CN115494511A - 一种应用测深仪测量水下物体移动距离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用测深仪测量水下物体移动距离的方法，该方法采用一种测深仪，该测深仪包括仪器框架、悬挂线、动滑轮组、定滑轮组、升降台和激光测距仪；定滑轮组等间隔安装在仪器框架顶部；动滑轮组等间隔安装在升降台上；升降台能够沿仪器框架高度方向上下移动；所述悬挂线依次绕过所有动滑轮和定滑轮，从仪器框架顶部引出，悬挂线的引出端连接待测的水下物体。当水下物体下降时，测深仪的升降台因悬挂线的牵引向上移动，水下物体上升时升降台会因自身重量而下落，通过测深仪底部的激光测距仪实时检测到升降台移动的距离，进而换算出水下物体的水下移动距离。本发明结构简单、运行稳定、测量准确、不怕海水的腐蚀。
Description
技术领域
本发明属于水下勘测测距技术领域，具体涉及一种应用测深仪测量水下物体移动距离的方法。
背景技术
在水利工程中，目前常用的测深仪为杆式测探仪和声学测探仪两种。常见的杆式测深仪，携带不便，且在测量过程中由于测杆倾斜容易造成测量误差，同时测量读数不便，在使用时存在不可避免的误差。而利用超声波，电磁波等声学测深仪价格昂贵，声波在水中传播时会遭到吸收和扩散损耗，还会受到海洋生物与海水运动身等产生的海洋噪声干扰，此外海水对声波多次反射也会对测深仪产生混响干扰。因此，迫切需要发明一种成本低廉，读数方便，且能适应较大水体变化及水深范围的测深仪。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用测深仪测量水下物体移动距离的方法。本发明是通过以下技术方案实现的：
一种应用测深仪测量水下物体移动距离的方法，采用一种测深仪，该测深仪包括仪器框架、悬挂线、n个动滑轮、n+1个定滑轮、升降台和激光测距仪；
所述n+1个定滑轮等间隔安装在第一安装轴上，该第一安装轴安装在仪器框架的顶部；所述n个动滑轮等间隔安装在第二安装轴上，该第二安装轴安装在升降台上；所述升降台的两端滑动安装在仪器框架上，能够沿仪器框架高度方向上下移动；所述悬挂线自第一安装轴上最左侧的定滑轮开始，向下绕过第二安装轴上最左侧的动滑轮，再向上绕过第二安装轴上自左向右的下一个定滑轮，再向下绕过第一安装轴上自左向右的下一个动滑轮，如此按照自左向右的顺序依次绕过所有动滑轮和定滑轮，最后悬挂线的另一端经过最后一个定滑轮后从仪器框架顶部引出，悬挂线的引出端用于连接待测的水下物体；所述激光测距仪设置在仪器框架底部，用于实时检测升降台移动的距离；
应用所述测深仪测量水下物体移动距离的方法如下：
将悬挂线的引出端连接待测的水下物体，当水下物体下降时，测深仪的升降台因悬挂线的牵引向上移动，水下物体上升时升降台会因自身重量而下落，通过测深仪底部的激光测距仪实时检测到升降台移动的距离，进而换算出水下物体的水下移动距离，换算公式如下：
其中：s为待测的水下物体的移动距离，n为动滑轮个数，m为定滑轮与动滑轮之间的单条悬挂线的初始长度，
为定滑轮所在第一安装轴至升降台上的动滑轮所在第二安装轴之间的轴距的初始距离，
为水下物体移动后动滑轮中心点的移动距离，这个移动距离是激光测距仪所测得的升降台的移动距离，
为两个相邻定滑轮的中心距。
上述技术方案中，所述仪器框架为矩形框架，包括顶梁、底梁和两个侧梁。
上述技术方案中，仪器框架内两侧位置设置有竖向导柱，升降台的两端通过导套滑动安装在竖向导柱上。
上述技术方案中，所述第一安装轴和第二安装轴上下相互平行布置，并且每个动滑轮位于其上方相邻的两个定滑轮之间的中线上。
上述技术方案中，悬挂线的引出端经过外部导向滑轮后，与待测的水下物体连接。
上述技术方案中，所述测深仪还设置有外壳，外壳包覆在仪器框架外层，外壳上设置有悬挂线引出孔以及激光测距仪的线缆引出孔。
本发明的优点和有益效果为：
