CN110244264B - 一种声传感器基阵结构 - Google Patents

Abstract

一种声传感器基阵结构，旨在提供一种结构简单、携带方便声传感器测试系统。本发明包括：基阵底座、声传感器、连杆、转动机构及固定机构组成。声传感器共五个，系统展开时，其中四个分布在同一平面正四边形的四个顶点上，第五个声传感器在距离正四边形中心向上一定高度位置。系统收起时，通过解除固定机构以及旋转转动机构，使水平位置的四个声传感器向上收起。缩小基阵占用的空间位置，可装入包装箱中，便于运输和保存。

Description

一种声传感器基阵结构

技术领域

本发明涉及一种声传感器基阵结构。

背景技术

在武器系统研制过程中，需进行实弹打靶试验，测量弹着点或脱靶量，以便评估其攻击效果和命中精度，炮弹落炸点的位置测量是武器性能评估的重要指标之一。目前，靶场中测量炮弹落炸点的方法多为人工报靶，人力物力消耗大、安全性差、时效性低且准确度难以保证，连续射击时测量的难度更大。例如，对于大口径火炮而言，射击密集度(一组射弹的落点密集或散步程度)是对其目标射击效果的重要特征参数，传统方法并不能有效地对连续爆炸做出精确测试。这些缺点给靶场武器测试带来了诸多困难，人工报靶的方法已经远远不能满足现代化军事训练和武器测试的要求，严重制约了我军新型武器装备的发展。

目标定位在军事打击、航空航天、靶场试验及生产生活中有着广泛的应用，因此各国都在该领域投入大量的人力、物力、财力来研发各种定位技术和定位设备，例如光学探测、红外探测、地面雷达、侦察机、预警机以及无人机等目标探测技术或目标探测系统。在这些探测技术或系统中，从探测方式上可分为两大类：即有源主动式定位技术(以下简称有源定位)和无源被动式定位技术(以下简称无源定位)。有源定位是由基站或被测目标主动发送探测信号，通过接收反馈回来的信号完成对目标的定位。有源定位很容易暴露发射源，当用于军事打击领域时，容易遭到敌方的电子干扰的软杀伤和导弹打击的硬杀伤，致使定位精度大大降低甚至威胁到系统自身安全；用于靶场试验时则往往因需要在被测目标上加装信号源而无法实现测量。无源定位是通过探测目标自身的声、光、热等辐射信号来完成目标定位，不需要在探测目标上加装其它装置。随着信号捕获和信息处理技术的发展，对无源定位尤其是声定位技术的研究越来越深入，应用越来越广泛。

在靶场落炸点位置测量领域，无源被动声定位技术具有独特的优点：

1.受天气影响小。在户外试验场进行定位探测，会遇到各种恶劣的气象条件，而声定位系统可以在黑夜、雨雪天、大雾环境下正常工作，实现全天候的连续探测。

2.不受视线的限制。相对其他测量方式，地貌对声波传播的影响较弱，可以在视线看不到的山丘、丛林等各种复杂地势中应用。

3.应用范围大。相对而言，爆炸声信号的衰减系数较弱、传播方向规律，可实现远距离和大范围的测量。

4.相对光学探测、红外探测、地面雷达、侦察机、预警机以及无人机等目标探测技术，具有隐蔽性好、成本低、易操作、易维护等优势。

然而，无源被动声定位技术同样具有一定的局限性：声源定位精度取决于声传感器的间距。声传感器的距离越大，对声源的定位精度越高，但相应系统所占空间越大，携带、运输都相对困难，虽然可以通过分解运输再现场组装的方式解决，但同样增加了操作、调试难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种声传感器基阵结构，形成一种操作简单，携带方便且受环境影响小的声定位测试系统。

本发明采取以下技术方案：一种便携式声传感器基阵结构，包括基阵底座、声传感器、连杆、转动机构及固定机构；采用五个声传感器组成基阵，其中四个在同一水平面并分别处于正四边形的四个顶点上，方向沿着四边形对角线向外，另一个声传感器在四边形中心并距离水平面一定高度，方向垂直于水平面向上；处在水平位置的四个声传感器通过连杆与转动机构相连，转动机构与基阵底座相连，处在垂直方向的声传感器通过连杆直接与基阵底座相连，固定机构与转动机构相邻并直接与基阵底座相连。

