CN208937056U - 一种室外多波束测深仪几何性能校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，包括水平位移部分、回转部分、升降部分和转接法兰盘部分其特征在于回转部分设置水平位移部分上，升降部分一端与回转部分连接，升降部分另一端与转接法兰盘部分连接；水平位移部分包括操作台和平行双导轨；操作台底端设置有车轮，操作台通过车轮与平行双导轨滑动连接。本实用新型的有益效果：通过回转部分、升降部分实现多波束测深仪基阵在水下升降、回转、水平位移等多维状态控制，获得多波束测深仪测深参数的修正值，以保障其测深量值的准确可靠。

Description

一种室外多波束测深仪几何性能校准装置

技术领域

本实用新型属于水下测绘仪器计量技术领域，尤其涉及水运工程领域一种室外多波束测深仪几何性能校准装置。

背景技术

多波束测深仪凭借全覆盖高效作业的优势，成为水深精细探测的主要声呐设备。但是由于缺乏标准化的计量校准装置，无法对测量成果质量进行科学评定，因此多波束测深仪测深与扫宽两项几何性能参数的计量校准尤为重要。为保证海洋测量数据准确度，定期计量校准其探测性能具有实际的研究与应用价值。测深准确度和扫宽能力是衡量多波束测深仪性能最为直观的技术指标，应进行规范化校准。

多波束测深仪的计量校准需要大型基础设施的支撑，用于计量测深或扫宽指标的大型试验水池和水下换能器多维运行控制机构是必不可少的。由于高昂的基建和维护费用，我国尚未建设专门用于多波束测深仪测深或扫宽性能计量校准的试验水池，目前多波束测深仪测深不确定度评估主要在海上特定测区进行，通过测量相交测线，利用重叠区域测点比对或者引入更高精度等级测量方式进行内符合或外符合评估，潮汐、涌浪、剖面声速、海底地形等环境影响因素，给自校结果引入较大误差，以至于多波束测深仪的测量溯源性和可信度难以保证。目前多波束测深仪扫宽性能主要从脉宽、声源级、波束指向性等水声基本参数角度进行评估，是设备出厂检验的必要程序。但从使用者角度来讲，更为关注多波束测深仪扫幅宽度内有效的水深值点，需要精确可溯源的控制机构结合理想尺寸的大型试验水池完成规范化的扫宽性能校准。

现有技术中，专利201310413021.1提出一种多波束测深精度检定系统，通过所述的支柱上分别设置有左侧导轨和右侧导轨，左侧导轨上设置有左侧滑块，右侧导轨上设置有右侧滑块，滑台安装在左侧滑块和右侧滑块上，左侧导轨上固定安装有齿条，第一电机安装在滑台上，第一电机的动力输出轴上设有与齿条相啮合的齿轮，滑台上还设有分别与左侧导轨和右侧导轨对应的第一电磁吸盘和第二电磁吸盘，实现波束测深精度检定系统带动，多波束测深仪沿左侧导轨和右侧导轨滑动，但波束测深精度检定系统仅能实现水平位移，不能实现回转、升降调节，不利于多波束测深仪扫幅宽度内有效的测深参数的修正值的获取，不能很好地保障其测深量值的准确可靠。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，通过回转部分、升降部分实现多波束测深仪基阵在水下升降、回转、水平位移等多维状态控制，获得多波束测深仪测深参数的修正值，以保障其测深量值的准确可靠。

本实用新型的技术方案：

一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，包括水平位移部分、回转部分、升降部分和转接法兰盘部分，其特征在于所述回转部分设置所述水平位移部分上，所述升降部分一端与所述回转部分连接，所述升降部分包括升降套筒，所述升降套筒包括多个依次套接的套筒，内层所述套筒下端与所述转接法兰盘部分连接；

