[发明专利]一种高精度矢量水听器

权利要求书

1.一种高精度矢量水听器，其特征在于：包括第一超声波振子(2)、第二超声波振子(6)、激光发射器(1)、激光检测器(3)、摄像机(4)、处理器(5)；

所述第一超声波振子(2)和所述激光发射器(1)固定连接；

所述第二超声波振子(6)固定连接所述激光检测器(3)、所述摄像机(4)和所述处理器(5)；

所述第一超声波振子(2)和所述第二超声波振子(6)通过活动杆(7)连接并且正对放置，通过调节所述活动杆(7)的展角调节所述第一超声波振子(2)和所述第二超声波振子(6)的相对距离；

所述摄像机(4)和所述处理器(5)通过数据线(9)连接，所述数据线(9)将所述摄像机(4)采集的图像实时传输到所述处理器(5)进行处理及存储。

2.根据权利要求1所述的一种高精度矢量水听器，其特征在于：所述第一超声波振子(2)和所述第二超声波振子(6)采用同一型号的超声波振子。

3.根据权利要求1所述的一种高精度矢量水听器，其特征在于：所述摄像机(4)用于采集所述第一超声波振子(2)和所述第二超声波振子(6)工作时导致水中产生的声空化泡(8)的图像信息。

4.根据权利要求1所述的一种高精度矢量水听器，其特征在于,还包括第一电子开关，所述第一电子开关用于控制所述激光检测器(3)、所述激光发射器(1)和所述处理器(5)同时工作。

5.根据权利要求1所述的一种高精度矢量水听器，其特征在于:所述摄像机(4)采用索尼SONY FDR-AX7004K HDR型号高清高速摄像机。

6.根据权利要求1所述的一种高精度矢量水听器，其特征在于: 还包括第二电子开关，所述第二电子开关用于控制所述第一超声波振子(2)和所述第二超声波振子(6)同时工作。

7.根据权利要求1所述的一种高精度矢量水听器的水下声场信息测量方法，其特征在于其工作方法如下：预先通过调节高精度矢量水听器活动杆(7)的展角将激光发射器(1)和激光接收器(3)的距离设置为L，同时打开第一电子开关和第二电子开关，然后将高精度矢量水听器放置在需要测量声场信息的水下位置，第一超声波振子(2)和第二超声波振子(6)同时工作从而在二者之间形成稳定的驻波声场，进而形成局部负压，此局部负压会导致水中生长出声空化泡(8)，摄像机(4)实时采集声空化泡(8)的图像信息并每隔一段时间就将采集的图像信息传输到处理器(5)中，经过处理得到声空化泡(8)的半径R_original，当有要采集的声场传入此声空化泡时会导致声空化泡的尺寸发生变化，处理器(5)根据接收到的声空化泡的尺寸信息得出不同时刻下声空化泡的半径信息R_current，激光发射器用于发射检测用的激光信号，此激光信号透过发生微小形变的声空化泡，然后进入所述激光检测器；所述激光检测器用于接收所述激光发射器发射的激光信号，并将激光信号变化转换成电信号，处理器(5)根据预先计算出的声空化泡的原始半径信息R_original和不同时刻存储的声空化泡的半径信息R_current进行处理计算出不同时刻下水下声场的信息，从而实现对水下声场信息的实时测量。

8.根据权利要求7所述的水下声场信息测量方法，其特征在于：根据声空化泡图像信息提取声空化泡半径的过程为：首先通过图像预处理滤除声空化泡图像信息中的噪声，然后利用阈值法分割去噪后的声空化泡图像得到二值图像，该二值图像经缺陷修补处理后进行轮廓提取得到图像的边界点，通过轮廓跟踪算法将轮廓存储为链码表示的格式，最后从链码表示的格式中选取轮廓的最大距离记为声空化泡半径。

9.根据权利要求7所述的水下声场信息测量方法，其特征在于：摄像机的拍摄速率为4000帧/秒，将实时采集的声空化泡图像信息传输到处理器(5)中进行处理及存储。