一种水声换能器测量装置的制作方法

本实用新型属于水声探测技术领域，具体涉及换能器的测量。

背景技术：

现有的水声换能器测量装置通常采用三轴运动平台，即在三轴运动平台的Z轴上安装带有微调功能的测量杆，在测量杆上安装换能器，利用三轴运动平台带动换能器在水池内的三维空间内运动。例如，公告号为CN204575189U的中国实用新型专利，公开了“一种水声聚焦换能器声功率测量装置”，其带动换能器运动采用的就是两套三轴运动机构，一套采用电机驱动，一套采用手动。此种运动平台存在着缺陷，由于运动平台上测量杆安装位置只能在有限范围内运动，因而采用这样的结构存在测量杆或换能器安装不方便的问题。又比如，有些换能器需要进行旋转测量或俯仰测量，由于三轴运动平台只能进行三轴平动而测量杆的微调范围也有限，因而采用这样的结构存在测量的参数有限、测量的换能器品种单一的问题。三轴运动平台的机械零件尺寸根据水池的大小来设计，一旦水池不再使用或者水池需要升级增大，其上原有的运动平台只能废弃，并且三轴运动平台占用的空间范围也较大。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题：如何扩展水声换能器测量装置测量的参数和所测换能器的品种。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种水声换能器测量装置，包括位于水池中的声源、与水声换能器连接的信号处理系统，所述声源安装在声源运动装置上，所述水声换能器安装在换能器运动装置上；所述声源运动装置为实现声源三维运动及旋转俯仰运动的第一工业机器人，所述换能器运动装置为实现水声换能器三维运动及旋转俯仰运动的第二工业机器人。

按上述技术方案，本实用新型采用高精度的工业机器人取代传统的三轴运动平台，实现声源和换能器的三维运动及旋转俯仰运动，进而扩展水声换能器测量装置测量的参数和所测换能器的品种。其中，三维运动具体是指水平横向运动、水平纵向运动和竖直向运动，三维运动中任一维度的运动可配合工业机器人的旋转或俯仰运动以完成更为复杂的空间运动。

所述第一工业机器人安装在第一底座上，第一底座位于水池的第一外侧；所述第二工业机器人安装在第二底座上，第二底座位于水池的第二外侧。测量时，声源和水声换能器浸没在水池的水中。所述第一外侧和所述第二外侧是水池多个外侧中的两个，设计者可根据实际需要放置第一工业机器人和第二工业机器人。第一底座与水池相互独立，第一底座与水池相互独立，当水池废弃或者升级改造时，工业机器人可以重复利用，避免了资源浪费。

所述第一工业机器人安装有第一测量杆，第一测量杆包括与第一工业机器人连接的第一固定组件、与第一固定组件铰接的第一俯仰组件、安装在第一固定组件上且与第一俯仰组件连接的第一升降组件，所述声源安装在第一俯仰组件上。第一升降组件的升降运动，驱动第一俯仰组件围绕第一固定组件作俯仰运动，第一俯仰组件带动其上的声源作俯仰运动，以调整声源的具体位置，扩展水声换能器测量装置测量的参数和所测换能器的品种。

所述第二工业机器人安装有第二测量杆，第二测量杆包括与第二工业机器人连接的第二固定组件、与第二固定组件铰接的第二俯仰组件、安装在第二固定组件上且与第二俯仰组件连接的第二升降组件，所述水声换能器安装在第二俯仰组件上。第二测量杆驱动水声换能器俯仰的工作原理相同于第一测量杆驱动声源俯仰的工作原理。

所述第一升降组件包括底端与第一俯仰组件铰接的第一调节杆、底端与第一调节杆顶端枢接的第一螺杆、与第一螺杆螺接的第一螺纹块，第一螺纹块铰接在第一固定组件上，第一螺杆的顶端安装有第一调节手轮。操作者旋转第一调节手轮，第一螺杆旋转，由于第一螺纹块铰接在第一固定组件上，因此，第一螺杆边旋转边升降，第一螺杆带动第一调节杆升降，第一调节杆驱动第一俯仰组件围绕第一固定组件作俯仰运动。

所述第二升降组件包括底端与第二俯仰组件铰接的第二调节杆、底端与第二调节杆顶端枢接的第二螺杆、与第二螺杆螺接的第二螺纹块，第二螺纹块铰接在第二固定组件上，第二螺杆的顶端安装有第二调节手轮。第二升降组件驱动第二俯仰组件作俯仰运动的工作原理相同于第一升降组件驱动第一俯仰组件作俯仰运动的工作原理。

声源与功率放大器连接，功率放大器与信号发生器连接，信号发生器与计算机连接。计算机控制信号发生器产生脉冲信号，脉冲信号通过功率放大器后，激励声源向水中辐射声波。

所述信号处理系统包括与水声换能器连接的前置放大器、与所述前置放大器连接的数字示波器、与所述数字示波器连接的计算机。水声换能器接收的信号经过前置放大器后，由数字示波器进行显示；同步信号为信号发生器产生的信号；计算机对数字示波器的信号进行采集。最后通过声学理论对水声换能器的各项参数进行计算并绘制图表。