所述转接法兰盘部分包括套筒端法兰盘、竖向法兰盘和基阵端法兰盘，所述套筒端法兰盘与内层套筒下端法兰盘连接，所述竖向法兰盘连接套筒端法兰盘和基阵端法兰盘。

优选地，所述套筒端法兰盘与内层套筒下端法兰盘通过整平顶丝连接，所述竖向法兰盘包括上竖向法兰盘和下竖向法兰盘，所述上竖向法兰盘和所述下竖向法兰盘通过法兰盘转轴转动连接。

优选地，所述上竖向法兰盘包括对称设置的第一上竖向法兰盘和第二上竖向法兰盘，所述第一上竖向法兰盘和所述第二上竖向法兰盘上设置多个固定角度穿孔，所述第一上竖向法兰盘和所述第二上竖向法兰盘通过销栓插入所述固定角度穿孔固定，所述第一上竖向法兰盘的多个固定角度穿孔和所述第二上竖向法兰盘上设置多个固定角度穿孔错位设置。

优选地，所述水平位移部分包括操作台和平行双导轨；所述操作台底端设置有车轮，所述操作台通过车轮与所述平行双导轨滑动连接。

优选地，所述回转部分包括操作台大转轴、水平杆和升降杆转轴，所述操作台大转轴与所述水平位移部分转动连接，所述水平杆一端与所述操作台大转轴连接；所述升降杆转轴位于升降部分中上部。

优选地，所述升降部分还包括手动摇杆、钢丝绳、定滑轮、固定架；内层所述套筒与钢丝绳连接，所述手动摇杆、所述定滑轮、所述固定架设置在所述水平杆上，所述固定架上也设置有所述定滑轮，所述钢丝绳通过所述手动摇杆和所述定滑轮架设在所述水平杆上。

优选地，还包括试验水池，所述试验水池为规则封闭长方体，所述试验水池的长不小于180m，宽不小于20m，深不小于8m。

优选地，所述操作台大转轴设置有扭力杆；所述升降杆转轴配有与其连接的力矩扳手和角度编码器。

优选地，所述水平杆包括多个水平杆段，多个所述水平杆段通过水平杆折叠转轴连接。

优选地，所述水平杆折叠转轴设置有配有固定销栓，近手动摇杆的所述水平杆上设置指示标尺，所述指示标尺与所述钢丝绳平行。

本实用新型有益效果是：设计合理，通过回转部分、升降部分实现多波束测深仪基阵在水下升降、回转、水平位移等多维状态控制，获得多波束测深仪测深参数的修正值，以保障其测深量值的准确可靠。试验水池采用为规则封闭长方体大型，长不小于180m，宽不小于20m，深不小于8m，试验水池内潮位、风浪、水流等影响可忽略，是优良的多波束测深仪校准场地，通过回转部分、升降部分转接法兰盘部分将多波束测深仪换能器探离池边4m，置于水下4m，通过回转部分、调整换能器基阵发射角度至发射扇面垂直于水池短边壁，可实现175m范围的全量程测深性能校准，通过调整换能器基阵发射水平扇面垂直于水池长边壁，可实现16m水深条件下全幅扫宽性能校准，能够满足港口航道、水运工程、近岸沿海等浅水领域多波束测深仪的校准深度要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的伸展状态(工作状态)的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本实用新型实施例1的伸展状态(工作状态)的结构示意图。

图4是本实用新型实施例1的伸展状态(工作状态)升降套筒下降的结构示意图。

图5是本实用新型实施例2的转接法兰盘部分的结构示意图。

图6是图5的左视图。

图中：1.手动摇杆，2.水平杆折叠转轴，3.钢丝绳，4.定滑轮，5.升降杆转轴，6.升降套筒，7.法兰盘，8.车轮，9.操作台，10.平行双导轨，11.操作台大转轴，12.指示标尺，13.固定销栓，14.水平杆，15.水平位移部分，16.回转部分，17.升降部分，18.转接法兰盘部分，19.固定架，20.套筒端法兰盘，21.竖向法兰盘，22基阵端法兰盘，23.整平顶丝，24.上竖向法兰盘，25.下竖向法兰盘，26.法兰盘转轴，27.第一上竖向法兰盘，28.第二上竖向法兰盘，29.固定角度穿孔，30.销栓，31.待检多波束测深仪。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做出说明。

