CN112393796B

CN112393796B - 一种悬浮隧道振动噪声检测装置

Info

Publication number: CN112393796B
Application number: CN202011297432.5A
Authority: CN
Inventors: 蒋博林
Original assignee: Chongqing Vocational Institute of Engineering
Current assignee: Chongqing Vocational Institute of Engineering
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2040-11-18
Also published as: CN112393796A

Abstract

本方案属于噪声检测领域，具体涉及一种悬浮隧道振动噪声检测装置。包括：水听器；还包括：内墙体、外墙体、光源、CCD相机、电极片、控制器和蓄电池；所述空腔内设有透光板，且透光板两端通过弹簧与空腔中部连接；所述机架内设有电机；所述电机输出轴上设有转动连接的齿轮；所述齿轮上设有与之啮合的第一齿条和第二齿条，且齿轮设置在第一齿条和第二齿条之间；本方案不仅可以针对不同声频的噪声做出不同反应，同时过滤低频与高频带来的影响，只检测人耳能听到的噪声，同时利用噪声带来的震动进而检测，当震动过大时，发出警示，警示车辆禁止通行。从而减小噪声震动对隧道的影响。

Description

一种悬浮隧道振动噪声检测装置

技术领域

本方案属于噪声检测领域，具体涉及一种悬浮隧道振动噪声检测装置。

背景技术

在海洋环境中，声波是探测、跟踪，水声通信、导航、定位等的主要手段。海洋噪声包含了海面状况、船舶信息、修建隧道、海底板块运动、海洋动物发声或运动等，这些海洋噪声数据可以反演出海面、海水和海底的各种信息。研究表明，频率在50Hz到500Hz十倍频程范围的远处航船是主要的噪声源，海洋噪声在几百赫兹以上频率，海洋噪声级与海况有直接的关系，也与测量水听器所在地的风速直接相关。

在海洋环境中，海底隧道噪声主要是源自隧道内车辆行驶以及施工作业，且多车辆同时行驶，噪音更大声波是探测海底隧道噪声的主要手段。声波采集是采集声波信号的仪器。现有的声波采集设备最高频率只能达到75Mhz，且采样率最高只能达到24k/s，将才采集到的信号经由数字处理芯片处理后通过串口传给上位机。现有的声波采集装置，不支持多通道采集，也不支持多机精准同步操作。为了获取某地区的声场，需要多个检测点同步进行采样，例如，在海底隧道中的声场采样，需要多断面，多设备同时进行采集，以便分析隧道内的噪声分布情况。现有的声波采集设备，由于其主芯片频率较低，会造成采集和处理速度偏慢，同时在车辆过多导致噪声过大对隧道产生的震动以及对海洋生物的影响都是巨大的。

发明内容

本方案的目的在于提供一种悬浮隧道振动噪声检测装置，以解决车辆过多导致隧道内噪声过大对隧道产生的震动以及对海洋生物的影响的问题。

为了达到上述目的，本方案提供一种悬浮隧道振动噪声检测装置，包括：水听器；还包括：内墙体、外墙体、光源、CCD相机、电极片、控制器和蓄电池；所述内墙体与外墙体之间设有空腔、第一密封腔和第二密封腔；所述外墙体上设有通孔；所述光源为点光源，且设置在空腔内，且与外墙体固定连接；所述CCD相机设置在空腔内，且与内墙体固定连接；所述空腔内设有透光板，且透光板两端通过弹簧与空腔中部连接；所述第二密封腔内设有机架，且机架设有开口；所述机架内设有电机；所述电机输出轴上设有转动连接的齿轮；所述齿轮上设有与之啮合的第一齿条和第二齿条，且齿轮设置在第一齿条和第二齿条之间；所述第一齿条和第二齿条端部设有警示牌；所述水听器、CCD相机、压电陶瓷、蓄电池与电极片均与控制器电性连接。