本发明的测深仪所采用的机械部件均为常规机械标准件（滑轮、滑轮安装轴、悬挂线、以及框架等），因此其结构简单、运行稳定、不怕海水的腐蚀。此外，本发明的测深仪除了机械部件外只采用了激光测距仪这一个电子传感器件，而且激光测距仪是现有技术中非常成熟、工作非常稳定、测量精度高的常用电子传感器件，现有激光测距仪可以做到良好的防水性。因此，本发明的测深仪不论是在水面之上工作还是在水下工作，都可以具有良好的工作稳定性和使用寿命。
本发明的测深仪内部是基于多段纵向并排的悬挂线组成，因此整个测深仪的体积（尤其是测深仪的高度）可以做到非常紧凑。
本发明的测深仪在水下工作时，由于激光测距仪测量的只是升降台的移动距离，而升降台的移动距离仅是在仪器框架内的很短行程范围内，在加上仪器框架外侧有外壳防护，因此在升降台的有限程范围内的水质变化很小，基本不会受到水流、水下扩散颗粒物的影响，进而激光测距仪在水下检测到的升降台的移动距离数据是非常准确的。
附图说明
图1是本发明采用的测深仪的结构示意图。
图2是本发明的测深仪测量水下物体移动距离的计算原理图。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
参见附图1，一种测量水下物体移动距离的测深仪，包括仪器框架1、悬挂线2、n个动滑轮3、n+1个定滑轮4、升降台5和激光测距仪6；
所述仪器框架1为矩形框架，包括顶梁、底梁和两个侧梁。
所述n+1个定滑轮4等间隔安装在第一安装轴7上，该第一安装轴7通过第一连接架8固定安装在仪器框架1的顶梁1-1上。
所述n个动滑轮3等间隔安装在第二安装轴9上，该第二安装轴9通过第二连接架10固定安装在升降台5上；所述升降台5的两端滑动安装在仪器框架1上，能够沿仪器框架1高度方向上下移动，具体的讲，仪器框架1内两侧位置设置有竖向导柱11，升降台5的两端通过导套12滑动安装在竖向导柱11上，进而实现升降台5沿竖向导柱11上下运动。
所述第一安装轴7和第二安装轴9上下相互平行布置，并且每个动滑轮3位于其上方相邻的两个定滑轮4之间的中线上。
所述悬挂线2自第一安装轴7上最左侧的定滑轮开始，向下绕过第二安装轴9上最左侧的动滑轮，再向上绕过第二安装轴9上自左向右的下一个定滑轮，再向下绕过第一安装轴7上自左向右的下一个动滑轮，如此按照自左向右的顺序依次绕过所有动滑轮和定滑轮，最后悬挂线2的另一端经过最后一个定滑轮后从仪器框架顶部引出，悬挂线2的引出端经过外部导向滑轮13后，用于连接待测的水下物体。所述外部导向滑轮13设置在仪器框架1上方，可以通过支架与仪器框架1的顶梁固定，也可以固定在其他基体上。
所述激光测距仪6设置在仪器框架1的底梁1-2上，用于实时检测升降台5移动的距离。
进一步的说，所述测深仪还设置有外壳，外壳包覆在仪器框架1外层，外壳上设置有悬挂线引出孔以及激光测距仪6的线缆引出孔。
应用本发明的测深仪测量水下物体移动距离的方法如下：
将悬挂线2的引出端连接待测的水下物体，当水下物体下降时，测深仪的升降台5会因悬挂线的牵引向上移动，水下物体上升时升降台5会因自身重量而下落，即升降台5能够沿竖向导柱11跟随待测的水下物体上下移动；通过测深仪底部的激光测距仪能够实时检测到升降台移动的距离，进而换算出水下物体的水下移动距离，换算公式如下：
其中：s为待测的水下物体的移动距离，n为动滑轮个数（式中，2n即为定滑轮与动滑轮之间的单条悬挂线的数量），m为定滑轮与动滑轮之间的单条悬挂线的初始长度（即，定滑轮中心点至其下方最近的动滑轮中心点之间的初始直线距离，这个距离是已知的），
为定滑轮所在第一安装轴7至升降台上的动滑轮所在第二安装轴9之间的轴距的初始距离（即，动滑轮中心点至定滑轮中心点所在水平面之间的初始垂直距离，这个距离是已知的），
为水下物体移动后动滑轮中心点的移动距离，这个移动距离也就是激光测距仪所测得的升降台的移动距离（因为升降台和动滑轮中心点是相对固定的关系），