本实用新型涉及一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，包括水平位移部分15、回转部分16、升降部分17和转接法兰盘部分18，回转部分16设置水平位移部分15上，升降部分17一端与回转部分16连接，升降部分17包括升降套筒6，升降套筒6包括多个依次套接的套筒，内层套筒下端与转接法兰盘部分18连接。设计合理，通过回转部分16、升降部分17实现待检多波束测深仪基阵在水下升降、回转、水平位移等多维状态控制，获得多波束测深仪测深参数的修正值，以保障其测深量值的准确可靠。

转接法兰盘部分18包括套筒端法兰盘20、竖向法兰盘21和基阵端法兰盘22，套筒端法兰盘20与内层套筒下端法兰盘7连接，竖向法兰盘21连接套筒端法兰盘20和基阵端法兰盘21。

套筒端法兰盘20与内层套筒下端法兰盘7通过整平顶丝23连接，竖向法兰盘21包括上竖向法兰盘24和下竖向法兰盘25，上竖向法兰盘和24下竖向法兰盘25通过法兰盘转轴转26动连接。

上竖向法兰盘24包括对称设置的第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28，第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28上设置多个固定角度穿孔29，第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28通过销栓30插入固定角度穿孔29固定，第一上竖向法兰盘27的多个固定角度穿孔和第二上竖向法兰盘28上设置多个固定角度穿孔错位设置。下竖向法兰盘25采用与上竖向法兰盘24相同结构，整平顶丝23用于对待检多波束测深仪基阵发射扇面进行水平微调，固定角度穿孔29和消栓30位于竖向法兰盘21上，消栓3贯穿相邻上竖向法兰盘24和下竖向法兰盘25的对应固定角度穿孔29，固定上竖向法兰盘24和下竖向法兰盘25相对位置，用于对待检多波束测深仪基阵发射扇面进行角度调整。上竖向法兰盘24和下竖向法兰盘25可以进行180°角度调整，上竖向法兰盘和24下竖向法兰盘25相邻固定角度穿孔对应圆心20°，调整上竖向法兰盘24和下竖向法兰盘25角度后通过销栓固定，第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28的固定角度穿孔29，对面错位设置，第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28的固定角度穿孔29配合使用，每次可调整最小角度为10°，调节多波束测深仪基阵发射扇面位置。

水平位移部分15包括操作台9和平行双导轨10；操作台9底端设置有车轮8，操作台9通过车轮8与平行双导轨10滑动连接。操作台9底端配有4个车轮8，车轮8与平行导轨10滑动接触，通过人力推动操作台9可实现带动整套装置沿平行双导轨10前进或后退，平行双导轨10行程85m。

回转部分16包括操作台大转轴11、水平杆14和升降杆转轴5，操作台大转轴11与水平位移部分15转动连接，水平杆14一端与操作台大转轴11连接；升降杆转轴5是回转部分16主要功能部件，位于升降部分17中上部，升降杆转轴5通过轴承与齿轮机械方式，实现升降部分5在水平面内的转动，升降杆转轴5上设置有编码器，转动角度由高分辨率编码器给出。

升降部分17还包括手动摇杆1、钢丝绳3、定滑轮4、固定架19；升降套筒6包括多个依次套接的套筒，升降套筒6配有固定钢卷尺，升降套筒6的内层套筒与钢丝绳3连接，升降套筒6的外层套筒与固定架19固定连接，手动摇杆1、定滑轮4、固定架19设置在水平杆14上，固定架19上也设置有定滑轮4，钢丝绳3通过手动摇杆1和定滑轮4架设在水平杆14上，通过手动摇杆1控制钢丝绳3收放，通过钢丝绳3收放实现控制与钢丝绳连接的升降套筒6的升降，钢丝绳3收放端手动摇杆附近设置指示标尺12，指示标尺12与钢丝绳3平行，可精确测量钢丝绳伸缩距即升降尺度；

