CN109973781A - 一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置及其调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水声测试技术领域，具体地指一种水下换能器阵俯仰角调节装置及其调节方法。包括刻度盘；刻度盘且处于水线以上的位置布置有刻度，刻度盘上还设置有对应刻度的指针；指针可绕水平轴线转动地连接于刻度盘上，刻度盘下端设置有位于水线以下的可调节刻度盘竖向高度和倾角的支撑架；支撑架上连接有可调节支撑架竖向倾角的调节结构；调节结构下端连接支撑架，上端穿过水线位于水面以上。本发明结构设计简单、实用，操作简便，减少人和环境对测试的影响，在水面以上即可实现调节功能，有效避免了空气‑水面界面折射对实验人员调整水下换能器阵姿态带来的影响，以及需要下水反复条件方能正确调节俯仰角的难题，具有较大的推广价值。

Description

一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置及其调节方法
技术领域
本发明涉及水声测试技术领域，具体地指一种在水面之上调节水下换能器阵俯仰角的装置及其调节方法。
背景技术
在水声测量试验中，通常需要改变声波照射到目标上的角度，以获得在不同入射条件下的目标回波，实现途径是改变目标与水下换能器阵的相对角度。通常，或是改变与目标(或搭载平台)相关的参数，或是改变水下换能器阵(或搭载平台)相关的参数，或是同时改变二者相关的参数。通常，第二种方式更加利于试验的开展，主要是通过改变水下换能器阵的俯仰角(或称之为“声波掠射角”)来实现。由于实验水池底部不一定平整，故要先调节阵及其安装平台的水平度，然后才调节阵的俯仰角。
当前，在实验室开展水声试验中，为便于操作，通常在实验水池未注水之前，首先手动调节好水下换能器阵的水平度和俯仰角，接着向实验水池中注入适量深度的水，而后开始试验。由于空气-水界面的折射对实验人员视觉的影响，参与试验的人员难以在不放掉实验水池中的部分水、让水下换能器阵漏出水面的前提下，直接在水中手动调节水下阵的水平度和俯仰角，这种操作也常导致误碰，使得水下换能器阵的位置、姿态发生变化，往往只能重新开展进行试验器材布放。若在冬季，因天气冷的原因，更实施难度加大。因此，如果需要多次调节水下换能器阵的俯仰角，则需要重复“调节-注水-放水”一系列步骤，过程繁琐，浪费时间、人力、财力(如：从实验水池中放掉的水的费用)，阵的俯仰角精度更是难以保证。为此，需要设计、研制一型水下换能器阵俯仰角调节装置，实验人员可在不入水、不用放掉实验水池中部分水的情况下，在水面之上即可精确调节水下换能器阵的水平度、俯仰角，并给出其操作使用方法，以确保操作人员的安全，充分解放人力，节约实验费用，提高试验效率。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置及其调节方法。
本发明的技术方案为：一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置，包括刻度盘；所述的刻度盘接近上端且处于水线以上的位置布置有刻度，刻度盘上还设置有对应刻度的指针；所述的指针可绕水平轴线转动地连接于刻度盘上，指针下端设置有用于固定换能器的安装板，
其特征在于：所述的刻度盘下端设置有位于水线以下的可调节刻度盘竖向高度和倾角的支撑架；所述的支撑架上连接有可调节支撑架竖向倾角的调节结构；所述的调节结构下端连接支撑架，上端穿过水线位于水面以上。
由于调节结构处于水线以上，因此试验人员可以在水面之上通过调节结构，对支撑架进行水平度、竖向高度和倾角的调节，确保获得试验所需的俯仰角，便于试验操作。
进一步的所述的支撑架为三角架结构；所述的支撑架下端设置有水平布置的支撑脚；所述的支撑脚上穿设有沿竖向布置的调高螺栓；所述的调节结构包括长杆；所述的长杆下端设置有与调高螺栓对应的带有内螺纹的套筒；所述的套筒套设在调高螺栓上。
通过长杆带动套筒旋拧调高螺栓，能够对支撑架的每一支撑脚进行高程调节，快速实现对支撑架的高程调节，并通过位于刻度盘的上端设置的水平仪，来确定整个装置的水平度，为下一步调节阵的俯仰角奠定基础，且长杆旋拧套筒的方式极为简单，无需实验人员下到水下或是放水后进行操作。
