水聲矢量換能器的指向性測試裝置制造方法
【專利摘要】一種水聲矢量換能器的指向性測試裝置，包括發射換能器和接收換能器，其特征在于還包括與接收換能器相連的接收裝置、為所述發射換能器提供信號的信號源、以及用于驅動發射換能器旋轉的轉動控制機構，所述的發射換能器和接收換能器均安裝于固定裝置上，且接收換能器的接收面要正對發射換能器的方向。本實用新型通過步進電機驅動器控制步進電機旋轉不同角度，通過設置步進角度將發射換能器置于一定角度的姿態下，并在這種姿態下發射信號，由于矢量發射換能器以不同偏轉角發射的信號特性不同，因此可以通過接收換能器接收到的信號判斷發射換能器在不同姿態下的發射信號，實現對矢量發射換能器的指向性的測試。具有結構簡單、使用方便、測試效率高的優點。
【專利說明】水聲矢量換能器的指向性測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水聲換能器【技術領域】，尤其涉及一種水聲矢量換能器的指向性測 試裝置。
技術背景
[0002]目前各種水聲換能器得到長足發展，特別是矢量水聲換能器技術的不斷進步，在 水下目標探測領域具有重要意義，但受限于矢量水聲換能器本身的特點和使用環境，缺乏 一種有效的指向性測試裝置和方法。目前大部分水聲換能器的測試僅停留在發射信號與接 收信號本身的匹配度上，而無法對信號的指向性進行調節，也沒有合適的指向性測量方法。 因此，現有技術對于發射換能器的指向性測試還有較多局限。
【發明內容】
[0003]本實用新型目的是提供一種水聲矢量換能器的指向性測試裝置，以解決現有技術 中的發射換能器的指向性測試的局限性，實現對信號的指向性的有效調節和測量。
[0004]一種水聲矢量換能器的指向性測試裝置，包括發射換能器和接收換能器，其特征 在于還包括與接收換能器相連的接收裝置、為所述發射換能器提供信號的信號源、以及用 于驅動發射換能器旋轉的轉動控制機構，所述的發射換能器和接收換能器均安裝于固定裝 置上，且接收換能器的接收面要正對發射換能器的方向。
[0005]上述轉動控制機構包括步進電機驅動器及其步進電機，并由該步進電機驅動發射 換能器進行轉動。
[0006]上述轉動控制機構還包括轉動軸，該轉動軸下端與所述發射換能器軸向正向連 接、上端與所述步進電機轉動軸連接。
[0007]所述發射換能器，為所述發射換能器安裝的轉動軸，接收換能器，收發換能器固定 裝置需為抗腐蝕材料制成或表面經過抗腐蝕處理。
[0008]所述信號源產生的波形信號通過發射換能器輸出，所述步進電機驅動器將步進信 號傳輸給步進電機，所述步進電機接收步進信號并旋轉相應角度，通過安裝于發射換能器 的轉動軸調整姿態。
[0009]所述步進電機驅動器控制步進電機旋轉不同角度，通過設置步進角度將發射換能 器置于一定角度的姿態下，并在這種姿態下發射信號，由于矢量發射換能器以不同偏轉角 發射的信號特性不同，因此可以通過接收換能器接收到的信號判斷發射換能器在不同姿態 下的發射信號，實現對矢量發射換能器的指向性的測試。
[0010]所述信號源的輸出端連接所述發射換能器的輸入端，將發射信號發送到發射換能 器。
[0011]所述步進電機驅動器的輸出端連接所述步進電機的輸入端，將步進信號發送到步 進電機。
[0012]所述步進電機輸入端與所述步進電機驅動器連接，接收步進電機的步進信號，步進電機轉動軸與所述轉動軸連接。
[0013]所述發射換能器的輸入端與信號源連接，接收信號源輸出的發射信號，發射換能 器上方的中心軸向與轉動軸連接。
[0014]所述接收換能器接收信號后，通過所述接收裝置對信號進行接收、存儲、分析、對 比，發射換能器和接收換能器通過所述固定裝置安裝，并保證各種形態無論平視還是俯視 都在同一水平線上。
[0015]所述接收裝置輸入端與接收換能器輸出端連接，接收換能器將接收的信號發送到 接收裝置。
[0016]所述接收換能器接收面正對發射換能器，輸出端與接收裝置連接，將接收到的信 號發送到接收裝置，接收換能器需通過支架固定在收發換能器固定裝置上。
[0017]所述收發換能器固定裝置用以確定收發換能器的位置，確保發射換能器和接收換 能器始終保持在同一坐標軸上，水平坐標和深度坐標必須恒定不變。固定裝置一端固定步 進電機，并連帶固定轉動軸與發射換能器，另一端通過支架固定接收換能器。固定裝置必須 保證所有固定部分位置相對靜止。
[0018]本實用新型通過步進電機驅動器控制步進電機旋轉不同角度，通過設置步進角度 將發射換能器置于一定角度的姿態下，并在這種姿態下發射信號，由于矢量發射換能器以 不同偏轉角發射的信號特性不同，因此可以通過接收換能器接收到的信號判斷發射換能器 在不同姿態下的發射信號，實現對矢量發射換能器的指向性的測試。具有結構簡單、使用方 便、測試效率高的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0020]圖2為本實用新型總體結構的正視圖。
[0021]圖3為本實用新型總體結構的俯視圖。
[0022]圖4為本實用新型的測試結果示意圖。
[0023]其中，101、發射換能器，102、信號源，103轉動軸，104、步進電機，105、步進電機驅 動器，106、接收換能器，107、接收裝置，108、固定裝置。
【具體實施方式】
[0024]如圖1?3所示，一種水聲矢量換能器的指向性測試裝置，包括發射換能器101和 接收換能器106，其特征在于還包括與接收換能器106相連的接收裝置107、為所述發射換 能器101提供信號的信號源102、以及用于驅動發射換能器101旋轉的轉動控制機構，所述 的發射換能器101和接收換能器106均安裝于固定裝置108上，且接收換能器106的接收 面要正對發射換能器101的方向。