还包括试验水池20，试验水池20为规则封闭长方体，试验水池的长不小于180m，宽不小于20m，深不小于8m。试验水池内潮位、风浪、水流等影响可忽略，是优良的多波束测深仪校准场地。

操作台大转轴2设置有扭力杆，方便通过扭力杆转动操作台大转轴2；升降杆转轴配有与其连接的力矩扳手和角度编码器。使用力矩扳手调节升降杆转轴5，升降杆转轴5通过轴承与齿轮机械方式，实现升降部分17在水平面内的转动，升降杆转轴5上设置有编码器，转动角度由高分辨率编码器给出。

水平杆14包括多个水平杆段，多个水平杆段通过水平杆折叠转轴2连接。实现水平杆伸展状态和折叠状态的转化。

水平杆折叠转轴2设置有配有固定销栓13，近手动摇杆1的水平杆14上设置指示标尺12，指示标尺12与钢丝绳3平行。可精确测量钢丝绳伸缩距即升降尺度。

室外多波束测深仪几何性能校准装置的校准操作步骤具体如下：

(1)将多波束测深仪换能器安装至转接法兰盘部分18，通过固定角度穿孔和销栓调节多波束测深仪基阵发射扇面平行于水平面，水平微调由套筒端法兰盘上整平顶丝完成，水平准确度借助倾角仪验证。

(2)使用力矩扳手调节升降杆转轴，即控制多波束测深仪换能器基阵方向，直至多波束测深仪换能器基阵中央波束声轴与试验水池长边壁垂直，将角度编码器置零。

(3)通过扭力杆逆时针转动操作台大转轴90度，将多波束测深仪换能器旋至水上，此时多波束测深仪换能器基阵中央波束声轴与试验水池短边壁垂直，短边壁实质为闸门，平整度较高，视作标准反射板。

(4)通过手动摇杆1释放钢丝绳3，将升降套筒6伸展下降至水面以下3m，即多波束测深仪换能器基阵置于水下3m以下，读取水平面与固定钢卷尺相交位置刻度，获得多波束测深仪换能器基阵具体深度值。

(5)在手动摇杆1和水平杆折叠转轴2之间的水平横梁上设置有指示标尺12，标尺与钢丝绳平行，指示针不接触尺面。通过手动摇杆和指示针微调多波束测深仪换能器的入水深度。

(6)在校准装置附近通视良好位置设控制点，使用全站仪测量多波束测深仪换能器发射面至标准反射板，即试验水池短边壁的水平距离，作为标准值。与多波束测深仪深度示值作差，获得多波束测深仪的校准修正值。

(7)在平行双导轨上水平移动校准装置，改变多波束测深仪换能器与反射边壁的距离，进行多个校准点的试验。

(8)试验完成后收起钢丝绳，将换能器升出水面旋至岸上进行拆卸，拔出水平杆折叠转轴上的销栓，将水平杆二次折叠，装置非工作状态如图3所示。

与现有技术相比，设计合理，通过回转部分、升降部分实现多波束测深仪基阵在水下升降、回转、水平位移等多维状态控制，获得多波束测深仪测深参数的修正值，以保障其测深量值的准确可靠。试验水池采用规则封闭长方体大型，长不小于180m，宽不小于20m，深不小于8m，试验水池内潮位、风浪、水流等影响可忽略，是优良的多波束测深仪校准场地，通过回转部分、升降部分转接法兰盘部分将多波束测深仪换能器探离池边4m，置于水下4m，通过回转部分、调整换能器基阵发射角度至发射扇面垂直于水池短边壁，可实现175m范围的全量程测深性能校准，通过调整换能器基阵发射水平扇面垂直于水池长边壁，可实现16m水深条件下全幅扫宽性能校准，能够满足港口航道、水运工程、近岸沿海等浅水领域多波束测深仪的校准深度要求。