所以便携式声传感器基阵结构在空间上由外向内的分布是：声传感器→连杆→转动机构及固定机构→基阵底座。

所述的基阵底座是其他结构的载体，转动机构及固定机构都有基阵底座的一部分结构参与。

所述的转动机构分别位于基阵底座的四边中心，由基阵底座的部分结构、转动滑块、固定螺钉、橡胶垫及保护盖构成；通过固定螺钉将转动滑块固定在基阵底座上，实现水平声传感器的向上转动。

所述基阵底座与转动滑块之间、转动滑块与固定螺钉之间使用橡胶垫。

所述固定机构分别位于基阵底座的四边中心，由基阵底座的部分结构、转动滑块的部分结构及螺钉构成；在转动滑块的侧壁上加工一个特殊的凹台，台面与水平方向呈45°夹角向下，同时在基阵底座加工两个垂直于台面的螺纹孔，将螺钉旋紧完成固定结构的锁死。

所述的连杆、转动滑块、固定螺钉以及基阵底座均加工了过线孔，使声传感器尾端射频电缆经由连杆、转动滑块、固定螺钉进入基阵底座内部，实现内部走线。

本发明的优点在于：

通过设计转动机构，可以将水平位置的声传感器向上旋转，与垂直位置的声传感器平行，减小系统所占用空间，使系统在收起状态时可以装入包装箱中，便于携带。同时设计固定机构，在系统展开状态时锁死，避免大风、振动使水平声传感器发生偏移，保证系统工作状态的测量精度。

附图说明

图1(a)、(b)分别是本发明的基阵展开、收起状态的示意图。

图2为本发明的基阵底座示意图。

图3为本发明的基阵的转动机构爆炸图。

图4为本发明的基阵的固定机构示意图。

图5为本发明的声传感器信号传输电缆走线示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明的方法进行进一步说明。

参见图1～4，本发明的声传感器基阵，包括基阵底座1、声传感器2、连杆3、转动机构4及固定机构5组成。

本发明一种便携式声传感器基阵结构，这是由五个声传感器2组成并按特殊的方式排列：如图1a所示，其中四个在同一水平面并分别处于正四边形对角线长度为2H的四个顶点上，方向沿着四边形对角线向外，另一个声传感器2在四边形中心并距离水平面一定高度H，方向垂直于水平面向上，此时，五个声传感器2在一个半径为H的球面内，形成一个互相正交的五元声定位探测基阵。

如图1a所示，处在水平位置的四个声传感器2通过连杆3与转动机构4相连，转动机构4与基阵底座1相连，处在垂直方向的声传感器2通过连杆3直接与基阵底座1相连，固定机构5与转动机构4相邻并直接与基阵底座1相连，所以整个系统在空间上由外向内的分布是：声传感器2→连杆3→转动机构4及固定机构5→基阵底座1。

所有水平方向的声传感器2都可以通过转动机构向上转动90°，使之与垂直方向的声传感器平行，如图1b所示。此时，系统占空间最小，便于携带运输。

如图3所示，转动机构4分别位于基阵底座1的四边中心，由基阵底座1的部分结构、转动滑块6、固定螺钉7、橡胶垫8及保护盖9构成。原理：使用固定螺钉7将转动滑块6固定在基阵底座1特定的螺纹孔上，转动滑块6与固定螺钉7为轴孔间隙配合，此时转动滑块6仅有一个围绕固定螺钉7旋转的自由度，从而实现了水平声传感器2的向上转动。另外，基阵底座1与转动滑块6之间、转动滑块6与固定螺钉7之间使用橡胶垫8隔离，从而减少金属零件之间的相互摩擦，提高转动结构4机械寿命。

