礦井采空區三維空間聲吶探測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種礦井采空區三維空間探測技術，尤其涉及一種礦井采空區三維空間聲吶探測裝置。
【背景技術】
[0002]聲吶是一種利用聲音進行探測的工具，就是利用水中聲波對水下目標進行、定位和通信的電子設備，是水聲學中應用最為廣泛、最為重要的一種裝置。
[0003]在水中進行觀測和測量時，只有聲波最為合適，這是由于其他探測手段的作用距離都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在清澈的海水中，人們也只能看到幾十米只內的物體；電磁波在水中也衰減很快，波長越長，衰減越快；然而，聲波在水中傳播時衰減就慢的多，低頻的聲波還可以穿透海底幾千米的地層，并且可以得到地層中的信息。在水中進行觀測，至今還沒有發現比聲波更有效的方法。
[0004]聲吶是由發射機、換能器、接收器、顯示器、定時器、控制器等主要部件構成。發射機制造電信號，經過換能器，把電信后變成聲信號向水中發射。聲信號在水中傳遞，如果遇到物體就會反射回來，反射回來的聲波被換能器接受，又變成電信號，經過放大處理，在耳機中變成聲音信號，或者在屏幕上顯示出來遇到的物體形狀，并可以進一步轉變成二維或三維的數據模型，以便于更清晰的展現我們面前。
[0005]根據信號往返的時間可以確定目標的距離，根據聲調的高低可以判斷目標的性質，目標如果是運動的，那么由于“多普勒效應”，回聲的音調應有所變化:音調不斷變高，說明目標正想我們靠攏；音調不斷變低，說明目標正離我們遠去。
[0006]目前，礦井采空區三維空間信息的探測技術成本高、效果差、使用不方便，現有技術中普通的水聲學的聲吶探測系統不適合礦井采空區三維空間的探測。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種成本低、效果好、方便快捷的礦井采空區三維空間聲吶探測裝置。
[0008]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0009]本發明的礦井采空區三維空間聲吶探測裝置，包括控制機箱、步進馬達，所述步進馬達的輸出軸端通過角度傳感器與聲吶傳感器連接，所述的控制機箱通過電纜與所述步進馬達、角度傳感器和聲吶傳感器分別連接。
[0010]由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的礦井采空區三維空間聲吶探測裝置，由于通過聲吶傳感器發射并接受聲音信號，經過對聲音信號的過濾，得出真實信號，再由測距控制軟件對真實的聲音信號處理，最終在屏幕上顯示出水下的環境的三維模擬圖像。成本低、效果好、方便快捷，方便探測水下環境信息，尤其適用于礦井采空區三維空間信息的探測。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明實施例提供的礦井采空區三維空間聲吶探測裝置的結構示意圖。
[0012]圖中:
[0013]1、控制機箱，2、電纜、3，高靈敏度角度傳感器、4，高速三維空間聲吶傳感器、5，高精度步進馬達。
【具體實施方式】
[0014]下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。
[0015]本發明的礦井采空區三維空間聲吶探測裝置，其較佳的【具體實施方式】是:
[0016]包括控制機箱、步進馬達，所述步進馬達的輸出軸端通過角度傳感器與聲吶傳感器連接，所述的控制機箱通過電纜與所述步進馬達、角度傳感器和聲吶傳感器分別連接。
[0017]所述步進馬達、角度傳感器和聲吶傳感器分別為高精度步進馬達、高靈敏度角度傳感器和高速三維聲吶傳感器。
[0018]由所述的控制機箱向所述步進馬達、角度傳感器和聲吶傳感器發出指令，由所述步進馬達帶動角度傳感器和聲吶傳感器的升降，由所述的角度傳感器帶動聲吶傳感器進行360°旋轉，由所述的聲吶傳感器發射并接受聲波信號，由所述的控制機箱對傳回的聲波信號進行處理，形成圖像信息。
[0019]通過以下步驟探測不同高度平面的地形信息，并最終形成三維的地形信息；
[0020]A、由控制機箱通過電纜向角度傳感器和聲吶傳感器發出控制指令，角度傳感器根據接受的指令進行360°角度旋轉，同時聲吶傳感器發射聲音信號，并接受經過反射后傳回來的聲音信號，再通過電纜將接收到的信號傳回控制機箱；
