专利名称：一种水底仪器姿态监测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及监测设备，尤其涉及一种水底仪器姿态监测设备。
背景技术：
海洋现场数据采集，尤其是实时连续观测，是海洋科学研究的的重要方法手段，一直受到海洋科学家的高度重视。过去四十多年来，海底边界层的三脚架(或四角架)观测是海洋科学研究的重要手段，然而关于支架投放和布置的稳定性问题，目前还没有相关的解决技术手段。座底三脚架观测一般采用自容仪器，由于电缆拖拽等不安全因素是造成极少采取在线采集方式的主要原因。安装在支架上仪器设备的性能和数据的准确性受支架的投放和布置状态影响较大，尤其是一些声学观测设备，支架的状态直接影响观测效果。为此，需要采取有效措施对采集设备的姿态进行实时监测是很必要的。一直以来，我们都在进行座底三脚架底边界层流的观测，但长期以来都存在如下问题投放时无法保证测量支架正立，无法知道测量支架的状态以及观测过程中是否发生异常倾斜等问题。一般情况下，支架投放触底时是不可能达到百分百正立，特别在水流比较急、泥沙流动大的区域，测量中途倾斜、倒下的概率是很高的。在进行此类测量时，一般会考虑潜水员来配合工作，由于水下仪器的测量周期一般为1-2天，在这48小时内，我们无法让潜水员多次下水探查，并且聘请潜水员费用高，测量成本过高。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水底仪器姿态监测设备，利用水声通讯原理实时监测水下仪器姿态，以声光信号提示，操作方便灵活。为了实现上述目的，本发明的技术方案为一种水底仪器姿态监测设备，包括发射单元和接收单元，所述发射单元包括依次连接的姿态传感器、信号处理单元、驱动模块和发射装置，所述接收单元包括依次连接的接收装置、信号处理器、驱动器和提示单元。进一步的，所述姿态传感器为角度变化感应器；所述角度变化感应器里设置有处于不同高度的若干个倾斜角度判断电极，还包含有当角度变化感应器倾斜时能触及倾斜角度判断电极的盐水，所述姿态传感器通过一水密封插头与信号处理单元连接。更进一步的，所述姿态传感器里设置有4个倾斜角度判断电极，盐水浓度为20%。进一步的，所述信号处理单元包括整形电路和单片机处理单元，所述整形电路输出高低电位输入单片机处理单元。进一步的，所述发射装置为声纳发射头，由驱动模块经调制编码升压后的脉冲信号驱动。进一步的，所述信号处理器包括输入过滤单元和信号处理调制单元。更进一步的，所述信号处理调制单元由信号处理单片机完成信号的处理、调制后输入驱动模块。更进一步的，所述驱动模块完成对接收信号的解码，输入提示单元。更进一步的，所述提示单元由声音提示单元和光提示单元组成。与现有技术相比较，本发明具有以下优点本发明按照无线通讯的原理，规划了接收单元和发射单元。发射单元根据角度传感器输出的不同触电送出的导通信号，经过处理调制后转成调制高压，驱动换能头发送出去。接收机负责接收有效声信号处理，然后从信号里解调出对应的姿态信号，并驱动对应通道的声光。
图1为本发明发射单元结构图； 图2为本发明接收单元结构图3为姿态传感器结构原理示意图； 图4为本发明发射和接收单元的控制电路图； 图5为本发明的发射升压电路图； 图6为本发明的接收电路图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明进行详细的描述。如图1、图2、图3所示，本发明一种水底仪器姿态监测设备，包括发射单元和接收单元，发射单元包括依次连接的姿态传感器、信号处理单元、驱动模块和发射装置，接收单元包括依次连接的接收装置、信号处理器、驱动器和提示单元。姿态传感器为角度变化感应器，设置有处于不同高度的4个倾斜角度判断电极，还包含有当角度变化感应器倾斜时能触及倾斜角度判断电极的浓度为20%的盐水，通过水密封插头与信号处理单元连接，该传感器可以选择目前市场上成熟技术的传感器，则精密度将大大提高，并且不会产生盐水腐蚀问题。