CN206421024U

CN206421024U - 一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置

Info

Publication number: CN206421024U
Application number: CN201720110980.XU
Authority: CN
Inventors: 张军; 汪天博; 黎俊楠; 张继明; 赵义; 汤红梅; 李宪华; 张泽宇
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2027-02-06

Abstract

本实用新型公开了一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置；本实用新型设计的实验装置由超声信号接收组件、阻抗分析网络训练组件组成及超声信标组成；本实用新型设计的阻抗信号接收器采用的球形PZT压电陶瓷，可以适用于探测来自海底各个方位的频率信号；超声信号接收组件能够接收并识别水下固定“频率目标”的信号，超声信号接收组件在三个不同位置做实验，得到三组数据，通过阻抗分析网络训练组对信号的处理，确定水下固定“频率目标”的信号与超声信号接收组件间的三个不同位置的距离；进而确定超声信标的位置。本实用新型不仅能实现对固定“频率目标”的探测，还能够实现对固定“频率目标”的定位。

Description

一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置，尤其涉及基于阻抗分析理论的水下固定频率目标探测的技术领域。

背景技术

目前，还没有一个快捷、简便、有效的方法来迅速对复杂环境下的水下固定“频率目标”进行探测、定位。马航事件，暴露出各国的先进技术对于水下搜寻、探测的无奈。近年，我国在水下声音探测关键性技术上取得了一些进展，但大多还处于理论和实验室阶段。因此，加快水下固定频率目标(黑匣子)探测及识别的研究步伐，提升我国水下探测科技实力，很有必要。

压电阻抗技术是最近二十多年才兴起的一项新的检测技术。利用压电阻抗技术来探索构造物结构损伤一直都是国内外研究者的热门话题，现在国内外学者利用该技术在金属梁结损伤及加载实验、混凝土梁结构的损伤及各种加载实验做了大量的研究，取得了一批研究成果，在做加载动态信号梁的扫频阻抗分析时，被加载的动态信号梁与仅对梁的各阶固有频率非常敏感，还对加载的动态信号非常敏感。发明者发明的“一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置及方法”，专利号为2014106196608，该发明模拟了如何探测落水后的飞机黑匣子的实验装置及探测方法，但不能实现对固定“频率目标”的定位。本实用新型的一种新的基于阻抗分析理论的固定“频率目标”定位的实验装置，不仅能实现对固定“频率目标”的探测，还能够实现对固定“频率目标”的定位。

实用新型内容

本实用新型设计了一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置，该装置由超声信号接收组件(301)、阻抗分析网络训练组件(302)组成及超声信标(8)组成；超声信号接收组件(301)由阻抗信号接收器(1)、导线1(4)、导线2(5)组成；超声信号接收组件(301)能够接收并识别水下固定“频率目标”的信号，并通过阻抗分析网络训练组件(302)对信号的处理，完成对水下固定“频率目标”的信号的定位。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

如图1、2、3、4、5、6、7、8所示，一种基于阻抗分析的水下固定频率目标定位的实验装置由超声信号接收组件(301)、阻抗分析网络训练组件(302)组成及超声信标(8)组成；超声信号接收组件(301)由阻抗信号接收器(1)、导线1(4)、导线2(5)组成；其中阻抗信号接收器(1)由球形PZT组件(303)、导线套管组件(304)及浮球组件(305)组成；所述的球形PZT组件(303)由球形PZT底座(10)、球形PZT压电陶瓷(9)、O型密封圈1(11)、O型密封圈2(14)、导线固定塞(12)、端盖(13)组成；导线套管组件(304)由导线1(4)、导线2(5)、导线定位塞1(16)、导线定位塞2(17)、高强度塑料管(15)组成；浮球组件(305)由硬质塑料下盖(18)、泡沫浮球(19)、硬质塑料上盖(20)、螺母1(21)、螺栓1(22)、螺母2(23)、螺栓2(24)组成；阻抗分析网络训练组件(302)由塑料管固定装置(3)、导线1(4)、导线2(5)、阻抗分析仪(6)、计算机及神经网络分析系统(7)组成。

本实用新型采用采用了泡沫浮球(19)的方式，利用浮球的浮力，可以将阻抗信号接收器(1)保持在水面上，并可以改变其位置，只需将其置于水面即可；采用的高强度塑料管(15)也可以控制球形PZT压电陶瓷(9)的下潜深度；球形PZT压电陶瓷(9)的优点是作为球形，来自各个方向的信号都可以接收到，且表面均匀，接收信号比较稳定，可以适用于探测来自海底各个方位的频率信号。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