如图4所示，固定机构5分别位于基阵底座1的四边中心，由基阵底座1的部分结构、转动滑块6的部分结构及螺钉构成。螺钉是标准件。其原理是：在转动滑块6的侧壁上加工一个特殊的凹台，台面与水平方向呈45°夹角向下，同时在基阵底座1加工两个垂直于台面的螺纹孔，由螺钉控制固定结构5的锁死。在不需要锁死转动机构4时，螺钉在基阵底座1内部位置如图3所示。此时转动机构4可以自由转动，当需要锁死时，只需要将转动机构4调整至水平位置，并将螺钉继续向下旋紧。如图3所示，此时螺钉对转动滑块6产生一个45°向下的作用力F。在基阵底座1与转动滑块6的水平、竖直接触面的作用下，F可以分解为分别垂直于两个接触面的作用力F1、F2，保证两个零件充分接触。F1限制转动滑6块的向上转动，达到锁死的目的，F2则保证转动滑6与基阵底座1充分接触，进而提高系统精度。

基阵底座1是其他机构的载体，本身是一个零件。如图2所示，整体结构为矩形金属板，中心加工通孔螺柱E用以连接连杆3以及中心位置的声传感器，四边对称加工如图所示的结构，参与实现转动机构以及固定机构的功能。其中，螺纹孔D与固定螺钉7紧固，由于转动滑块6与固定螺钉7是轴孔间隙配合，转动滑块6可以绕固定螺钉7转动。互相垂直的平面A、B主要起定位作用，在基阵展开固定机构锁紧时，平面A、B与转动滑块6的侧面和底面贴紧，从而保证四个水平位置的声传感器2在同一水平面上，且声传感器2轴线指向基阵底座1中心。螺纹孔C与转动滑块6特殊加工的凹面垂直，在螺钉旋紧时，转动滑块6被固定，转动机构4被锁死。

为了保证基阵不受潮湿、风沙环境的影响连杆3、转动滑块6、固定螺钉7以及基阵底座1均加工了过线孔，使声传感器2尾端射频电缆可以经由连杆3、转动滑块6、固定螺钉7进入基阵底座1内部，实现内部走线。

Claims (2)

1.一种声传感器基阵结构，其特征在于：包括基阵底座(1)、声传感器(2)、连杆(3)、转动机构(4)及固定机构(5)；采用五个声传感器(2)组成基阵，其中四个在同一水平面并分别处于正四边形的四个顶点上，方向沿着四边形对角线向外，另一个声传感器(2)在四边形中心并距离水平面一定高度，方向垂直于水平面向上；处在水平位置的四个声传感器(2)通过连杆(3)与转动机构(4)相连，转动机构(4)与基阵底座(1)相连，处在垂直方向的声传感器(2)通过连杆(3)直接与基阵底座(1)相连，固定机构(5)与转动机构(4)相邻并直接与基阵底座(1)相连；

所以声传感器基阵结构在空间上由外向内的分布是：声传感器(2)→连杆(3)→转动机构(4)及固定机构(5)→基阵底座(1)；

所述的基阵底座(1)是其他结构的载体，转动机构(4)及固定机构(5)都有基阵底座(1)的一部分结构参与；

所述的转动机构(4)分别位于基阵底座(1)的四边中心，由基阵底座(1)的部分结构、转动滑块(6)、固定螺钉(7)、橡胶垫(8)及保护盖(9)构成；通过固定螺钉(7)将转动滑块(6)固定在基阵底座(1)上，实现水平声传感器(2)的向上转动；

所述基阵底座(1)与转动滑块(6)之间、转动滑块(6)与固定螺钉(7)之间使用橡胶垫(8)；

所述固定机构(5)分别位于基阵底座(1)的四边中心，由基阵底座(1)的部分结构、转动滑块(6)的部分结构及螺钉构成；在转动滑块(6)的侧壁上加工一个特殊的凹台，台面与水平方向呈45°夹角向下，同时在基阵底座(1)加工两个垂直于台面的螺纹孔，将螺钉旋紧完成固定结构(5)的锁死。

2.根据权利要求1所述的一种声传感器基阵结构，其特征在于：所述的连杆(3)、转动滑块(6)、固定螺钉(7)以及基阵底座(1)均加工了过线孔，使声传感器(2)尾端射频电缆经由连杆(3)、转动滑块(6)、固定螺钉(7)进入基阵底座(1)内部，实现内部走线。

Images