本方案原理：启动水听器，监测水下声频环境，当声频环境为低频或高频时，控制器控制电路不导通，进而使CCD相机不工作。当声频环境为中频时，控制器控制电路导通，进而使CCD相机工作。当CCD相机接受到光源时，控制器控制电路不导通，进而使压电陶瓷不工作，震动过大，透光板倾斜时，CCD相机未接受到光源，控制器控制电路导通，进而使压电陶瓷工作，进而使处理箱发生电荷变化，使电流变液变成固体，进而稳固支撑板。当CCD相机未接受到光源时，控制器控制电机启动，带动齿轮逆时针旋转，带动第一齿条与第二齿条移动，由于第一齿条与第二齿条相对设置，故而第一齿条与第二齿条相对反向移动，当第一齿条与第二齿条移动至机架开口时，警示牌移出隧道口，从而警示车辆禁止通行。

本方案有益效果：针对传统噪声监测装置，本方案利用光的折射以及震动造成的形成的电信号，使齿轮转动带动齿条移动，从而警示车辆，本方案不仅可以针对不同声频的噪声做出不同反应，同时过滤地壳震动或海底自然波动带来的低频声音与海洋生物叫声带来的高频声音带来的影响，只检测人耳能听到的人为噪声，同时利用噪声带来的震动进而检测，当震动过大时，发出警示，警示车辆禁止通行。从而减小噪声震动对隧道的影响。同时减小暴露在高强度的声音之下，一些海洋动物会出现暂时性听觉缺失或听觉灵敏度降低或噪声强度足够大，则会导致海洋动物听觉永久性下降或缺失的现象。

进一步，所述空腔内设有分贝仪；所述分贝仪分别与CCD相机和控制器电性连接，分贝仪一方面用于检测噪声的分贝大小，另一方面通过与控制器连接，当CCD 相机接收到光源时，分贝仪检测的分贝值不影响控制器，当CCD相机接受不到光源时，分贝仪此时的分贝值表示噪声带来的震动过大，进而传输信号至控制器，从而导通压电陶瓷。

进一步，所述第一密封腔上设有固定连接的支撑板；所述第一密封腔内设有压电陶瓷和处理箱，且处理箱电性连接在压电陶瓷之间；所述支撑板与压电陶瓷电性连接；所述压电陶瓷与控制器电性连接；所述分贝仪分别与CCD相机和压电陶瓷电性连接；所述处理箱内部设有电流变液，当噪声分贝过大，带来震动时，CCD相机上未接收到光源信号，从而传输信号至控制器中，从而导通电路，同时由于震动过大导致支撑板受到挤压，进而使压电陶瓷挤压，从而形成电场，对处理箱内部电流变液形成电荷运动，进而使电流变液变成固体，体积变大，推动周围支撑板向外，进而更加稳固支撑板，保证外墙体的稳固。

进一步，所述第一齿条设有转动连接的第一连杆，且第一齿条和第一连杆之间设有扭簧；所述第二齿条设有转动连接的第二连杆，且第二齿条和第二连杆之间设有扭簧，当电机启动时，电机输出轴逆时针旋转带动齿轮逆时针旋转，进而带动第一齿条与第二齿条分别向相反的方向向机架外移动，进而带动第一连杆与第二连杆向外移动。机架端口设有开口，当第一连杆与第二连杆移至机架外时，在扭簧的作用下，第一连杆与第二连杆自动弯折，进而挡住隧道口。利用扭簧与转轴达到自动挡住隧道口，减小人为操作。

进一步，所述外墙体内表面涂有增透膜，由于在水下光的射散与折射强于在空气中，进而通过对外墙体内表面涂增透膜，减小光的折射，防止发生误差。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例内墙体与外墙体之间的间隙正常情况或者微小震动时的结构示意图。