本实用新型测量装置采用工业机器人作为声源、水声换能器的运动装置，在保证定位精度的同时，消除了传统测量装置存在的被测物安装不方便、测量参数有限、测量换能器品种单一、运动装置占用空间大的缺陷。

工业机器人与水池完全独立，当水池废弃或者升级改造时，工业机器人可以重复利用，避免了资源浪费。

在测量杆上设计了一种新式的安装面俯仰角调节机构，通过调节手轮，可以在水面以上进行安装面俯仰角的微调，使换能器参数的测量更加准确。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1是水声换能器测量装置的结构简图；

图2是水声换能器测量装置的结构示意图；

图3是第一测量杆的结构图；

图4是第二测量杆的结构图。

图中符号说明：

1.声源，2.换能器，5.功率放大器，6.信号发生器，7.前置放大器，8.数字示波器，9.计算机，10.水池，11.第一底座，12.第一工业机器人，13.第一测量杆，14.吸声材料,15.第二测量杆,16.第二工业机器人，17.第二底座，19.第一调节手轮，20.第一连接法兰，21.第一调节杆，22.第一连杆，23.第一俯仰组件，24.声源，25.第二调节手轮，26.第二连接法兰，27.第二调节杆，28.第二连杆，29.第二俯仰组件。

具体实施方式

参考图1、图2，一种水声换能器测量装置，包括位于水池10中的声源1、与水声换能器2连接的信号处理系统，所述声源安装在第一工业机器人12上，所述水声换能器安装在第二工业机器人16上。

所述第一工业机器人12实现声源三维运动及旋转俯仰运动，所述第二工业机器人16实现水声换能器三维运动及旋转俯仰运动。

所述第一工业机器人12安装在第一底座11上，第一底座位于水池10的左侧；所述第二工业机器人16安装在第二底座17上，第二底座位于水池的右侧。

参考图3，所述第一工业机器人12安装有第一测量杆13，第一测量杆包括与第一工业机器人12连接的第一固定组件、与第一固定组件铰接的第一俯仰组件23、安装在第一固定组件上且与第一俯仰组件连接的第一升降组件，所述声源1安装在第一俯仰组件上。

关于上述第一测量杆13，所述第一升降组件包括底端与第一俯仰组件23铰接的第一调节杆21、底端与第一调节杆顶端枢接的第一螺杆、与第一螺杆螺接的第一螺纹块，第一螺纹块铰接在第一固定组件上，第一螺杆的顶端安装有第一调节手轮19。

关于上述第一测量杆13，所述第一固定组件包括与第一工业机器人12连接的第一连接法兰20、与第一连接法兰20连接的第一横向安装块、与第一横向安装块连接的第一连杆22、设置在第一连杆22底端的第一U形铰接块；所述第一螺纹块铰接在第一横向安装块上，所述第一俯仰组件23铰接在第一U形铰接块上。

参考图4，所述第二工业机器人16安装有第二测量杆15，第二测量杆包括与第二工业机器人连接的第二固定组件、与第二固定组件铰接的第二俯仰组件29、安装在第二固定组件上且与第二俯仰组件连接的第二升降组件，所述水声换能器2安装在第二俯仰组件上。

关于上述第二测量杆15，所述第二升降组件包括底端与第二俯仰组件29铰接的第二调节杆27、底端与第二调节杆顶端枢接的第二螺杆、与第二螺杆螺接的第二螺纹块，第二螺纹块铰接在第二固定组件上，第二螺杆的顶端安装有第二调节手轮25。

关于上述第二测量杆15，所述第二固定组件包括与第二工业机器人16连接的第二连接法兰26、与第二连接法兰26连接的第二横向安装块、与第二横向安装块连接的第二连杆28、设置在第二连杆28底端的第二U形铰接块；所述第二螺纹块铰接在第二横向安装块上，所述第二俯仰组件29铰接在第二U形铰接块上。

声源1与功率放大器5连接，功率放大器与信号发生器6连接，信号发生器与计算机9连接。

所述信号处理系统包括与水声换能器2连接的前置放大器7、与所述前置放大器连接的数字示波器8、与所述数字示波器连接的计算机9。

实际操作中，计算机9控制信号发生器6产生脉冲信号，脉冲信号通过功率放大器5后激励安装在第一工业机器人12上的声源1向水中辐射声波，换能器2安装在第二工业机器人16上，声源1及换能器2都放置于水池10中，在水面以下。换能器2接收的信号经过前置放大器7后，由数字示波器8进行显示；同步信号为信号发生器6产生的信号；计算机9控第二工业机器人16进行运动测量并通对数字示波器8的信号进行采集。最后通过声学理论对换能器的各项参数进行计算并绘制图表。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。