实施例1

本实用新型涉及一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，包括水平位移部分15、回转部分16、升降部分17和转接法兰盘部分18，回转部分16设置水平位移部分15上，升降部分17一端与回转部分16连接，升降部分17包括升降套筒6，升降套筒6包括多个依次套接的套筒，内层套筒下端与转接法兰盘部分18连接。设计合理，通过回转部分16、升降部分17实现待检多波束测深仪基阵在水下升降、回转、水平位移等多维状态控制，获得多波束测深仪测深参数的修正值，以保障其测深量值的准确可靠。

转接法兰盘部分18包括套筒端法兰盘20、竖向法兰盘21和基阵端法兰盘22，套筒端法兰盘20与内层套筒下端法兰盘7连接，竖向法兰盘21连接套筒端法兰盘20和基阵端法兰盘21。

水平位移部分15包括操作台9和平行双导轨10；操作台9底端设置有车轮8，操作台9通过车轮8与平行双导轨10滑动连接。操作台9底端配有4个车轮8，车轮8与平行导轨10滑动接触，通过人力推动操作台9可实现带动整套装置沿平行双导轨10前进或后退，平行双导轨10行程85m。

回转部分16包括操作台大转轴11、水平杆14和升降杆转轴5，操作台大转轴11与水平位移部分15转动连接，水平杆14一端与操作台大转轴11连接；升降杆转轴5是回转部分16主要功能部件，位于升降部分17中上部，升降杆转轴5通过轴承与齿轮机械方式，实现升降部分5在水平面内的转动，升降杆转轴5上设置有编码器，转动角度由高分辨率编码器给出。

升降部分17还包括手动摇杆1、钢丝绳3、定滑轮4、固定架19；升降套筒6包括多个依次套接的套筒，升降套筒6配有固定钢卷尺，升降套筒6的内层套筒与钢丝绳3连接，升降套筒6的外层套筒与固定架19固定连接，手动摇杆1、定滑轮4、固定架19设置在水平杆14上，固定架19上也设置有定滑轮4，钢丝绳3通过手动摇杆1和定滑轮4架设在水平杆14上，通过手动摇杆1控制钢丝绳3收放，通过钢丝绳3收放实现控制与钢丝绳连接的升降套筒6的升降，钢丝绳3收放端手动摇杆附近设置指示标尺12，指示标尺12与钢丝绳3平行，可精确测量钢丝绳伸缩距即升降尺度；

还包括试验水池20，试验水池20为规则封闭长方体，试验水池的长不小于180m，宽不小于20m，深不小于8m。试验水池内潮位、风浪、水流等影响可忽略，是优良的多波束测深仪校准场地。

操作台大转轴2设置有扭力杆，方便通过扭力杆转动操作台大转轴2；升降杆转轴配有与其连接的力矩扳手和角度编码器。使用力矩扳手调节升降杆转轴5，升降杆转轴5通过轴承与齿轮机械方式，实现升降部分17在水平面内的转动，升降杆转轴5上设置有编码器，转动角度由高分辨率编码器给出。

水平杆14包括多个水平杆段，多个水平杆段通过水平杆折叠转轴2连接。实现水平杆伸展状态和折叠状态的转化。

水平杆折叠转轴2设置有配有固定销栓13，近手动摇杆1的水平杆14上设置指示标尺12，指示标尺12与钢丝绳3平行。可精确测量钢丝绳伸缩距即升降尺度。

实施例2

套筒端法兰盘20与内层套筒下端法兰盘7通过整平顶丝23连接，竖向法兰盘21包括上竖向法兰盘24和下竖向法兰盘25，上竖向法兰盘和24下竖向法兰盘25通过法兰盘转轴转26动连接。