图3为本发明实施例内墙体与外墙体之间的间隙震动过大时的结构示意图。

图4为本发明实施例第二密封腔内液压缸的结构示意图。

图5为本发明实施例的电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：内墙体1、外墙体2、通孔3、光源4、CCD相机5、透光板6、压电陶瓷7、机架8、电机9、电流变液10、齿轮1101、第一齿条1102、第二齿条1103、扭簧12、转轴13、第一连杆1401、第二连杆1402、处理箱15、空腔1601、第一密封腔1602、第二密封腔1603、支撑板17、水听器18、控制器19、分贝仪20、弹簧21。

实施例基本如附图1所示：

内墙体1与水下隧道连接，且安装在隧道的进口。内墙体1外设有外墙体2，外墙体2与内墙体1之间设有空隙，外墙体2上设有通孔3，用于水流流动，内墙体1与外墙体2之间的间隙的两边设有第二密封腔1603，内墙体1与外墙体2之间的间隙的顶部设有空腔1601和第一密封腔1602，空腔1601内外墙体2上设有光源4，光源4为点光源4，目的是为了保证水下光线传播折射不会受到影响。空腔1601内墙体1上设有CCD相机5，空腔1601中部设有透光板6，透光板6两端设有弹簧21，弹簧21另一端固定在空腔1601内，光源4发出的光线，在水中经过折射，以及透光板6的折射，在CCD相机5上形成光斑。外墙体2外设有水听器18，水听器18与CCD相机5电性连接，水听器18和CCD相机5与控制器19电性连接，CCD相机5与分贝仪20电性连接。当水听器18监听水下声频，当声音频率过低或者过高时，电路不导通（K1不导通），进而CCD相机5工作（L2不亮表示CCD相机5停止），当声音频率为中频时，电路导通（K1导通），进而CCD相机5工作（L2亮起表示CCD相机5启动，L3亮起表示分贝仪20启动），分贝仪20用于检测声音分贝的高低，目的是为了过滤掉高频和低频声音导致的震动。

第一密封腔1602四周为支撑板17，第一密封腔1602内两端设有压电陶瓷7，压电陶瓷7与CCD相机5电性连接，支撑板17内部为导电材质，压电陶瓷7中间设有处理箱15，处理箱15内部设有电流变液10，当CCD相机5接收到光源4时，压电陶瓷7不导通（L4不亮表示压电陶瓷7未受到压力），当CCD相机5未接受到光源4时，压电陶瓷7导通（L4亮表示压电陶瓷7受到压力）。当压电陶瓷7受到压力时，电流变液10受到电荷变化，由液体变成固体，从而增强支撑板17的稳固性。

第二密封腔1603内设有机架8，机架8内部设有空腔，机架8内部设有电机9，电机9与压电陶瓷7电性连接，电机9的输出轴上设有转动连接的齿轮1101，齿轮1101两端设有与齿轮1101啮合的第一齿条1102和第二齿条1103，第一齿条1102与第二齿条1103方向相反，第一齿条1102上设有第一连杆1401，第一齿条1102与第一连杆1401通过转轴13转动连接。同样第二齿条1103上设有第二连杆1402，第二齿条1103与第二连杆1402通过转轴13转动连接。第一齿条1102与第一连杆1401之间设有扭簧12，第二齿条1103与第二连杆之间设有扭簧12。当电机9启动时，电机9输出轴逆时针旋转带动齿轮1101逆时针旋转，进而带动第一齿条1102与第二齿条1103分别向相反的方向向机架8外移动，进而带动第一连杆1401与第二连杆1402向外移动。架8端口设有开口，当第一连杆1401与第二连杆1402移至机架8外时，在扭簧12的作用下，第一连杆1401与第二连杆1402弯折，进而挡住隧道口。当CCD相机5接收到光源4，进而压电陶瓷7不工作（L4不亮表示压电陶瓷7不工作），当CCD相机5未接收到光源4，进而压电陶瓷7工作（L4亮表示压电陶瓷7工作），电路导通，电机9启动，电机9输出轴逆时针旋转带动齿轮1101逆时针旋转，进而带动第一齿条1102与第二齿条1103分别向相反的方向向机架8外移动，进而带动第一连杆1401与第二连杆1402向外移动。架8端口设有开口，当第一连杆1401与第二连杆1402移至机架8外时，在扭簧12的作用下，第一连杆1401与第二连杆1402弯折，进而挡住隧道口。

