CN203386470U - 水声矢量换能器的指向性测试装置 - Google Patents

Abstract

一种水声矢量换能器的指向性测试装置，包括发射换能器和接收换能器，其特征在于还包括与接收换能器相连的接收装置、为所述发射换能器提供信号的信号源、以及用于驱动发射换能器旋转的转动控制机构，所述的发射换能器和接收换能器均安装于固定装置上，且接收换能器的接收面要正对发射换能器的方向。本实用新型通过步进电机驱动器控制步进电机旋转不同角度，通过设置步进角度将发射换能器置于一定角度的姿态下，并在这种姿态下发射信号，由于矢量发射换能器以不同偏转角发射的信号特性不同，因此可以通过接收换能器接收到的信号判断发射换能器在不同姿态下的发射信号，实现对矢量发射换能器的指向性的测试。具有结构简单、使用方便、测试效率高的优点。

Description

水声矢量换能器的指向性测试装置

技术领域

本实用新型涉及水声换能器技术领域，尤其涉及一种水声矢量换能器的指向性测试装置。

技术背景

目前各种水声换能器得到长足发展，特别是矢量水声换能器技术的不断进步，在水下目标探测领域具有重要意义，但受限于矢量水声换能器本身的特点和使用环境，缺乏一种有效的指向性测试装置和方法。目前大部分水声换能器的测试仅停留在发射信号与接收信号本身的匹配度上，而无法对信号的指向性进行调节，也没有合适的指向性测量方法。因此，现有技术对于发射换能器的指向性测试还有较多局限。

发明内容

本实用新型目的是提供一种水声矢量换能器的指向性测试装置，以解决现有技术中的发射换能器的指向性测试的局限性，实现对信号的指向性的有效调节和测量。

一种水声矢量换能器的指向性测试装置，包括发射换能器和接收换能器，其特征在于还包括与接收换能器相连的接收装置、为所述发射换能器提供信号的信号源、以及用于驱动发射换能器旋转的转动控制机构，所述的发射换能器和接收换能器均安装于固定装置上，且接收换能器的接收面要正对发射换能器的方向。

上述转动控制机构包括步进电机驱动器及其步进电机，并由该步进电机驱动发射换能器进行转动。

上述转动控制机构还包括转动轴，该转动轴下端与所述发射换能器轴向正向连接、上端与所述步进电机转动轴连接。

所述发射换能器，为所述发射换能器安装的转动轴，接收换能器，收发换能器固定装置需为抗腐蚀材料制成或表面经过抗腐蚀处理。

所述信号源产生的波形信号通过发射换能器输出，所述步进电机驱动器将步进信号传输给步进电机，所述步进电机接收步进信号并旋转相应角度，通过安装于发射换能器的转动轴调整姿态。

所述步进电机驱动器控制步进电机旋转不同角度，通过设置步进角度将发射换能器置于一定角度的姿态下，并在这种姿态下发射信号，由于矢量发射换能器以不同偏转角发射的信号特性不同，因此可以通过接收换能器接收到的信号判断发射换能器在不同姿态下的发射信号，实现对矢量发射换能器的指向性的测试。

所述信号源的输出端连接所述发射换能器的输入端，将发射信号发送到发射换能器。

所述步进电机驱动器的输出端连接所述步进电机的输入端，将步进信号发送到步进电机。

所述步进电机输入端与所述步进电机驱动器连接，接收步进电机的步进信号，步进电机转动轴与所述转动轴连接。

所述发射换能器的输入端与信号源连接，接收信号源输出的发射信号，发射换能器上方的中心轴向与转动轴连接。

所述接收换能器接收信号后，通过所述接收装置对信号进行接收、存储、分析、对比，发射换能器和接收换能器通过所述固定装置安装，并保证各种形态无论平视还是俯视都在同一水平线上。

所述接收装置输入端与接收换能器输出端连接，接收换能器将接收的信号发送到接收装置。

所述接收换能器接收面正对发射换能器，输出端与接收装置连接，将接收到的信号发送到接收装置，接收换能器需通过支架固定在收发换能器固定装置上。

所述收发换能器固定装置用以确定收发换能器的位置，确保发射换能器和接收换能器始终保持在同一坐标轴上，水平坐标和深度坐标必须恒定不变。固定装置一端固定步进电机，并连带固定转动轴与发射换能器，另一端通过支架固定接收换能器。固定装置必须保证所有固定部分位置相对静止。

本实用新型通过步进电机驱动器控制步进电机旋转不同角度，通过设置步进角度将发射换能器置于一定角度的姿态下，并在这种姿态下发射信号，由于矢量发射换能器以不同偏转角发射的信号特性不同，因此可以通过接收换能器接收到的信号判断发射换能器在不同姿态下的发射信号，实现对矢量发射换能器的指向性的测试。具有结构简单、使用方便、测试效率高的优点。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型总体结构的正视图。

