专利名称：一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置，尤其适用于采用回 声探测仪器，测量鱼类在不同游泳姿态的声学目标强度。
背景技术：
回声探测仪的换能器发射的声波在水中传播，当遇到目标物体时，由于物体的声 阻抗率与水介质的不同，该物体会对入射声波产生散射作用，部分反向散射至换能器，被换 能器接收，即所谓的回声信号。根据声波发射后收到目标回声的间隔时间，可测得目标所处 的深度，对回声信号强弱和结构分析，可估算出目标强度，目标数量及空间分布等。对于单 个目标来说，目标的反射截面积的大小及其材质决定了目标强度。鱼类声学目标强度是一个度量鱼体声波反射性能的参数，其物理意义与反射系数 较为接近。鱼类声学目标强度的定义是在距离目标鱼的声学中心Im处，目标鱼反射回来 的声强与同一方向上入射声强之比，并将其比值取以十为底的对数后再乘以10，一般以“分 贝”为单位。鱼类的目标强度与鱼的种类、鱼体的散射截面积、鱼体内是否有鳔、鱼体距离换能 器的距离、及外部入射声波的频率有关。值得注意的是，鱼体的散射截面积则取决于鱼的体 长、体重、鱼体倾斜度、声波的入射角等因素，因此，测定一条鱼的目标强度，需要分别控制 多个不同的参数，进行多次实验。综上所述，实验背景对该装置的要求是能牢固的固定鱼体、可调节实验鱼所在 的深度位置、可改变鱼体的倾斜度、能够在水中保持平衡、实验装置本身基本不产生回声强度。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置，适用于 在鱼类声学目标强度测量实验中方便的固定鱼体、控制鱼体的深度位置及倾斜角度。本实用新型的技术方案如下，一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置，包括 主支架、副支架、杠杆、细绳、固鱼架、指针、刻度盘等。其中，主支架为L型结构，其下端的横 杆上钻有螺栓孔，换能器通过螺栓固定在横杆上。由于换能器的质量较大，所以焊接了一根 加强肋，其连接着主支架竖杆的下部，及横杆的外端。另外，为了方便的将本实用新型固定 在实验场地，L型主支架的竖杆沿轴向设置有数个嵌绳槽。副支架为刚性支撑杆，其下端通过螺栓固定在横杆的中点处，其上端设置有杠杆 的转动支点，杠杆的中点与转动支点铰接，且杠杆的两端分别系有等长细绳，细绳的末端都 系在固鱼架的薄钢片上。固鱼架的薄钢片与杠杆等长，且薄钢片的中部设有平行于细绳的两长两短四根钢 针。钢针分为左右两组，每组一长一短，且都具有锋利针头，适用于不同大小的实验鱼。做 实验时，避开鱼鳔，将实验鱼插在钢针上，并保持鱼的头尾方向薄钢板平行。[0010]杠杆靠近主支架的一侧端部设有指针，其与主支架在一个平面上相交，且指示着 主支架上的刻度盘。因杠杆、张紧的两根细绳、和固鱼架组成一个平行四边形机构，所以当 细绳在重锤的作用下绷紧时，转动杠杆，指针在刻度盘上可以指示出杠杆的倾角，即细绳的 下方固鱼架的倾角，相当于指示的是插在钢针上的鱼体的倾角，其角度值可由刻度盘读
出O固鱼架的薄钢片，厚约2毫米，并有足够大的刚性。重锤为小截面长柱形，截面积 小于1平方厘米。连接器也是刚度足够大的钢质薄片，其两端都钻有一个销钉孔。薄钢片两端各与一个连接器通过销钉连接，连接器的下端分别与重锤通过销钉连 接。由于细绳是柔性体，钢针被插上实验鱼后，薄钢片容易翻覆，所以利用其两边铰接的连 接器和重锤，对钢片进行限位。其原理为重锤为长柱形，无论钢针上的鱼体重心在薄钢片 的哪一侧，只要实验鱼的质量小于两个重锤的质量，重锤始终都会保持自身垂直，且同时产 生与使薄钢片的翻覆力矩大小相等方向相反的力矩，使其不侧翻。本实用新型的有益效果是提供了一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置， 能够固定回声探测仪的换能器、固定实验鱼；利用收缩自如的细绳可以实现所需深度的测 量；利用平行四边形机构，在水面上就能方便地控制水下实验鱼的倾角；实验装置稳固可 靠，且在换能器照射以下的部分都采用小截面材料，避免实验器材本身对实验结果的干扰。
图1是本实用新型的结构示意图； 具体实施例