[0021]B、由控制機箱對傳回的聲音信號進行過濾，得到真實有用的信號，真實的信號經過測距控制軟件處理后，轉換成圖像信息；
[0022]C、得到一次平面圖像后，根據需要控制機箱對聲吶傳感器的高度進行調整，重復步驟B，得到另一個平面的圖像；
[0023]D、重復步驟C，得到多個平面圖像，最后經過控制機箱處理，得到所探測地區精準的三維地形模型。
[0024]本發明的礦井采空區三維空間聲吶探測裝置，是通過聲吶傳感器發射并接受聲音信號，經過對聲音信號的過濾，得出真實信號，再由測距控制軟件對真實的聲音信號處理，最終在屏幕上顯示出水下的環境的三維模擬圖像。成本低、效果好、方便快捷，方便探測水下環境信息，尤其適用于礦井采空區三維空間信息的探測。
[0025]具體實施例:
[0026]如圖1所示，包括控制機箱、電纜、高精度步進馬達、高靈敏度角度傳感器和高速三維聲吶傳感器。由控制機箱通過電纜控制其它部件。
[0027]包括步驟:
[0028](I)由控制機箱通過電纜向角度傳感器和聲吶傳感器發出控制指令，角度傳感器根據接受的指令進行角度旋轉(可以旋轉360° )，同時聲吶傳感器發射聲音信號，并接受經過反射后傳回來的聲音信號，再通過電纜將接收到的信號傳回控制機箱；
[0029](2)由控制機箱對傳回的聲音信號進行過濾，得到真實有用的信號，真實的信號經過測距控制軟件處理后，轉換成圖像信息；
[0030](3)得到一次平面圖像后，根據需要控制機箱對聲吶傳感器的高度進行調整，重復步驟(2)，得到另一個平面的圖像；
[0031](4)重復步驟(3)，得到多個平面圖像，最后經過控制機箱處理，得到所探測地區精準的三維地形模型。
[0032]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種礦井采空區三維空間聲吶探測裝置，其特征在于，包括控制機箱、步進馬達，所述步進馬達的輸出軸端通過角度傳感器與聲吶傳感器連接，所述的控制機箱通過電纜與所述步進馬達、角度傳感器和聲吶傳感器分別連接。
2.根據權利要求1所述的礦井采空區三維空間聲吶探測裝置，其特征在于，所述步進馬達、角度傳感器和聲吶傳感器分別為高精度步進馬達、高靈敏度角度傳感器和高速三維聲吶傳感器。
3.根據權利要求2所述的礦井采空區三維空間聲吶探測裝置，其特征在于，由所述的控制機箱向所述步進馬達、角度傳感器和聲吶傳感器發出指令，由所述步進馬達帶動角度傳感器和聲吶傳感器的升降，由所述的角度傳感器帶動聲吶傳感器進行360°旋轉，由所述的聲吶傳感器發射并接受聲波信號，由所述的控制機箱對傳回的聲波信號進行處理，形成圖像信息。
4.根據權利要求3所述的礦井采空區三維空間聲吶探測裝置，其特征在于，通過以下步驟探測不同高度平面的地形信息，并最終形成三維的地形信息； A、由控制機箱通過電纜向角度傳感器和聲吶傳感器發出控制指令，角度傳感器根據接受的指令進行360°角度旋轉，同時聲吶傳感器發射聲音信號，并接受經過反射后傳回來的聲音信號，再通過電纜將接收到的信號傳回控制機箱； B、由控制機箱對傳回的聲音信號進行過濾，得到真實有用的信號，真實的信號經過測距控制軟件處理后，轉換成圖像信息； C、得到一次平面圖像后，根據需要控制機箱對聲吶傳感器的高度進行調整，重復步驟B，得到另一個平面的圖像； D、重復步驟C，得到多個平面圖像，最后經過控制機箱處理，得到所探測地區精準的三維地形模型。
【專利摘要】本發明公開了一種礦井采空區三維空間聲吶探測裝置，包括控制機箱、步進馬達，步進馬達的輸出軸端通過角度傳感器與聲吶傳感器連接，的控制機箱通過電纜與步進馬達、角度傳感器和聲吶傳感器分別連接。通過聲吶傳感器發射并接受聲音信號，經過對聲音信號的過濾，得出真實信號，再由測距控制軟件對真實的聲音信號處理，最終在屏幕上顯示出水下的環境的三維模擬圖像。成低、效果好、方便快捷，方便探測水下環境信息，尤其適用于礦井采空區三維空間信息的探測。
【IPC分類】G01S15-89
【公開號】CN104569991
【申請號】CN201510064875
【發明人】馬海濤, 翟盛銳, 王云海, 張增學, 張興凱
【申請人】中國安全生產科學研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月6日