗笨辦法，達到實時精確的姿態(tài)監(jiān)測，節(jié)約了時間和人力提高了效率，為實時數(shù)據(jù)采集觀測提供了有效的保障。以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(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、信號處理單元、驅(qū)動模塊和發(fā)射裝置，所述接收單元包括依次連接的接收裝置、 信號處理器、驅(qū)動器和提示單元。
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傾斜角度判斷電極， 還包含有當角度變化感應(yīng)器傾斜時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)測設(shè)備，其特征在于，所述姿態(tài)傳感器里設(shè)置有4個傾斜角度判斷電極，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)測設(shè)備，其特征在于，所述信號處理單元包括整形電路和單片機處理單元，所述整形電路輸出高低電位輸入單片機處理單元。
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)動模塊經(jīng)調(diào)制編碼升壓后的脈沖信號驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述信號處理器包括輸入過濾單元和信號處理調(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)測設(shè)備，其特征在于，所述信號處理調(diào)制單元由信號處理單片機完成信號的處理、調(diào)制后輸入驅(qū)動模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動模塊完成對接收信號的解碼，輸入提示單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水底儀器姿態(tài)監(jiān)測設(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、信號處理單元、驅(qū)動模塊和發(fā)射裝置，所述接收單元包括依次連接的接收裝置、信號處理器、驅(qū)動器和提示單元。本發(fā)明利用了聲學的通訊原理，實現(xiàn)了水底和水面的通訊和信號傳送，免除了電纜傳送的粗笨辦法，節(jié)約了時間和人力提高了效率，為實時監(jiān)測提供了有效的保障。
文檔編號G01S15/88GK102192726SQ20111007382
公開日2011年9月21日 申請日期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, 楊日魁 申請人:中山大學