礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦井采空區(qū)三維空間探測技術(shù)，尤其涉及一種礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]聲吶是一種利用聲音進(jìn)行探測的工具，就是利用水中聲波對水下目標(biāo)進(jìn)行、定位和通信的電子設(shè)備，是水聲學(xué)中應(yīng)用最為廣泛、最為重要的一種裝置。
[0003]在水中進(jìn)行觀測和測量時，只有聲波最為合適，這是由于其他探測手段的作用距離都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在清澈的海水中，人們也只能看到幾十米只內(nèi)的物體；電磁波在水中也衰減很快，波長越長，衰減越快；然而，聲波在水中傳播時衰減就慢的多，低頻的聲波還可以穿透海底幾千米的地層，并且可以得到地層中的信息。在水中進(jìn)行觀測，至今還沒有發(fā)現(xiàn)比聲波更有效的方法。
[0004]聲吶是由發(fā)射機(jī)、換能器、接收器、顯示器、定時器、控制器等主要部件構(gòu)成。發(fā)射機(jī)制造電信號，經(jīng)過換能器，把電信后變成聲信號向水中發(fā)射。聲信號在水中傳遞，如果遇到物體就會反射回來，反射回來的聲波被換能器接受，又變成電信號，經(jīng)過放大處理，在耳機(jī)中變成聲音信號，或者在屏幕上顯示出來遇到的物體形狀，并可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成二維或三維的數(shù)據(jù)模型，以便于更清晰的展現(xiàn)我們面前。
[0005]根據(jù)信號往返的時間可以確定目標(biāo)的距離，根據(jù)聲調(diào)的高低可以判斷目標(biāo)的性質(zhì)，目標(biāo)如果是運動的，那么由于“多普勒效應(yīng)”，回聲的音調(diào)應(yīng)有所變化:音調(diào)不斷變高，說明目標(biāo)正想我們靠攏；音調(diào)不斷變低，說明目標(biāo)正離我們遠(yuǎn)去。
[0006]目前，礦井采空區(qū)三維空間信息的探測技術(shù)成本高、效果差、使用不方便，現(xiàn)有技術(shù)中普通的水聲學(xué)的聲吶探測系統(tǒng)不適合礦井采空區(qū)三維空間的探測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種成本低、效果好、方便快捷的礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0009]本發(fā)明的礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置，包括控制機(jī)箱、步進(jìn)馬達(dá)，所述步進(jìn)馬達(dá)的輸出軸端通過角度傳感器與聲吶傳感器連接，所述的控制機(jī)箱通過電纜與所述步進(jìn)馬達(dá)、角度傳感器和聲吶傳感器分別連接。
[0010]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置，由于通過聲吶傳感器發(fā)射并接受聲音信號，經(jīng)過對聲音信號的過濾，得出真實信號，再由測距控制軟件對真實的聲音信號處理，最終在屏幕上顯示出水下的環(huán)境的三維模擬圖像。成本低、效果好、方便快捷，方便探測水下環(huán)境信息，尤其適用于礦井采空區(qū)三維空間信息的探測。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施例提供的礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:
[0013]1、控制機(jī)箱，2、電纜、3，高靈敏度角度傳感器、4，高速三維空間聲吶傳感器、5，高精度步進(jìn)馬達(dá)。
【具體實施方式】
[0014]下面將對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0015]本發(fā)明的礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置，其較佳的【具體實施方式】是:
[0016]包括控制機(jī)箱、步進(jìn)馬達(dá)，所述步進(jìn)馬達(dá)的輸出軸端通過角度傳感器與聲吶傳感器連接，所述的控制機(jī)箱通過電纜與所述步進(jìn)馬達(dá)、角度傳感器和聲吶傳感器分別連接。
[0017]所述步進(jìn)馬達(dá)、角度傳感器和聲吶傳感器分別為高精度步進(jìn)馬達(dá)、高靈敏度角度傳感器和高速三維聲吶傳感器。
[0018]由所述的控制機(jī)箱向所述步進(jìn)馬達(dá)、角度傳感器和聲吶傳感器發(fā)出指令，由所述步進(jìn)馬達(dá)帶動角度傳感器和聲吶傳感器的升降，由所述的角度傳感器帶動聲吶傳感器進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，由所述的聲吶傳感器發(fā)射并接受聲波信號，由所述的控制機(jī)箱對傳回的聲波信號進(jìn)行處理，形成圖像信息。
[0019]通過以下步驟探測不同高度平面的地形信息，并最終形成三維的地形信息；
[0020]A、由控制機(jī)箱通過電纜向角度傳感器和聲吶傳感器發(fā)出控制指令，角度傳感器根據(jù)接受的指令進(jìn)行360°角度旋轉(zhuǎn)，同時聲吶傳感器發(fā)射聲音信號，并接受經(jīng)過反射后傳回來的聲音信號，再通過電纜將接收到的信號傳回控制機(jī)箱；
[0021]B、由控制機(jī)箱對傳回的聲音信號進(jìn)行過濾，得到真實有用的信號，真實的信號經(jīng)過測距控制軟件處理后，轉(zhuǎn)換成圖像信息；
