CN111257887B - 水下仪器姿态检测系统及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水下仪器姿态检测设备技术领域，尤其涉及一种水下仪器姿态检测系统及其检测方法。水下仪器姿态检测系统包括数据检测装置、数据接收装置和显示器；数据检测装置用于与水下仪器固定连接，数据检测装置用于检测所述水下仪器的姿态角度，并将姿态角度信号传递给数据接收装置；数据接收装置用于接收姿态角度信号，并使姿态角度显示在显示器上。检测方法应用与上述水下仪器姿态检测系统。本发明提供的水下仪器姿态检测系统及其检测方法，误判几率低，且对工作人员要求也较低，不会受到水底地形及地质复杂程度的影响，适应性较强。

Description

水下仪器姿态检测系统及其检测方法
技术领域
本发明涉及水下仪器姿态检测设备技术领域，尤其涉及一种水下仪器姿态检测系统及其检测方法。
背景技术
很多水下仪器(如：海洋观测仪器)工作时的姿态角度(相对于水平状态的偏转角度)，对自身工作的精度有很大的影响。
目前，工作人员无法直接观察水下仪器的姿态角度，只能根据个人经验判断水下仪器的姿态角度是否满足要求；然而，这种经验出现误判的几率较高，且对工作人员有较高的要求，特别是在水底地形及地质十分复杂的情况下，工作人员的误判几率会更高，一旦出现误判，就会降低水下仪器的工作精度。
综上，如何克服现有的判断水下仪器的姿态角度的方式的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水下仪器姿态检测系统及其检测方法，以缓解现有技术中的判断水下仪器的姿态角度的方式存在的误判率高的技术问题。
本发明提供的水下仪器姿态检测系统，包括数据检测装置、数据接收装置和显示器。
所述数据检测装置用于与水下仪器固定连接，所述数据检测装置用于检测所述水下仪器的姿态角度，并将姿态角度信号传递给所述数据接收装置；所述数据接收装置用于接收所述姿态角度信号，并使所述姿态角度显示在所述显示器上。
优选的，作为一种可实施方式，所述数据检测装置包括角度检测元件、第一控制器和水声换能器，所述角度检测元件和所述水声换能器均与所述第一控制器电连接，所述角度检测元件用于检测所述水下仪器的姿态角度，所述第一控制器用于将所述角度检测元件检测到的所述姿态角度转换为对应的超声波震荡电压，所述水声换能器能够将所述超声波震荡电压转换为超声波传递到水中，所述超声波的时长与所述姿态角度的数值一一对应。
所述数据接收装置用于接收以所述超声波作为载体的姿态角度信号，并将所述超声波转换为对应的所述姿态角度。
优选的，作为一种可实施方式，所述角度检测元件为角度传感器。
优选的，作为一种可实施方式，所述超声波的频率为20kHz。
优选的，作为一种可实施方式，所述数据接收装置包括水声感应器和第二控制器，所述水声感应器与所述第二控制器电连接，所述水声感应器用于感应所述超声波；所述第二控制器用于将所述水声感应器感应到的超声波转换为对应的所述姿态角度，并使所述姿态角度显示在所述显示器上。
优选的，作为一种可实施方式，在检测所述水下仪器的姿态角度时，所述水声感应器位于水中，所述第二控制器位于水面以上。
优选的，作为一种可实施方式，所述水声感应器与所述第二控制器通过数据线电连接，且所述数据线能够将所述水声感应器悬于水中。
相应的，本发明还提供了一种检测方法，其应用于上述水下仪器姿态检测系统，所述检测方法包括以下步骤：
数据检测装置检测水下仪器的姿态角度，并将姿态角度信号传递给数据接收装置；
数据接收装置对接收到的姿态角度信号进行处理，得到姿态角度，并将得到的姿态角度显示在显示器上。
优选的，作为一种可实施方式，所述数据检测装置包括角度检测元件、第一控制器和水声换能器；
所述数据检测装置检测水下仪器的姿态角度，并将姿态角度信号传递给数据接收装置的步骤包括：
角度检测元件检测水下仪器的姿态角度，并将检测到的姿态角度信号传递给第一控制器；