信号处理单元包括整形电路和单片机处理单元，整形电路输出高低电位输入单片机处理单元。发射装置为声纳发射头，由驱动模块经调制编码升压后的脉冲信号驱动。信号处理器包括输入过滤单元和信号处理调制单元，完成信号输入过滤、处理、调制后，输出驱动，由驱动器根据事先定义好的编码规则对接听到的声信号进行解码，解码后的信号输出到对应的提示单元，提示单元由声音提示单元和光提示单元组成，可为喇叭和超高亮度的不同颜色的指示灯。将姿态传感器用盒子密封起来，通过水密封插头与信号处理单元连接起来；信号处理单元、驱动模块和发射装置利用另一个盒子密封起来。上述两个盒子可利用一圆柱形壳体封装，以方便一体安装。本发明的使用方法如下
在入海口附近将姿态传感器垂直固定在垂直杆上，连同水底仪器一起投放于水下，在投放过程中，姿态传感器产生倾斜，内部的盐水由于传感器的倾斜而触及不同高度的倾斜角度判断电极，从而发出不同的信号，信号经信号处理单元中的整形电路整形后以高低电位的形式输入单片机处理单元，经过调制编码后升压成100V的脉冲调制输出驱动声纳发射头，如图4、图5、图6的电路图所示。在测量过程中，通过不断送回的信号，观察人员在船上判断支架的工作情况，一旦发现异常，可以在最短时间内解决和处理问题。该监测设备的优点在于，利用了声学的通讯原理，实现了水底和水面的通讯和信号传送，免除了电缆传送的粗笨办法，达到实时精确的姿态监测，节约了时间和人力提高了效率，为实时数据采集观测提供了有效的保障。以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
权利要求
1.一种水底仪器姿态监测设备，包括发射单元和接收单元，水底仪器的姿态信号经发射单元发送到接收单元，并由接收单元显示，其特征在于，所述发射单元包括依次连接的姿态传感器、信号处理单元、驱动模块和发射装置，所述接收单元包括依次连接的接收装置、 信号处理器、驱动器和提示单元。
2.根据权利要求1所述的水底仪器姿态监测设备，其特征在于，所述姿态传感器为角度变化感应器；所述角度变化感应器里设置有处于不同高度的若干个倾斜角度判断电极， 还包含有当角度变化感应器倾斜时能触及倾斜角度判断电极的盐水，所述姿态传感器通过一水密封插头与信号处理单元连接。
3.根据权利要求2所述的水底仪器姿态监测设备，其特征在于，所述姿态传感器里设置有4个倾斜角度判断电极，盐水浓度为20%。
4.根据权利要求1所述的水底仪器姿态监测设备，其特征在于，所述信号处理单元包括整形电路和单片机处理单元，所述整形电路输出高低电位输入单片机处理单元。
5.根据权利要求1所述的水底仪器姿态监测设备，其特征在于，所述发射装置为声纳发射头，由驱动模块经调制编码升压后的脉冲信号驱动。
6.根据权利要求1所述的水底仪器姿态监测设备，其特征在于，所述信号处理器包括输入过滤单元和信号处理调制单元。
7.根据权利要求6所述的水底仪器姿态监测设备，其特征在于，所述信号处理调制单元由信号处理单片机完成信号的处理、调制后输入驱动模块。
8.根据权利要求7所述的水底仪器姿态监测设备，其特征在于，所述驱动模块完成对接收信号的解码，输入提示单元。
9.根据权利要求8所述的水底仪器姿态监测设备，其特征在于，所述提示单元由声音提示单元和光提示单元组成。
全文摘要
本发明公开了一种水底仪器姿态监测设备，包括发射单元和接收单元，其特征在于，所述发射单元包括依次连接的姿态传感器、信号处理单元、驱动模块和发射装置，所述接收单元包括依次连接的接收装置、信号处理器、驱动器和提示单元。本发明利用了声学的通讯原理，实现了水底和水面的通讯和信号传送，免除了电缆传送的粗笨办法，节约了时间和人力提高了效率，为实时监测提供了有效的保障。
文档编号G01S15/88GK102192726SQ20111007382
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者刘欢, 吴加学, 杨日魁 申请人:中山大学