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置，做鱼类声学目标强度测试实验时， 先将回声探测仪的换能器2通过螺栓固定在L型主支架1的横杆102上。连接实验设备所 有的连接处，并拧紧接口处，将固鱼架6及其连接器10、重锤7、放在岸上，握住L型主支架 的竖杆101，将换能器2缓缓放入水中，用绳索嵌在嵌绳槽104中，绑在任何能固定实验装置 的东西上，如护栏、锚桩等。竖杆101上沿轴向设有四个嵌绳槽104，至少用两根绳索嵌在两个嵌绳槽104中， 才能稳固的将竖杆101绑定在栏杆上，并使竖杆101垂直于水面，这样可以保证换能器的声 波发射方向垂直于水面。避开鱼鳔，将实验鱼插在钢针602上，具体应该占用几根钢针，视鱼的大小确定， 确保其稳固即可。非实验时，细绳是整理在绕绳器上的。实验时，手持两端的细绳5，慢慢放线，保持 固鱼架6水平，缓缓放入换能器2下方的水中，同时观察细绳5上的刻度，放到实验所要求 的水深处停止，多余的细绳5，仍绕在绕绳器8上，并锁紧。转动杠杆4，可以调节水下鱼体的倾斜角，倾斜角的示值可由指针9在刻度盘103 上的位置读出。由于实验目标需在离换能器发射表面一定的距离以外才能被准确测出其回声强 度，所以不应该将固鱼架6停留在该距离范围内进行测量实验。由于换能器发射的声波有波束角，其照射范围是以波束角为锥角的圆锥型空间，
4上部的截面范围较小，但深度越大，照射的面积越大。为了避免薄钢片601下悬挂的重锤 7的侧向截面反射入射声波，对实验造成干扰，应尽量使重锤不出现在换能器的声波照射范 围之内，并根据不同的实验设备与试验需求来选择杠杆4及薄钢片601的长度。例如，实验 所使用的换能器的波束角等于T，实验的最大测量深度为300cm时，杠杆4及薄钢片601 的长度L的计算式为L = 2 X tan (7+ 2) X 300 = 36. 7cm。因此在该实验中杠杆4及薄钢 片601的长度L可以定为40cm。 本实用新型的实施方式，不仅仅限于以上一种形式。无论鱼类声学目标强度测量 的实验装置的材料、大小如何变化，凡是采用平行四边形及绕线机构组合，采用薄钢片与重 锤铰接的声学实验装置均落入本实用新型的保护范围之中。
权利要求1.一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置，L型主支架(1)，分为竖杆(101)和横 杆(10 ；换能器( 通过螺栓固定在横杆(10 上；副支架(3)的下端固定在横杆(102) 的中点处，其特征在于副支架C3)上端设置有杠杆的转动支点(301)；杠杆的中 点与转动支点(301)铰接；杠杆的两端分别系有等长细绳(5)，且细绳(5)的末端都系 在固鱼架(6)的薄钢片(601)上；所述薄钢片(601)与杠杆(4)等长，其中部设有平行于细 绳(5)的两长两短四根钢针(602)；所述薄钢片(601)两端各与一个连接器(10)铰接，连 接器(10)的下端与重锤(7)铰接；所述杠杆的两端各设有一个绕绳器(8)；在所述杠 杆⑷靠近主支架⑴的一侧设有指针(9)，其与主支架⑴上的刻度盘(103)相交；杠杆 (4)、张紧的两根细绳(5)、和薄钢片(601)组成平行四边形机构，指针(9)在刻度(103)上 指示的是固鱼架(6)的倾角。
2.根据权利要求1所述的一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置，其特征在于 所述主支架(1)沿轴向设置有嵌绳槽(104)。
3.根据权利要求1所述的一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置，其特征在于 所述钢针(60 分为左右两组，每组一长一短，且都具有锋利针头。
4.根据权利要求1所述的一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置，其特征在于 所述细绳( 上标记有长度刻度。
专利摘要一种用于鱼类声学目标强度测量的实验装置，L型主支架分为竖杆和横杆，换能器可通过螺栓固定在横杆上。副支架下端固定在横杆的中点处，其上端设置有杠杆的转动支点，杠杆的两端分别系有一根等长细绳，且细绳的末端都系在固鱼架的薄钢片上。薄钢片两端各与一个连接器铰接，连接器的下端与重锤铰接，重锤为小截面柱形。杠杆上设有指针，其与设在主支架上的刻度盘相交，杠杆的两端还各设有一个绕绳器。杠杆、张紧的两根细绳、和薄钢片组成平行四边形机构，所以指针在刻度上指示的是固鱼架的倾角。
文档编号G01S15/96GK201917660SQ201020560399
公开日2011年8月3日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者刘洪生, 张婧雯, 章守宇, 诸逦莹, 陈德慧 申请人:上海海洋大学