具体操作时：启动水听器18，监测水下声频环境，当声频环境为低频或高频时，控制器19控制电路不导通（K1断开），进而使CCD相机5与分贝仪20不工作。当声频环境为中频时，控制器19控制电路导通（K1接通），进而使CCD相机5与分贝仪20工作，分贝仪20检测声音分贝的高低。当震动过小，CCD相机5接受到光源4时，控制器19控制电路不导通（K2断开），进而使压电陶瓷7不工作。当震动过大，弹簧21拉伸，透光板6偏转，CCD相机5未接受到光源4时，控制器19控制电路导通（K2接通），进而使压电陶瓷7工作，进而使处理箱15发生电荷变化，使电流变液10变成固体，进而稳固支撑板17。

当CCD相机5未接受到光源4时，控制器19控制电路导通（K2接通），压电陶瓷7工作的同时，使电机9电路导通（L5亮表示电机9启动）。当电机9启动时，电机9输出轴逆时针旋转带动齿轮1101逆时针旋转，进而带动第一齿条1102与第二齿条1103分别向相反的方向向机架8外移动，进而带动第一连杆1401与第二连杆1402向外移动。架8端口设有开口，当第一连杆1401与第二连杆1402移至机架8外时，在扭簧12的作用下，第一连杆1401与第二连杆1402弯折，进而挡住隧道口。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种悬浮隧道振动噪声检测装置，包括：水听器（18）；其特征在于：还包括：内墙体（1）、外墙体（2）、光源（4）、CCD相机（5）、电极片、控制器（19）和蓄电池；所述内墙体（1）与外墙体（2）设有空腔（1601）、第一密封腔（1602）和第二密封腔（1603）；所述外墙体（2）上设有通孔（3）；所述光源（4）为点光源，且设置在空腔（1601）内，且与外墙体（2）固定连接；所述CCD相机（5）设置在空腔（1601）内，且与内墙体（1）固定连接；所述空腔（1601）内设有透光板（6），且透光板（6）两端通过弹簧（21）与空腔（1601）中部连接；所述第二密封腔（1603）内设有机架（8），且机架（8）设有开口；所述机架（8）内设有电机（9）；所述电机（9）输出轴上设有转动连接的齿轮（1101）；所述齿轮（1101）上设有与之啮合的第一齿条（1102）和第二齿条（1103），且齿轮（1101）设置在第一齿条（1102）和第二齿条（1103）之间；所述第一齿条（1102）和第二齿条（1103）端部设有警示牌；所述水听器（18）、CCD相机（5）、压电陶瓷（7）、蓄电池与电极片均与控制器（19）电性连接；

所述空腔（1601）内设有分贝仪（20）；所述分贝仪（20）分别与CCD相机（5）和控制器（19）电性连接；

所述第一密封腔（1602）上设有固定连接的支撑板（17）；所述第一密封腔（1602）内设有压电陶瓷（7）和处理箱（15），且处理箱（15）电性连接在压电陶瓷（7）之间；所述支撑板（17）与压电陶瓷（7）电性连接；所述压电陶瓷（7）与控制器（19）电性连接；所述分贝仪（20）分别与CCD相机（5）和压电陶瓷（7）电性连接；所述处理箱（15）内部设有电流变液（10）。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道振动噪声检测装置，其特征在于：所述第一齿条（1102）设有转动连接的第一连杆（1401），且第一齿条（1102）和第一连杆（1401）之间设有扭簧（12）；所述第二齿条（1103）设有转动连接的第二连杆（1402），且第二齿条（1103）和第二连杆（1402）之间设有扭簧（12）。

3.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道振动噪声检测装置，其特征在于：所述外墙体（2）内表面涂有增透膜。