[0022]C、得到一次平面圖像后，根據(jù)需要控制機(jī)箱對聲吶傳感器的高度進(jìn)行調(diào)整，重復(fù)步驟B，得到另一個平面的圖像；
[0023]D、重復(fù)步驟C，得到多個平面圖像，最后經(jīng)過控制機(jī)箱處理，得到所探測地區(qū)精準(zhǔn)的三維地形模型。
[0024]本發(fā)明的礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置，是通過聲吶傳感器發(fā)射并接受聲音信號，經(jīng)過對聲音信號的過濾，得出真實信號，再由測距控制軟件對真實的聲音信號處理，最終在屏幕上顯示出水下的環(huán)境的三維模擬圖像。成本低、效果好、方便快捷，方便探測水下環(huán)境信息，尤其適用于礦井采空區(qū)三維空間信息的探測。
[0025]具體實施例:
[0026]如圖1所示，包括控制機(jī)箱、電纜、高精度步進(jìn)馬達(dá)、高靈敏度角度傳感器和高速三維聲吶傳感器。由控制機(jī)箱通過電纜控制其它部件。
[0027]包括步驟:
[0028](I)由控制機(jī)箱通過電纜向角度傳感器和聲吶傳感器發(fā)出控制指令，角度傳感器根據(jù)接受的指令進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)(可以旋轉(zhuǎn)360° )，同時聲吶傳感器發(fā)射聲音信號，并接受經(jīng)過反射后傳回來的聲音信號，再通過電纜將接收到的信號傳回控制機(jī)箱；
[0029](2)由控制機(jī)箱對傳回的聲音信號進(jìn)行過濾，得到真實有用的信號，真實的信號經(jīng)過測距控制軟件處理后，轉(zhuǎn)換成圖像信息；
[0030](3)得到一次平面圖像后，根據(jù)需要控制機(jī)箱對聲吶傳感器的高度進(jìn)行調(diào)整，重復(fù)步驟(2)，得到另一個平面的圖像；
[0031](4)重復(fù)步驟(3)，得到多個平面圖像，最后經(jīng)過控制機(jī)箱處理，得到所探測地區(qū)精準(zhǔn)的三維地形模型。
[0032]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，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)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置，其特征在于，包括控制機(jī)箱、步進(jìn)馬達(dá)，所述步進(jìn)馬達(dá)的輸出軸端通過角度傳感器與聲吶傳感器連接，所述的控制機(jī)箱通過電纜與所述步進(jìn)馬達(dá)、角度傳感器和聲吶傳感器分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置，其特征在于，所述步進(jìn)馬達(dá)、角度傳感器和聲吶傳感器分別為高精度步進(jìn)馬達(dá)、高靈敏度角度傳感器和高速三維聲吶傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置，其特征在于，由所述的控制機(jī)箱向所述步進(jìn)馬達(dá)、角度傳感器和聲吶傳感器發(fā)出指令，由所述步進(jìn)馬達(dá)帶動角度傳感器和聲吶傳感器的升降，由所述的角度傳感器帶動聲吶傳感器進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，由所述的聲吶傳感器發(fā)射并接受聲波信號，由所述的控制機(jī)箱對傳回的聲波信號進(jìn)行處理，形成圖像信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置，其特征在于，通過以下步驟探測不同高度平面的地形信息，并最終形成三維的地形信息； A、由控制機(jī)箱通過電纜向角度傳感器和聲吶傳感器發(fā)出控制指令，角度傳感器根據(jù)接受的指令進(jìn)行360°角度旋轉(zhuǎn)，同時聲吶傳感器發(fā)射聲音信號，并接受經(jīng)過反射后傳回來的聲音信號，再通過電纜將接收到的信號傳回控制機(jī)箱； B、由控制機(jī)箱對傳回的聲音信號進(jìn)行過濾，得到真實有用的信號，真實的信號經(jīng)過測距控制軟件處理后，轉(zhuǎn)換成圖像信息； C、得到一次平面圖像后，根據(jù)需要控制機(jī)箱對聲吶傳感器的高度進(jìn)行調(diào)整，重復(fù)步驟B，得到另一個平面的圖像； D、重復(fù)步驟C，得到多個平面圖像，最后經(jīng)過控制機(jī)箱處理，得到所探測地區(qū)精準(zhǔn)的三維地形模型。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦井采空區(qū)三維空間聲吶探測裝置，包括控制機(jī)箱、步進(jìn)馬達(dá)，步進(jìn)馬達(dá)的輸出軸端通過角度傳感器與聲吶傳感器連接，的控制機(jī)箱通過電纜與步進(jìn)馬達(dá)、角度傳感器和聲吶傳感器分別連接。通過聲吶傳感器發(fā)射并接受聲音信號，經(jīng)過對聲音信號的過濾，得出真實信號，再由測距控制軟件對真實的聲音信號處理，最終在屏幕上顯示出水下的環(huán)境的三維模擬圖像。成低、效果好、方便快捷，方便探測水下環(huán)境信息，尤其適用于礦井采空區(qū)三維空間信息的探測。
【IPC分類】G01S15-89
【公開號】CN104569991
【申請?zhí)枴緾N201510064875
【發(fā)明人】馬海濤, 翟盛銳, 王云海, 張增學(xué), 張興凱
【申請人】中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月6日