进一步的所述的支撑架上端设置有支撑平台；所述的支撑平台中心处穿设有沿竖向布置的滑套；所述的滑套上下两端设置有螺母；所述的刻度盘下端安装有竖直的螺杆；所述的螺杆穿过滑套与轴向两端的螺母螺纹连接。
通过滑套与螺杆的组合结构，从水面以上旋转刻度盘即可调节刻度盘的高度。
进一步的所述的指针通过穿设于刻度盘上的转轴可旋转地连接于刻度盘；所述的刻度盘上接近刻度的位置开设有弧形凹槽；所述的指针上设置有滑动连接于弧形凹槽，并可通过旋拧固定指针的锁紧螺栓。
待指针调节完成后，通过锁紧螺栓即可将指针固定在刻度盘上，避免由于误操作导致指针的偏转。
进一步的所述的刻度盘的上端设置有水平仪。
进一步的所述的长杆上端设置有与长杆垂直的横向把手。
一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置的使用方法，其特征在于：
1)、预先调节刻度盘和支撑架的位置关系，确保试验时刻度盘的刻度处于水线以上，向实验水池中注水，将水下换能器阵安装固定在刻度盘的指针上；
2)、待试验水池内的水面达到试验要求后，从水面上旋拧长杆，使长杆下端的套筒调节支撑架下端调高螺栓的高度，直至刻度盘上端的水平仪显示刻度盘处于水平状态；
3)、转动指针位于水面上的部分，调节指针角度达到试验要求，旋拧锁紧螺栓固定指针，完成调节过程。本发明取得的有益效果是：
1、可精确调整水下换能器阵的水平度和俯仰角，适于不同深度的实验条件；
2、在水面以上、不用改变其他试验器材的位置与状态，即可快速调节水下换能器阵的水平度和俯仰角；
3、装置结构紧凑，功能齐全，操作便利，造价低廉；
4、本发明结构设计简单、实用，操作简便，极大程度地减少人和操作对测试的影响，有效解决了空气-水面界面的折射对实验人员调整水下换能器阵姿态带来的不足，以及需要下水反复条件方能正确调节俯仰角的难题，具有较大的推广价值。
附图说明
图1：本发明的结构示意图；
图2：本发明的长杆结构示意图；
其中：1—刻度盘；2—刻度；3—指针；4—支撑架；5—支撑脚；6—调高螺栓；7—长杆；8—套筒；9—支撑平台；10—滑套；11—螺母；12—螺杆；13—转轴；14—弧形凹槽；15—锁紧螺栓；16—横向把手；17—安装板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1～2，一种水下换能器阵俯仰角调节装置，本实施例的调节装置包括两部分，一是上部分的指针部分，二是下部分的支架部分。本实施例的指针部分包括刻度盘1，刻度盘1位于装置上端且处于水线以上的位置布置有刻度2，刻度盘1上还设置有对应刻度2的指针3，指针3可绕水平轴线转动地连接于刻度盘1上，指针3的下端设置有用于安装换能器的安装板17，安装板17是固定在指针3上的平直板状结构，上面穿设有螺栓等用于固定换能器的安装结构，调节过程中通过旋拧指针3就可以调节换能器的角度。
如图1所示，指针3通过穿设于刻度盘1上的转轴13可旋转地连接于刻度盘1，安装板位于转轴13的下方，如图1所示。刻度盘1上接近刻度2的位置开设有弧形凹槽14，指针3上设置有滑动连接于弧形凹槽14并可通过旋拧固定指针3的锁紧螺栓15。当指针3的角度调节完成后，通过旋拧锁紧螺栓15即可将指针3固定住，避免因为误触碰导致指针3的偏转。
支架部分包括支撑架4，如图1所示，本实施例的支撑架4为三角架结构，三根支腿之间设置有环状固定筋条，即三根支腿之间为固定结构。支撑架4上端设置有支撑平台9，支撑平台9中心处穿设有沿竖向布置的滑套10，滑套10上下两端设置有螺母11，刻度盘1下端安装有竖直的螺杆12，螺杆12穿过滑套10与轴向两端的螺母11螺纹连接。通过旋拧螺杆12即可调节刻度盘1的高度。
本实施例在支撑架4下端设置有水平布置的支撑脚5，支撑脚5上穿设有沿竖向布置的调高螺栓6，调节结构包括长杆7，如图2所示，长杆7下端设置有与调高螺栓6对应的带有内螺纹的套筒8，套筒8套设在调高螺栓6上。通过在水上旋拧长杆7即可调节调高螺栓6的伸出长度，从而调节整个支撑架4的竖向倾角，保证刻度盘1始终处于水平状态。整个调节过程是与刻度盘1顶端的水平仪配套的，而为了旋拧长杆7，本实施例在长杆7上端设置有与长杆7垂直的横向把手16。
实际调节过程包括以下步骤：