为两个相邻定滑轮的中心距。上述换算公式的计算原理参见附图2，式中的
即代表水下物体移动后的单条悬挂线的长度，进而单条悬挂线的初始长度m减去
，即为单条悬挂线的长度变化量，单条悬挂线的长度变化量再乘以单条悬挂线的总数量2n，即为总的悬挂线长度变化量，即为水下物体的移动距离s。
需要说明的是，本发明的测深仪既可以在水面上工作（例如，在船上或者海上平台上）也可以在水下工作；在水下工作时，激光测距仪6的线缆引出水面，连接至数据采集和数据分析仪器即可，这样，只是激光测距仪6这一个电子传感器件在水下环境工作，而激光测距仪是现有技术中非常成熟、工作非常稳定、测量精度高的常用电子传感器件，现有激光测距仪可以做到良好的防水性。更为重要的是，在水下工作时，由于激光测距仪6测量的只是升降台的移动距离，而升降台的移动距离仅是在仪器框架内的很短行程范围内，在加上仪器框架外侧有外壳防护，因此在升降台的有限程范围内的水质变化很小，基本不会受到水流、水下扩散颗粒物的影响，进而激光测距仪在水下检测到的升降台的移动距离数据是非常准确的。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同 名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种应用测深仪测量水下物体移动距离的方法，其特征在于：采用一种测深仪，该测深仪包括仪器框架、悬挂线、n个动滑轮、n+1个定滑轮、升降台和激光测距仪；
所述n+1个定滑轮等间隔安装在第一安装轴上，该第一安装轴安装在仪器框架的顶部；所述n个动滑轮等间隔安装在第二安装轴上，该第二安装轴安装在升降台上；所述升降台的两端滑动安装在仪器框架上，能够沿仪器框架高度方向上下移动；所述悬挂线自第一安装轴上最左侧的定滑轮开始，向下绕过第二安装轴上最左侧的动滑轮，再向上绕过第二安装轴上自左向右的下一个定滑轮，再向下绕过第一安装轴上自左向右的下一个动滑轮，如此按照自左向右的顺序依次绕过所有动滑轮和定滑轮，最后悬挂线的另一端经过最后一个定滑轮后从仪器框架顶部引出，悬挂线的引出端用于连接待测的水下物体；所述激光测距仪设置在仪器框架底部，用于实时检测升降台移动的距离；
应用所述测深仪测量水下物体移动距离的方法如下：
将悬挂线的引出端连接待测的水下物体，当水下物体下降时，测深仪的升降台因悬挂线的牵引向上移动，水下物体上升时升降台会因自身重量而下落，通过测深仪底部的激光测距仪实时检测到升降台移动的距离，进而换算出水下物体的水下移动距离，换算公式如下：
其中：s为待测的水下物体的移动距离，n为动滑轮个数，m为定滑轮与动滑轮之间的单条悬挂线的初始长度，
为定滑轮所在第一安装轴至升降台上的动滑轮所在第二安装轴之间的轴距的初始距离，
为水下物体移动后动滑轮中心点的移动距离，这个移动距离是激光测距仪所测得的升降台的移动距离，
为两个相邻定滑轮的中心距。
2.根据权利要求1所述的应用测深仪测量水下物体移动距离的方法，其特征在于：所述仪器框架为矩形框架，包括顶梁、底梁和两个侧梁。
3.根据权利要求1所述的应用测深仪测量水下物体移动距离的方法，其特征在于：仪器框架内两侧位置设置有竖向导柱，升降台的两端通过导套滑动安装在竖向导柱上。
4.根据权利要求1所述的应用测深仪测量水下物体移动距离的方法，其特征在于：所述第一安装轴和第二安装轴上下相互平行布置，并且每个动滑轮位于其上方相邻的两个定滑轮之间的中线上。
5.根据权利要求1所述的应用测深仪测量水下物体移动距离的方法，其特征在于：悬挂线的引出端经过外部导向滑轮后，与待测的水下物体连接。
6.根据权利要求1所述的应用测深仪测量水下物体移动距离的方法，其特征在于：所述测深仪还设置有外壳，外壳包覆在仪器框架外层。
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