图3为本实用新型总体结构的俯视图。

图4为本实用新型的测试结果示意图。

其中，101、发射换能器，102、信号源，103转动轴，104、步进电机，105、步进电机驱动器，106、接收换能器，107、接收装置，108、固定装置。

具体实施方式

如图1～3所示，一种水声矢量换能器的指向性测试装置，包括发射换能器101和接收换能器106，其特征在于还包括与接收换能器106相连的接收装置107、为所述发射换能器101提供信号的信号源102、以及用于驱动发射换能器101旋转的转动控制机构，所述的发射换能器101和接收换能器106均安装于固定装置108上，且接收换能器106的接收面要正对发射换能器101的方向。

上述转动控制机构包括步进电机驱动器105及其步进电机104，并由该步进电机104驱动发射换能器101进行转动。

上述转动控制机构还包括转动轴103，该转动轴103下端与所述发射换能器101轴向正向连接、上端与所述步进电机104转动轴连接。

所述发射换能器，为所述发射换能器安装的转动轴，接收换能器，收发换能器固定装置需为抗腐蚀材料制成或表面经过抗腐蚀处理。

实施例

如图2、3所示，固定装置108用来固定发射换能器101，转动轴103和接收换能器106，可使用一块矩形板材，将步进电机104固定于固定装置108上表面，在固定装置108上钻孔使转动轴103能与步进电机轴连接，并能随步进电机旋转而转动。

转动轴103下端与发射换能器101的上表面轴向连接，发射换能器101的具体形状不限，图3给出了呈圆柱状的发射换能器101的俯视效果，以中心线呈轴对称，转动轴103需与发射换能器101上表面中心连接，使转动轴103与发射换能器101中心线重合，保证旋转过程中发射换能器101在水平方向旋转，在垂直方向位置不变。

信号源102通过信号线与发射换能器101直接相连，连线需要固定在转动轴103表面并避免一切形式的振动。接收换能器106通过支架与固定装置108固定，如图1，2所示，接收换能器106的接收面要正对发射换能器101的方向，且无论在水平方向还是俯视方向都保证在一条直线上，随着发射换能器101的转动，两者相对位置保持不变，接收装置107通过信号线与接收换能器106相连，连线需要固定在支架表面并避免一切形式的振动。

步进电机驱动器105通过信号线与步进电机104相连。使用时所有与收发换能器固定装置108相连的部件都需要刚性连接，固定装置108固定在码头侧壁或船侧且连接良好，图1中固定装置108和在其上方的部件置于空气中，将部分转动轴103，发射换能器101，接收换能器106，部分接收换能器支架和连接导线置于水中。

考虑到本实用新型使用环境的限制，水面以上部分的部件要做防水处理，与水接触和水下的部件必须使用耐腐蚀材料或表面经过防腐蚀处理。

本实用新型的使用方式如下：

如图1所示，用户根据测试需要设定步进电机驱动器105，测试过程中步进电机驱动器105将步进电机控制信号传送到步进电机104，步进控制信号可对步进电机行程和频率进行调节，并实现预设的单位时间转动的角度，总时间和总角度都可以设定，这为最后的信号分析对比提供的条件。

步进电机104通过转动轴与发射换能器101的正向轴向实现刚性连接，这样发射换能器就能沿着其轴向按照步进电机的转动实现自转。

同时用户根据测试需要设定信号源102，一般由信号发生器组成，信号发生器可根据需要生成任意频率和振幅的信号，并传送到发射换能器中，发射换能器101通过步进电机104带动转动同时发射信号源生成的频率信号，两者相结合，模拟在同一水平面不同矢量角度下信号的发射情况，并通过接收换能器106接收到这种模拟的矢量信号，接收换能器106将信号传输到接收装置107一般为信号接收器和安装相关软件的计算机中，接收装置根据时间坐标系对接收到的信号进行数据记录和分析，并根据发射信号、步进信号时间节点将发射信号与接收信号进行同时间点的分析比对，从而实现对发射换能器指向性的测试。

图4为发射信号26Hz下的测试结果图，按照极坐标将整个圆周分为360度，半径为声压值，可以看出，对于发射换能器在x轴向激发能量随着指向性变化发生变化，当指向性与接收换能器在同一直线时趋于最大值，当指向性与接收换能器垂直时趋于最小值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种水声矢量换能器的指向性测试装置，包括发射换能器（101）和接收换能器（106），其特征在于还包括与接收换能器（106）相连的接收装置（107）、为所述发射换能器（101）提供信号的信号源（102）、以及用于驱动发射换能器（101）旋转的转动控制机构，所述的发射换能器（101）和接收换能器（106）均安装于固定装置（108）上，且接收换能器（106）的接收面要正对发射换能器（101）的方向。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于上述转动控制机构包括步进电机驱动器（105）及其步进电机（104），并由该步进电机（104）驱动发射换能器（101）进行转动。

3.如权利要求2所述的测试装置，其特征在于上述转动控制机构还包括转动轴（103），该转动轴（103）下端与所述发射换能器（101）轴向正向连接、上端与所述步进电机（104）转动轴连接。

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