第一控制器将接收到的姿态角度信号转换为对应的超声波震荡电压，并将超声波震荡电压施加给水声换能器；
水声换能器在超声波震荡电压的作用下，产生超声波，并将超声波传递到水中；其中，超声波的时长与姿态角度的数值一一对应。
优选的，作为一种可实施方式，所述数据接收装置包括水声感应器和第二控制器；
所述数据接收装置对接收到的姿态角度信号进行处理，使水下仪器的姿态角度显示在显示器上的步骤包括：
水声感应器感应到水声换能器发出的超声波后，将超声波信号转换为电信号传递给第二控制器；
第二控制器将接收到水声感应器传递的电信号转换为对应的姿态角度，并将得到的姿态角度显示在显示器上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明提供的水下仪器姿态检测系统，包括数据检测装置、数据接收装置和显示器，其中，数据检测装置用于与水下仪器固定连接，从而，数据检测装置便可跟随水下仪器同步移动和偏转，如此，数据检测装置的姿态角度便能一直与水下仪器保持一致；数据检测装置能够检测水下仪器的姿态角度(即数据检测装置自身的姿态角度)，并能够将包含有姿态角度信息的姿态角度信号(可以是任何能够反映姿态角度的形态，如：超声波、电信号等)传递给数据接收装置。数据接收装置能够接收数据检测装置传递的姿态角度信号，并能使姿态角度显示在显示器上，以供工作人员查看，从而，工作人员可从显示器上直接获取水下仪器的当前姿态角度，无需通过经验去判断姿态角度的数值，只需判断显示屏上显示的姿态角度是否满足要求即可，误判几率低，且对工作人员要求也较低，此外，本发明提供的水下仪器姿态检测系统不会受到水底地形及地质复杂程度的影响，检测稳定性较强。
本发明还提供了一种应用于上述水下仪器姿态检测系统的检测方法，数据检测装置检测水下仪器的姿态角度，并将该姿态角度以包含有姿态角度信息的姿态角度信号传递给数据接收装置；数据接收装置能够对接收到的姿态角度信号进行处理，以得到水下仪器的当前姿态角度，并能够将该姿态角度显示在显示器上。
因此，本发明提供的水下仪器姿态检测系统及其检测方法，误判几率低，且对工作人员要求也较低，不会受到水底地形及地质复杂程度的影响，适应性较强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的水下仪器姿态检测系统中的数据检测装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的水下仪器姿态检测系统中的数据检测装置的剖视图；
图3为本发明实施例提供的水下仪器姿态检测系统中的数据接收装置与显示器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的水下仪器姿态检测系统中的姿态角度信号的传递过程图，其中，箭头指示的方向即为姿态角度信号的传递方向。
图标：10－数据检测装置；20－数据接收装置；30－显示器；
11－角度检测元件；12－第一控制器；13－水声换能器；14－外壳；
21－水声感应器；22－第二控制器；23－数据线。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参见图1－图4，本实施例提供的水下仪器姿态检测系统，包括数据检测装置10、数据接收装置20和显示器30，其中，数据检测装置10用于与水下仪器固定连接，从而，数据检测装置10便可跟随水下仪器同步移动和偏转，如此，数据检测装置10的姿态角度便能一直与水下仪器保持一致；数据检测装置10能够检测水下仪器的姿态角度(即数据检测装置10自身的姿态角度)，并能够将包含有姿态角度信息的姿态角度信号(可以是任何能够反映姿态角度的形态，如：超声波、电信号等)传递给数据接收装置20。数据接收装置20能够接收数据检测装置10传递的姿态角度信号，并能使姿态角度显示在显示器30上，以供工作人员查看，从而，工作人员可从显示器30上直接获取水下仪器的当前姿态角度，无需通过经验去判断姿态角度的数值，只需判断显示屏上显示的姿态角度是否满足要求即可，误判几率低，且对工作人员要求也较低，此外，本实施例提供的水下仪器姿态检测系统不会受到水底地形及地质复杂程度的影响，检测稳定性较强。
