[发明专利]一种水下扫描测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于水下测量装置领域，具体是涉及一种水下扫描测量装置及其测量方法。

背景技术

目前，水下目标的振动噪声问题越来越受到各国重视，传统的水声测试方法多是利用固定的传感器或传感器阵列对水下目标进行定点或定面测试。这种测试方法由于测试传感器位置与被测目标相对固定，因此只能得到测试目标局部声场的数据，测试精度低，不能根据实际需求灵活制订测量方案。如何更有效更全面的对水下目标的振动噪声进行测量也成为非常迫切的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使用方便、对水下振动结构体噪声实现自动智能扫描测量的水下扫描测量装置及其测量方法。

本发明采用如下技术方案：

一种水下扫描测量装置，包括扫描装置和与扫描装置相连接的电控装置，其特征在于，所述扫描装置包括安装架，扫描架和伺服传动机构，扫描架与安装架通过伺服传动机构滑动连接，所述电控装置包括计算机和与计算机相连接的运动控制器，所述扫描架上安装有水听器。

所述扫描装置的伺服传动机构和电控装置的运动控制器之间采用CAN总线或无线连接。

所述运动控制器和计算机之间采用CAN总线或无线连接。

所述伺服传动机构由电机和滑块组成。

所述扫描架的形状为垂直杆状或环状。

所述扫描架的材质为碳纤维。

一种水下扫描测量方法，其采用如下步骤：

（1）开启计算机并设定扫描架的运动方式；

（2）将（1）步所设定的运动方式控制指令发送至运动控制器；

（3）运动控制器向伺服传动机构发出指令，控制扫描装置运动到特定的位置，实现对被测物体的扫描；

（4）将扫描所获得的数据通过运动控制器反馈到计算机中进行分析合成。

本发明的积极效果如下：

本发明根据被测声结构体的实际需求，如尺寸、测量频率等参数，改变扫描装置的位置来选择控制测量面范围和测量点间距，可以根据被测声结构体的形状和工作特点提供相应的扫描阵，如平面阵、弧面阵、圆柱阵等，进而选择扫描架的运动方式，进行二维扫描，测量方案灵活。当应用于大型声结构体测量时，可大大节约装置成本。本发明扫描架采用碳纤维材料，其密度为1750kg/m³，与水的密度1000kg/m³比较接近，相比钢、铝等金属其透声性更好，因此散射更低，不影响测量声场；扫描架的扫描速度范围为20-80mm/s，可以根据不同的结构体选择不同的扫描速度；本发明水下扫描架的主要部件的直径远小于测试频段对应的波长，不高于1/50波长，因此对声场的散射非常小，不会干扰被测声场；伺服传动机构的定位误差不高于1/700波长，扫描精度即定位精度高。

附图说明

图1为本发明的结构方框示意图；

图2为本发明实施例1扫描装置结构示意图；

图3为本发明实施例2扫描装置结构示意图；

图4为本发明实施例3扫描装置结构示意图；

图5为本发明实施例4扫描装置结构示意图。

图中，1、安装架；2、伺服传动机构；3、扫描架；4、水听器；5、电机；6、滑块；7、浮筒阵；8连杆。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例包括扫描装置和与扫描装置相连接的电控装置，所述电控装置包括计算机和与计算机相连接的运动控制器，如图2所示，所述扫描装置包括安装架1，扫描架3和伺服传动机构2，扫描架与安装架通过伺服传动机构滑动连接，所述扫描架上安装有水听器4。扫描装置的伺服传动机构和电控装置的运动控制器之间以及运动控制器和计算机之间采用CAN总线或无线连接。

本实施例中的伺服传动机构由电机5和与扫描架固定连接在一起的滑块6组成，滑块在电机的带动下沿安装架滑动，进而带动扫描架进行扫描。

本实施例中的扫描架为环形旋转扫描架，由13根直径为16mm碳纤维杆和一段铝合金内齿轮组成，碳纤维杆之间采用铝合金接头连接，铝合金接头上通过夹具固定有水听器，夹具采用开口半圆柱定位，螺钉夹紧方式固定。为了减少反射，夹具采用非金属材料，尺寸尽量小，边角采用圆弧过渡。水听器间夹角为25°，水听器与舱段表面距离为200mm。旋转扫描架的旋转部分安装于伺服传动机构的滑块下方，采用齿轮齿条传动方式，由圆弧导轨和导轨副作导向，齿轮与圆弧齿条作传动机构，旋转角度大于±12.5°。