[0025]上述轉動控制機構包括步進電機驅動器105及其步進電機104，并由該步進電機 104驅動發射換能器101進行轉動。
[0026]上述轉動控制機構還包括轉動軸103,該轉動軸103下端與所述發射換能器101軸 向正向連接、上端與所述步進電機104轉動軸連接。
[0027]所述發射換能器，為所述發射換能器安裝的轉動軸，接收換能器，收發換能器固定裝置需為抗腐蝕材料制成或表面經過抗腐蝕處理。
[0028]實施例
[0029]如圖2、3所示，固定裝置108用來固定發射換能器101，轉動軸103和接收換能器 106，可使用一塊矩形板材，將步進電機104固定于固定裝置108上表面，在固定裝置108上 鉆孔使轉動軸103能與步進電機軸連接,并能隨步進電機旋轉而轉動。
[0030]轉動軸103下端與發射換能器101的上表面軸向連接，發射換能器101的具體形 狀不限，圖3給出了呈圓柱狀的發射換能器101的俯視效果，以中心線呈軸對稱，轉動軸103 需與發射換能器101上表面中心連接，使轉動軸103與發射換能器101中心線重合，保證旋 轉過程中發射換能器101在水平方向旋轉，在垂直方向位置不變。
[0031]信號源102通過信號線與發射換能器101直接相連，連線需要固定在轉動軸103 表面并避免一切形式的振動。接收換能器106通過支架與固定裝置108固定，如圖1，2所 示，接收換能器106的接收面要正對發射換能器101的方向，且無論在水平方向還是俯視 方向都保證在一條直線上，隨著發射換能器101的轉動，兩者相對位置保持不變，接收裝置 107通過信號線與接收換能器106相連，連線需要固定在支架表面并避免一切形式的振動。
[0032]步進電機驅動器105通過信號線與步進電機104相連。使用時所有與收發換能 器固定裝置108相連的部件都需要剛性連接，固定裝置108固定在碼頭側壁或船側且連接 良好，圖1中固定裝置108和在其上方的部件置于空氣中，將部分轉動軸103，發射換能器 101，接收換能器106，部分接收換能器支架和連接導線置于水中。
[0033]考慮到本實用新型使用環境的限制，水面以上部分的部件要做防水處理，與水接 觸和水下的部件必須使用耐腐蝕材料或表面經過防腐蝕處理。
[0034]本實用新型的使用方式如下:
[0035]如圖1所示，用戶根據測試需要設定步進電機驅動器105，測試過程中步進電機驅 動器105將步進電機控制信號傳送到步進電機104，步進控制信號可對步進電機行程和頻 率進行調節，并實現預設的單位時間轉動的角度，總時間和總角度都可以設定，這為最后的 信號分析對比提供的條件。
[0036]步進電機104通過轉動軸與發射換能器101的正向軸向實現剛性連接,這樣發射 換能器就能沿著其軸向按照步進電機的轉動實現自轉。
[0037]同時用戶根據測試需要設定信號源102，一般由信號發生器組成，信號發生器可根 據需要生成任意頻率和振幅的信號，并傳送到發射換能器中，發射換能器101通過步進電 機104帶動轉動同時發射信號源生成的頻率信號，兩者相結合，模擬在同一水平面不同矢 量角度下信號的發射情況，并通過接收換能器106接收到這種模擬的矢量信號，接收換能 器106將信號傳輸到接收裝置107 —般為信號接收器和安裝相關軟件的計算機中，接收裝 置根據時間坐標系對接收到的信號進行數據記錄和分析，并根據發射信號、步進信號時間 節點將發射信號與接收信號進行同時間點的分析比對，從而實現對發射換能器指向性的測 試。
[0038]圖4為發射信號26Hz下的測試結果圖，按照極坐標將整個圓周分為360度，半徑 為聲壓值，可以看出，對于發射換能器在X軸向激發能量隨著指向性變化發生變化，當指向 性與接收換能器在同一直線時趨于最大值，當指向性與接收換能器垂直時趨于最小值。
[0039]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解: 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等 同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術 方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種水聲矢量換能器的指向性測試裝置，包括發射換能器(101)和接收換能器 (106)，其特征在于還包括與接收換能器(106)相連的接收裝置(107)、為所述發射換能器 (101)提供信號的信號源(102)、以及用于驅動發射換能器(101)旋轉的轉動控制機構， 所述的發射換能器(101)和接收換能器(106)均安裝于固定裝置(108)上，且接收換能器 (106)的接收面要正對發射換能器(101)的方向。
2.如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于上述轉動控制機構包括步進電機驅動器 (105)及其步進電機(104)，并由該步進電機(104)驅動發射換能器(101)進行轉動。
3.如權利要求2所述的測試裝置，其特征在于上述轉動控制機構還包括轉動軸(103)， 該轉動軸(103)下端與所述發射換能器(101)軸向正向連接、上端與所述步進電機(104)轉 動軸連接。
【文檔編號】H04B17/00GK203386470SQ201320509032
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】許巖, 王振, 劉振江, 項頊, 厲運周 申請人:山東省科學院海洋儀器儀表研究所