本实施例还提供了一种应用于上述水下仪器姿态检测系统的检测方法，数据检测装置10检测水下仪器的姿态角度，并将该姿态角度以包含有姿态角度信息的姿态角度信号传递给数据接收装置20；数据接收装置20能够对接收到的姿态角度信号进行处理，以得到水下仪器的当前姿态角度，并能够将该姿态角度显示在显示器30上。
因此，本实施例提供的水下仪器姿态检测系统及其检测方法，误判几率低，且对工作人员要求也较低，不会受到水底地形及地质复杂程度的影响，适应性较强。
参见图1、图2和图4，在数据检测装置10的具体结构中设置有角度检测元件11、第一控制器12和水声换能器13，角度检测元件11和水声换能器13均与第一控制器12电连接。
在上述结构的基础上，水下仪器姿态检测系统的检测方法中的步骤“数据检测装置10检测水下仪器的姿态角度，并将姿态角度信号传递给数据接收装置20”能够具体为如下步骤：
角度检测元件11检测水下仪器的姿态角度，并将姿态角度信号传递给第一控制器12；第一控制器12接收到角度检测元件11传递的姿态角度信号之后，将该姿态角度信号转换为对应的超声波震荡电压(将角度信号转换为超声波震荡电压的电路本身为现有技术，本发明不作保护)，之后，第一控制器12将超声波震荡电压施加给水声换能器13；水声换能器13在超声波震荡电压的作用下，产生超声波，并将产生的超声波传递到水中，从而，使得超声波在水中传播。
需要说明的是，超声波的时长与姿态角度的数值是一一对应的，也就是说，不同大小的姿态角度对应不同时长的超声波，从而，只要能够获知超声波的时长便能获知水下仪器的姿态角度，例如：在水下仪器的姿态角度为10度时，对应产生的超声波的时长可设置为10ms。
具体的，上述角度检测元件11可选用角度传感器。
需要说明的是，角度传感器的精度一般都高于0.1度，而水下仪器对自身姿态角度的要求一般在－15度与+15度之间，因此，角度传感器所测得的姿态角度的精度能够满足检测要求。
优选的，可选择频率为20kHz的超声波作为水下仪器的姿态角度的载体，从而，可避开大部分海洋仪器发出的超声波频率，减小其他海洋仪器的干扰，进而，可提高本实施例提供的水下仪器姿态检测系统的准确度。
特别的，在数据检测装置10中可增设外壳14，并将角度检测元件11、第一控制器12和水声换能器13均安装到该外壳14中，从而，可提高数据检测装置10的整体性，便于整体安装。
参见图3和图4，在数据接收装置20的具体结构中设置有水声感应器21和第二控制器22，水声感应器21与第二控制器22电连接。
在上述结构的基础上，水下仪器姿态检测系统的检测方法中的步骤“数据接收装置20对接收到的姿态角度信号进行处理，使水下仪器的姿态角度显示在显示器30上”能够具体为如下步骤：
水声感应器21感应到水声换能器13发出的超声波后，将超声波信号转换为电信号传递给第二控制器22；第二控制器22将接收到的水声感应器21传递的以电信号作为载体的姿态角度信息转换为对应的姿态角度，并将得到的姿态角度显示在显示器30上。
本实施例中的水声换能器13和水声感应器21因采用超声波作为载体传递姿态角度信息，故水声换能器13和水声感应器21便无需线路连接，也就是说，数据检测装置10和数据接收装置20能够分别作为两个独立的个体，从而，可避免发生水中的鱼类、渔网以及其他设备拖曳与数据检测装置10固定连接的水下仪器的问题，进而，便于保证水下仪器在较长时间内的正常工作；此外，在检测完毕后，数据接收装置20能够进行收纳，从而，可使得数据接收装置20不必长时间暴露在外界环境中，便于延长数据接收装置20的使用寿命，而且，一个数据接收装置20可适用于不同的数据检测装置10，从而，可降低成本。
