CN104569991A - 矿井采空区三维空间声呐探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井采空区三维空间声呐探测装置，包括控制机箱、步进马达，步进马达的输出轴端通过角度传感器与声呐传感器连接，的控制机箱通过电缆与步进马达、角度传感器和声呐传感器分别连接。通过声呐传感器发射并接受声音信号，经过对声音信号的过滤，得出真实信号，再由测距控制软件对真实的声音信号处理，最终在屏幕上显示出水下的环境的三维模拟图像。成低、效果好、方便快捷，方便探测水下环境信息，尤其适用于矿井采空区三维空间信息的探测。

Description

矿井采空区三维空间声呐探测装置

技术领域

本发明涉及一种矿井采空区三维空间探测技术，尤其涉及一种矿井采空区三维空间声呐探测装置。

背景技术

声呐是一种利用声音进行探测的工具，就是利用水中声波对水下目标进行、定位和通信的电子设备，是水声学中应用最为广泛、最为重要的一种装置。

在水中进行观测和测量时，只有声波最为合适，这是由于其他探测手段的作用距离都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在清澈的海水中，人们也只能看到几十米只内的物体；电磁波在水中也衰减很快，波长越长，衰减越快；然而，声波在水中传播时衰减就慢的多，低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且可以得到地层中的信息。在水中进行观测，至今还没有发现比声波更有效的方法。

声呐是由发射机、换能器、接收器、显示器、定时器、控制器等主要部件构成。发射机制造电信号，经过换能器，把电信后变成声信号向水中发射。声信号在水中传递，如果遇到物体就会反射回来，反射回来的声波被换能器接受，又变成电信号，经过放大处理，在耳机中变成声音信号，或者在屏幕上显示出来遇到的物体形状，并可以进一步转变成二维或三维的数据模型，以便于更清晰的展现我们面前。

根据信号往返的时间可以确定目标的距离，根据声调的高低可以判断目标的性质，目标如果是运动的，那么由于“多普勒效应”，回声的音调应有所变化：音调不断变高，说明目标正想我们靠拢；音调不断变低，说明目标正离我们远去。

目前，矿井采空区三维空间信息的探测技术成本高、效果差、使用不方便，现有技术中普通的水声学的声呐探测***不适合矿井采空区三维空间的探测。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、效果好、方便快捷的矿井采空区三维空间声呐探测装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的矿井采空区三维空间声呐探测装置，包括控制机箱、步进马达，所述步进马达的输出轴端通过角度传感器与声呐传感器连接，所述的控制机箱通过电缆与所述步进马达、角度传感器和声呐传感器分别连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的矿井采空区三维空间声呐探测装置，由于通过声呐传感器发射并接受声音信号，经过对声音信号的过滤，得出真实信号，再由测距控制软件对真实的声音信号处理，最终在屏幕上显示出水下的环境的三维模拟图像。成本低、效果好、方便快捷，方便探测水下环境信息，尤其适用于矿井采空区三维空间信息的探测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的矿井采空区三维空间声呐探测装置的结构示意图。

图中：

1、控制机箱，2、电缆、3，高灵敏度角度传感器、4，高速三维空间声呐传感器、5，高精度步进马达。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的矿井采空区三维空间声呐探测装置，其较佳的具体实施方式是：

包括控制机箱、步进马达，所述步进马达的输出轴端通过角度传感器与声呐传感器连接，所述的控制机箱通过电缆与所述步进马达、角度传感器和声呐传感器分别连接。

所述步进马达、角度传感器和声呐传感器分别为高精度步进马达、高灵敏度角度传感器和高速三维声呐传感器。

由所述的控制机箱向所述步进马达、角度传感器和声呐传感器发出指令，由所述步进马达带动角度传感器和声呐传感器的升降，由所述的角度传感器带动声呐传感器进行360°旋转，由所述的声呐传感器发射并接受声波信号，由所述的控制机箱对传回的声波信号进行处理，形成图像信息。