上竖向法兰盘24包括对称设置的第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28，第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28上设置多个固定角度穿孔29，第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28通过销栓30插入固定角度穿孔29固定，第一上竖向法兰盘27的多个固定角度穿孔和第二上竖向法兰盘28上设置多个固定角度穿孔错位设置。下竖向法兰盘25采用与上竖向法兰盘24相同结构，整平顶丝23用于对待检多波束测深仪基阵发射扇面进行水平微调，固定角度穿孔29和消栓30位于竖向法兰盘21上，用于对待检多波束测深仪基阵发射扇面进行角度调整。上竖向法兰盘24和下竖向法兰盘25可以进行180°角度调整，上竖向法兰盘和24下竖向法兰盘25相邻固定角度穿孔对应圆心20°，调整上竖向法兰盘24和下竖向法兰盘25角度后通过销栓固定，第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28的固定角度穿孔29，对面错位设置，第一上竖向法兰盘27和第二上竖向法兰盘28的固定角度穿孔29配合使用，每次可调整最小角度为10°，调节多波束测深仪基阵发射扇面位置。

除上述技术方案外，其他同实施例1。

以上对本实用新型的实例进行了详细说明，但内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，包括水平位移部分、回转部分、升降部分和转接法兰盘部分，其特征在于所述回转部分设置所述水平位移部分上，所述升降部分一端与所述回转部分连接，所述升降部分包括升降套筒，所述升降套筒包括多个依次套接的套筒，内层所述套筒下端与所述转接法兰盘部分连接；

所述转接法兰盘部分包括套筒端法兰盘、竖向法兰盘和基阵端法兰盘，所述套筒端法兰盘与内层套筒下端法兰盘连接，所述竖向法兰盘连接套筒端法兰盘和基阵端法兰盘。

2.根据权利要求1所述的一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，其特征在于所述套筒端法兰盘与内层套筒下端法兰盘通过整平顶丝连接，所述竖向法兰盘包括上竖向法兰盘和下竖向法兰盘，所述上竖向法兰盘和所述下竖向法兰盘通过法兰盘转轴转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，其特征在于所述上竖向法兰盘包括对称设置的第一上竖向法兰盘和第二上竖向法兰盘，所述第一上竖向法兰盘和所述第二上竖向法兰盘上设置多个固定角度穿孔，所述第一上竖向法兰盘和所述第二上竖向法兰盘通过销栓插入所述固定角度穿孔固定，所述第一上竖向法兰盘的多个固定角度穿孔和所述第二上竖向法兰盘上设置多个固定角度穿孔错位设置。

4.根据权利要求1所述的一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，其特征在于所述水平位移部分包括操作台和平行双导轨；所述操作台底端设置有车轮，所述操作台通过车轮与所述平行双导轨滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，其特征在于所述回转部分包括操作台大转轴、水平杆和升降杆转轴，所述操作台大转轴与所述水平位移部分转动连接，所述水平杆一端与所述操作台大转轴连接；所述升降杆转轴位于升降部分中上部。

6.根据权利要求5所述的一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，其特征在于所述升降部分还包括手动摇杆、钢丝绳、定滑轮、固定架；内层所述套筒与钢丝绳连接，所述手动摇杆、所述定滑轮、所述固定架设置在所述水平杆上，所述固定架上也设置有所述定滑轮，所述钢丝绳通过所述手动摇杆和所述定滑轮架设在所述水平杆上。

7.根据权利要求1、2或4所述的一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，其特征在于还包括试验水池，所述试验水池为规则封闭长方体，所述试验水池的长不小于180m，宽不小于20m，深不小于8m。

8.根据权利要求5所述的一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，其特征在于所述操作台大转轴设置有扭力杆；所述升降杆转轴配有与其连接的力矩扳手和角度编码器。

9.根据权利要求6所述的一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，其特征在于所述水平杆包括多个水平杆段，多个所述水平杆段通过水平杆折叠转轴连接。

10.根据权利要求9所述的一种室外多波束测深仪几何性能校准装置，其特征在于所述水平杆折叠转轴设置有配有固定销栓，近手动摇杆的所述水平杆上设置指示标尺，所述指示标尺与所述钢丝绳平行。