优选的，在本实施例提供的水下仪器姿态检测系统对水下仪器的姿态角度进行检测的过程中，数据接收装置20中的水声感应器21位于水中，第二控制器22位于水面以上，从而，不但水声感应器21能够较好地感应水中的超声波信号，而且第二控制器22无需浸泡到水中，可降低对第二控制器22的防水性能的要求，进而，可降低成本。
具体的，可将水声感应器21与第二控制器22通过数据线23相互连接，从而，数据线23不但能够实现水声感应器21与第二控制器22的电信号之间的传递，还可利用数据线23将水声感应器21悬于水中。
特别的，显示器30可与第二控制器22设置为一体结构，从而，可提高数据接收装置20的整体性，便于移动。
综上所述，本发明公开了一种水下仪器姿态检测系统及其检测方法，其克服了传统的判断水下仪器的姿态角度的方式的诸多技术缺陷。本实施例提供的水下仪器姿态检测系统及其检测方法，误判几率低，且对工作人员要求也较低，不会受到水底地形及地质复杂程度的影响，适应性较强。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种水下仪器姿态检测系统，其特征在于，包括数据检测装置(10)、数据接收装置(20)和显示器(30)；
所述数据检测装置(10)用于与水下仪器固定连接，所述数据检测装置(10)用于检测所述水下仪器的姿态角度，并将姿态角度信号传递给所述数据接收装置(20)；所述数据接收装置(20)用于接收所述姿态角度信号，并使所述姿态角度显示在所述显示器(30)上；
所述数据检测装置(10)包括角度检测元件(11)、第一控制器(12)和水声换能器(13)，所述角度检测元件(11)和所述水声换能器(13)均与所述第一控制器(12)电连接，所述角度检测元件(11)用于检测所述水下仪器的姿态角度，所述第一控制器(12)用于将所述角度检测元件(11)检测到的所述姿态角度转换为对应的超声波震荡电压，所述水声换能器(13)能够将所述超声波震荡电压转换为超声波传递到水中，所述超声波的时长与所述姿态角度的数值一一对应；
所述数据接收装置(20)用于接收以所述超声波作为载体的姿态角度信号，并将所述超声波转换为对应的所述姿态角度；
所述数据接收装置(20)包括水声感应器(21)和第二控制器(22)，所述水声感应器(21)与所述第二控制器(22)电连接，所述水声感应器(21)用于感应所述超声波；所述第二控制器(22)用于将所述水声感应器(21)感应到的超声波转换为对应的所述姿态角度，并使所述姿态角度显示在所述显示器(30)上；
在检测所述水下仪器的姿态角度时，所述水声感应器(21)位于水中，所述第二控制器(22)位于水面以上。
2.根据权利要求1所述的水下仪器姿态检测系统，其特征在于，所述角度检测元件(11)为角度传感器。
3.根据权利要求1所述的水下仪器姿态检测系统，其特征在于，所述超声波的频率为20kHz。
4.根据权利要求1所述的水下仪器姿态检测系统，其特征在于，所述水声感应器(21)与所述第二控制器(22)通过数据线(23)电连接，且所述数据线(23)能够将所述水声感应器(21)悬于水中。
5.一种检测方法，其特征在于，应用于权利要求1－4任一项所述的水下仪器姿态检测系统，所述检测方法包括以下步骤：
角度检测元件(11)检测水下仪器的姿态角度，并将检测到的姿态角度信号传递给第一控制器(12)；
第一控制器(12)将接收到的姿态角度信号转换为对应的超声波震荡电压，并将超声波震荡电压施加给水声换能器(13)；
水声换能器(13)在超声波震荡电压的作用下，产生超声波，并将超声波传递到水中；其中，超声波的时长与姿态角度的数值一一对应；
水声感应器(21)感应到水声换能器(13)发出的超声波后，将超声波信号转换为电信号传递给第二控制器(22)；
第二控制器(22)将接收到水声感应器(21)传递的电信号转换为对应的姿态角度，并将得到的姿态角度显示在显示器(30)上。
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