通过以下步骤探测不同高度平面的地形信息，并最终形成三维的地形信息；

A、由控制机箱通过电缆向角度传感器和声呐传感器发出控制指令，角度传感器根据接受的指令进行360°角度旋转，同时声呐传感器发射声音信号，并接受经过反射后传回来的声音信号，再通过电缆将接收到的信号传回控制机箱；

B、由控制机箱对传回的声音信号进行过滤，得到真实有用的信号，真实的信号经过测距控制软件处理后，转换成图像信息；

C、得到一次平面图像后，根据需要控制机箱对声呐传感器的高度进行调整，重复步骤B，得到另一个平面的图像；

D、重复步骤C，得到多个平面图像，最后经过控制机箱处理，得到所探测地区精准的三维地形模型。

本发明的矿井采空区三维空间声呐探测装置，是通过声呐传感器发射并接受声音信号，经过对声音信号的过滤，得出真实信号，再由测距控制软件对真实的声音信号处理，最终在屏幕上显示出水下的环境的三维模拟图像。成本低、效果好、方便快捷，方便探测水下环境信息，尤其适用于矿井采空区三维空间信息的探测。

具体实施例：

如图1所示，包括控制机箱、电缆、高精度步进马达、高灵敏度角度传感器和高速三维声呐传感器。由控制机箱通过电缆控制其它部件。

包括步骤：

(1)由控制机箱通过电缆向角度传感器和声呐传感器发出控制指令，角度传感器根据接受的指令进行角度旋转(可以旋转360°)，同时声呐传感器发射声音信号，并接受经过反射后传回来的声音信号，再通过电缆将接收到的信号传回控制机箱；

(2)由控制机箱对传回的声音信号进行过滤，得到真实有用的信号，真实的信号经过测距控制软件处理后，转换成图像信息；

(3)得到一次平面图像后，根据需要控制机箱对声呐传感器的高度进行调整，重复步骤(2)，得到另一个平面的图像；

(4)重复步骤(3)，得到多个平面图像，最后经过控制机箱处理，得到所探测地区精准的三维地形模型。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种矿井采空区三维空间声呐探测装置，其特征在于，包括控制机箱、步进马达，所述步进马达的输出轴端通过角度传感器与声呐传感器连接，所述的控制机箱通过电缆与所述步进马达、角度传感器和声呐传感器分别连接。

2.根据权利要求1所述的矿井采空区三维空间声呐探测装置，其特征在于，所述步进马达、角度传感器和声呐传感器分别为高精度步进马达、高灵敏度角度传感器和高速三维声呐传感器。

3.根据权利要求2所述的矿井采空区三维空间声呐探测装置，其特征在于，由所述的控制机箱向所述步进马达、角度传感器和声呐传感器发出指令，由所述步进马达带动角度传感器和声呐传感器的升降，由所述的角度传感器带动声呐传感器进行360°旋转，由所述的声呐传感器发射并接受声波信号，由所述的控制机箱对传回的声波信号进行处理，形成图像信息。

4.根据权利要求3所述的矿井采空区三维空间声呐探测装置，其特征在于，通过以下步骤探测不同高度平面的地形信息，并最终形成三维的地形信息；

A、由控制机箱通过电缆向角度传感器和声呐传感器发出控制指令，角度传感器根据接受的指令进行360°角度旋转，同时声呐传感器发射声音信号，并接受经过反射后传回来的声音信号，再通过电缆将接收到的信号传回控制机箱；

B、由控制机箱对传回的声音信号进行过滤，得到真实有用的信号，真实的信号经过测距控制软件处理后，转换成图像信息；

C、得到一次平面图像后，根据需要控制机箱对声呐传感器的高度进行调整，重复步骤B，得到另一个平面的图像；

D、重复步骤C，得到多个平面图像，最后经过控制机箱处理，得到所探测地区精准的三维地形模型。