一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置的使用方法，其特征在于：
1)、事先大致调节好刻度盘1的水平度，根据水的高度，通过滑套10与螺杆12的组合结构，旋拧螺杆12调节刻度盘1的高度，确保刻度盘1入水后，锁紧螺栓15高度以下几厘米以上部分位于水线以上；
2)、向实验水池中注水，将水下换能器阵安装固定在安装板17上，将组装后的水下换能器阵与刻度盘1放入实验池中；
3)、从水面上旋拧长杆7，使长杆7下端的套10筒调节支撑架4下端调高螺栓6的高度，直至刻度盘1上端的水平仪显示刻度盘1处于水平状态；
4)、当需要调节水下换能器阵俯仰角时，转动位于水面上指针3，调节指针3角度达到试验要求，旋拧锁紧螺栓15固定指针3，完成调节过程；
5)、在同一位置需再次调节俯仰角时，可重复4)过程；若试验中需要改变刻度盘1的位置，则需重复3)、4)过程，即先调整刻度盘1的水平后，后调节水下换能器阵的俯仰角。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置，包括刻度盘(1)；所述的刻度盘(1)接近上端且处于水线以上的位置布置有刻度(2)，刻度盘(1)上还设置有对应刻度(2)的指针(3)；所述的指针(3)可绕水平轴线转动地连接于刻度盘(1)上，指针(3)下端设置有用于固定换能器的安装板(17)。
其特征在于：所述的刻度盘(1)下端设置有位于水线以下的可调节刻度盘(1)竖向高度和倾角的支撑架(4)；所述的支撑架(4)上连接有可调节支撑架(4)竖向倾角的调节结构；所述的调节结构下端连接支撑架(4)，上端穿过水线位于水面以上。
2.如权利要求1所述的一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置，其特征在于：所述的支撑架(4)为三角架结构；所述的支撑架(4)下端设置有水平布置的支撑脚(5)；所述的支撑脚(5)上穿设有沿竖向布置的调高螺栓(6)；所述的调节结构包括长杆(7)；所述的长杆(7)下端设置有与调高螺栓(6)对应的带有内螺纹的套筒(8)；所述的套筒(8)套设在调高螺栓(6)上。
3.如权利要求2所述的一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置，其特征在于：所述的支撑架(4)上端设置有支撑平台(9)；所述的支撑平台(9)中心处穿设有沿竖向布置的滑套(10)；所述的滑套(10)上下两端设置有螺母(11)；所述的刻度盘(1)下端安装有竖直的螺杆(12)；所述的螺杆(12)穿过滑套(10)与轴向两端的螺母(11)螺纹连接。
4.如权利要求1所述的一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置，其特征在于：所述的指针(3)通过穿设于刻度盘(1)上的转轴(13)可旋转地连接于刻度盘(1)；所述的刻度盘(1)上接近刻度(2)的位置开设有弧形凹槽(14)；所述的指针(3)上设置有滑动连接于弧形凹槽(14)并可通过旋拧固定指针(3)的锁紧螺栓(15)。
5.如权利要求1所述的一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置，其特征在于：所述的刻度盘(1)的上端设置有水平仪。
6.如权利要求2所述的一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置，其特征在于：所述的长杆(7)上端设置有与长杆(7)垂直的横向把手(16)。
7.一种水下换能器阵姿俯仰角调节装置的使用方法，其特征在于：
1)、预先调节刻度盘(1)和支撑架(4)的位置关系，确保试验时刻度盘(1)的刻度(2)处于水线以上，向实验水池中注水，将水下换能器阵安装固定在刻度盘(1)的指针(3)上；
2)、待试验水池内的水面达到试验要求后，从水面上旋拧长杆(7)，使长杆(7)下端的套筒(8)调节支撑架(4)下端调高螺栓(6)的高度，直至刻度盘(1)上端的水平仪显示刻度盘处于水平状态；
3)、转动指针(3)位于水面上的部分，调节指针(3)角度达到试验要求，旋拧锁紧螺栓(15)固定指针(3)，完成调节过程。
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