本实用新型发明的一种基于阻抗分析的水下固定频率目标定位的实验装置及实验方法与以往的水下固定“频率目标”的探测相比，本实用新型不仅能实现对水下固定“频率目标”的探测，还能实现对水下固定“频率目标”的定位，同时本实用新型设计的阻抗信号接收器(1)采用的球形PZT压电陶瓷(9)，可以适用于探测来自海底各个方位的频率信号，探测效果好。本实用新型为水下固定“频率目标”的探测及定位提供了新的解决方案和设计依据。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型的测试原理图。

图2是本实用新型的超声信号接收组件(301)三维图。

图3是本实用新型的球形PZT组件(303)爆炸视图。

图4是本实用新型的导线套管组件(304)爆炸视图

图5是本实用新型的浮球组件(305)爆炸视图

图6是本实用新型的导线固定塞(12)的三维图

图7是本实用新型的导线定位塞1(16)的三维图

图8是本实用新型的导线定位塞2(17)三维图

在图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8中，1.阻抗信号接收器、2.水介质、3.塑料管固定装置、4.导线1、5.导线2、6.阻抗分析仪、7.计算机及神经网络分析系统、8.超声信标、9.球形PZT压电陶瓷、10.球形PZT底座、11.O型密封圈1、12.导线固定塞、13.端盖、14.O型密封圈2、15.高强度塑料管、16.导线定位塞1、17.导线定位塞2、18.塑料下盖、19.泡沫浮球、20.硬质塑料上盖、21.螺母1、22.螺栓1、23.螺母2、24.螺栓2、301.超声信号接收组件、302.阻抗分析网络训练组件、303.球形PZT组件、304.导线套管组件、305.浮球组件。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5、6所示，一种基于阻抗分析的水下固定频率目标定位的实验装置由超声信号接收组件(301)、阻抗分析网络训练组件(302)组成及超声信标(8)组成；超声信号接收组件(301)由阻抗信号接收器(1)、导线1(4)、导线2(5)组成；其中阻抗信号接收器(1)由球形PZT组件(303)、导线套管组件(304)及浮球组件(305)组成；所述的球形PZT组件(303)由球形PZT底座(10)、球形PZT压电陶瓷(9)、O型密封圈1(11)、O型密封圈2(14)、导线固定塞(12)、端盖(13)组成；导线套管组件(304)由导线1(4)、导线2(5)、导线定位塞1(16)、导线定位塞2(17)、高强度塑料管(15)组成；浮球组件(305)由硬质塑料下盖(18)、泡沫浮球(19)、硬质塑料上盖(20)、螺母1(21)、螺栓1(22)、螺母2(23)、螺栓2(24)组成；阻抗分析网络训练组件(302)由塑料管固定装置(3)、导线1(4)、导线2(5)、阻抗分析仪(6)、计算机及神经网络分析系统(7)组成。

所述的PZT压电陶瓷烧结在球形PZT底座(10)的内壁上，形成球形PZT压电陶瓷(9)，底,导线1(4)的一端焊接在球形PZT压电陶瓷(9)上，导线1(4)通过导线定位塞2(17)固定在高强度塑料管(15)上，导线1(4)的另一端与阻抗分析仪(6)的正极相连接；导线2(5)的一端焊接在球形PZT底座(10)的内部突出边缘上，导线2(5)通过导线定位塞1(16)固定在高强度塑料管(15)上，导线2(5)的另一端与阻抗分析仪(6)的负极相连接；导线1(4)、导线2(5)通过导线固定塞(12)固定在端盖(13)的中心孔上。

所述的O型密封圈1(11)安装在球形PZT底座(10)内部沟槽内；端盖(13)的凸台上开有六角孔，端盖(13)通过螺纹连接方式与球形PZT底座(10)连接，通过压紧O型密封圈1(11)，实现端盖(13)与球形PZT底座(10)的密封；在端盖(13)凸台处的凹槽内装有O型密封圈2(14)；高强度塑料管(15)通过螺纹与端盖(13)处凸台上的螺纹连接，高强度塑料管(15)与端盖(13)通过O型密封圈2(14)实现密封；硬质塑料下盖(18)与硬质塑料上盖(20)间装有泡沫浮球(19)，硬质塑料上盖(20)和硬质塑料下盖(18)用螺纹连接；硬质塑料下盖(18)下部加工有螺纹，硬质塑料下盖(18)通过螺纹与高强度塑料管(15)进行连接；高强度塑料管(15)与硬质塑料上盖(20)接口处用密封胶进行密封。

所述的阻抗分析仪(6)通过RJ45接口与计算机相接；硬质塑料上盖(20)顶上有绳环，钢丝绳固定在绳环上；通过收放钢丝绳来收回超声信号接收组件(301)或将超声信号接收组件(301)放入水中；阻抗信号接收器(1)通过浮球组件(305)的浮力飘浮在水面之上，浮球组件(305)提供的浮力为超声信号接收组件(301)重量的3～4倍。

所述的一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置，其特征在于：球形PZT压电陶瓷(9)为球形的压电陶瓷，烧结在球形PZT底座(10)的内壁上，能接收来自各个方向的信号，接收信号稳定，适用于探测来自海底各个方位的频率信号。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置，由超声信号接收组件(301)、阻抗分析网络训练组件(302)组成及超声信标(8)组成；超声信号接收组件(301)由阻抗信号接收器(1)、导线1(4)、导线2(5)组成；其中阻抗信号接收器(1)由球形PZT组件(303)、导线套管组件(304)及浮球组件(305)组成；所述的球形PZT组件(303)由球形PZT底座(10)、球形PZT压电陶瓷(9)、O型密封圈1(11)、O型密封圈2(14)、导线固定塞(12)、端盖(13)组成；导线套管组件(304)由导线1(4)、导线2(5)、导线定位塞1(16)、导线定位塞2(17)、高强度塑料管(15)组成；浮球组件(305)由硬质塑料下盖(18)、泡沫浮球(19)、硬质塑料上盖(20)、螺母1(21)、螺栓1(22)、螺母2(23)、螺栓2(24)组成；阻抗分析网络训练组件(302)由塑料管固定装置(3)、导线1(4)、导线2(5)、阻抗分析仪(6)、计算机及神经网络分析系统(7)组成；

PZT压电陶瓷烧结在球形PZT底座(10)的内壁上，形成球形PZT压电陶瓷(9)，底,导线1(4)的一端焊接在球形PZT压电陶瓷(9)上，导线1(4)通过导线定位塞2(17)固定在高强度塑料管(15)上，导线1(4)的另一端与阻抗分析仪(6)的正极相连接；导线2(5)的一端焊接在球形PZT底座(10)的内部突出边缘上，导线2(5)通过导线定位塞1(16)固定在高强度塑料管(15)上，导线2(5)的另一端与阻抗分析仪(6)的负极相连接；导线1(4)、导线2(5)通过导线固定塞(12)固定在端盖(13)的中心孔上。

2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置，其特征在于：O型密封圈1(11)安装在球形PZT底座(10)内部沟槽内；端盖(13)的凸台上开有六角孔，端盖(13)通过螺纹连接方式与球形PZT底座(10)连接，通过压紧O型密封圈1(11)，实现端盖(13)与球形PZT底座(10)的密封；在端盖(13)凸台处的凹槽内装有O型密封圈2(14)；高强度塑料管(15)通过螺纹与端盖(13)处凸台上的螺纹连接，高强度塑料管(15)与端盖(13)通过O型密封圈2(14)实现密封；硬质塑料下盖(18)与硬质塑料上盖(20)间装有泡沫浮球(19)，硬质塑料上盖(20)和硬质塑料下盖(18)用螺纹连接；硬质塑料下盖(18)下部加工有螺纹，硬质塑料下盖(18)通过螺纹与高强度塑料管(15)进行连接；高强度塑料管(15)与硬质塑料上盖(20)接口处用密封胶进行密封。

3.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置，其特征在于：阻抗分析仪(6)通过RJ45接口与计算机相接；硬质塑料上盖(20)顶上有绳环，钢丝绳固定在绳环上；通过收放钢丝绳来收回超声信号接收组件(301)或将超声信号接收组件(301)放入水中；阻抗信号接收器(1)通过浮球组件(305)的浮力飘浮在水面之上，浮球组件(305)提供的浮力为超声信号接收组件(301)重量的3～4倍。

4.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的水下固定“频率目标”定位的实验装置，其特征在于：球形PZT压电陶瓷(9)为球形的压电陶瓷，烧结在球形PZT底座(10)的内壁上，能接收来自各个方向的信号，接收信号稳定，适用于探测来自海底各个方位的频率信号。