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CN108490385B - 多通道海洋水声采集器 - Google Patents

多通道海洋水声采集器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了多通道海洋水声采集器。属于海洋水声采集装置技术领域，该海洋水声采集器的采声效果好，容易判断声源方向。包括控制器、存储器、信号处理模块、通信模块和声向采集球，在声向采集球外表面的各个方向上设有若干个锥形孔，在每个锥形孔内分别设有呈喇叭状的隔音罩，在每个隔音罩内分别设有呈喇叭状的声音收集罩，在每个声音收集罩内分别设有水声采集传感器；在声向采集球上设有陀螺仪传感器和水深传感器；存储器、信号处理模块、通信模块、各个水声采集传感器、陀螺仪传感器和水深传感器分别与控制器相连接。

Description

多通道海洋水声采集器
技术领域
本发明涉及海洋水声采集装置技术领域，具体涉及多通道海洋水声采集器。
背景技术
现有海洋水声采集装置一般都只设有一个信号水声采集器，并且不易判断所采集到的声音信号是来自何处，功能单一。因此设计一种容易判断声源方位的海洋水声采集器显得非常必要。
发明内容
本发明是为了解决现有海洋水声采集装置存在不易判断声源方向的不足，提供一种采声效果好，容易判断声源方向，结构简单，使用方便，可靠性高的多通道海洋水声采集器。
以上技术问题是通过下列技术方案解决的：
多通道海洋水声采集器，包括控制器、存储器、信号处理模块、通信模块和声向采集球，在声向采集球外表面的各个方向上设有若干个锥形孔，在每个锥形孔内分别设有呈喇叭状的隔音罩，在每个隔音罩内分别设有呈喇叭状的声音收集罩，在每个声音收集罩内分别设有水声采集传感器；在声向采集球上设有陀螺仪传感器和水深传感器；存储器、信号处理模块、通信模块、各个水声采集传感器、陀螺仪传感器和水深传感器分别与控制器相连接。
本方案采用在声向采集球的各个方向上设置水声采集传感器，并且每个水声采集传感器之间是相互隔音的，每个水声采集传感器之间相互不干扰，使得采集到的语音信号易于识别方向。
正对声源的水声采集传感器所采集到的声音信号一般是大于不是正对声源的水声采集传感器所采集到的声音信号。并且正对声源的水声采集传感器所采集到的声音信号一定是大于背对声源的水声采集传感器所采集到的声音信号。根据各个水声采集传感器所采集到的声音信号通过信号处理模块处理后，声音信号最强的方向即可判定为声音的来源方向。
本方案采声效果好，容易判断声源方向，结构简单，使用方便，可靠性高。
作为优选，在每个声音收集罩的里端分别设有边沿密封连接在声音收集罩内壁上的音膜，从而在每个音膜与对应的声音收集罩之间分别形成声电转换腔，在每个声电转换腔内分别设有声音发电装置。本方案在采集海洋水声的同时，还能充分利用各个方向上声音收集罩的声能发电，为多通道海洋水声采集器上各用电器件提供了电源保证，节能降耗好，可靠性高。
作为优选，在声向采集球上设有电能存储装置，声音发电装置的电源输出端连接在电能存储装置的充电端上。电能存储装置使得多通道海洋水声采集器上各用电器件能得到可靠的电源，可靠性和稳定性好。
作为优选，电能存储装置的电源输出端都分别供电连接在通信模块的供电端、各个水声采集传感器的供电端、陀螺仪传感器的供电端、水深传感器的供电端和控制器的供电端上。电源供电的可靠性和稳定性好。
作为优选，在声向采集球的上表面上设有与控制器连接的GPS模块。当多通道海洋水声采集器浮在水面上时，即可借助GPS模块对多通道海洋水声采集器进行定位，可靠性好，易于控制。
作为优选，一根竖直管的上端固定连接在声向采集球的下底面上，在该根竖直管的下端固定连接有重力块，并且重力块的体积小于声向采集球的体积，重力块的重力大于声向采集球的重力。
声向采集球受到的浮力大于重力块受到的浮力，从而使得海水中的声向采集球始终在重力块的上方，这样使得声向采集球在海水中不会落在海底面上，从而使得声向采集球上的水声采集传感器能够很好的采集到声音信号。采声效果好，声源方向判断的可靠性高。
作为优选，竖直管内设有计时器，在竖直管上水平转动设有由一台电机驱动的螺旋桨，并且在螺旋桨转动的带动下能将多通道海洋水声采集器驱动上升到水平面上或让多通道海洋水声采集器下潜到水中；在竖直管上还向外设有能防止竖直管水平转动的防转动片；计时器和电机的控制端分别与控制器连接。
防转动片能很好的控制多通道海洋水声采集器的上升或下沉的可靠性。预先设置电机开机或停机的时间，当计时器的时间到时，控制器就给电机相应的开机或停机指令，多通道海洋水声采集器在其螺旋桨的驱动下上升到海水面或下沉到海水中。借助螺旋桨对多通道海洋水声采集器上浮或下沉的控制，使得多通道海洋水声采集器能对海水中各个深度处的水声进行采集，使用方便简单，可靠性高。
作为优选，在重力块内设有一号滑动腔，在一号滑动腔的一端内壁上和另一端内壁上分别设有与重力块的外表面相连通的一号孔和二号孔，在一号滑动腔内密闭滑动设有由一台一号液缸的伸缩杆驱动滑动的一号滑动块；在竖直管的中部设有重心调节块，并且重力块的浮力大于重心调节块的浮力；在重心调节块上设有二号滑动腔，在二号滑动腔的一端内壁上和另一端内壁上分别设有与重心调节块的外表面相连通的三号孔和四号孔，在二号滑动腔内密闭滑动设有二号滑动块；一根连通管的两端分别对接连接在三号孔上和一号孔上，从而在一号滑动块和二号滑动块之间形成重心调节腔，在重心调节腔内装有水银；并且当一号液缸的伸缩杆将一号滑动块移动到一号孔处时多通道海洋水声采集器的重心则位于重心调节块处；当一号液缸的伸缩杆将一号滑动块移动到二号孔处时多通道海洋水声采集器的重心则位于重力块处；一号液缸的控制端与控制器连接。
当多通道海洋水声采集器的重心位于重力块处时则竖直管在海水中大致处于竖直放置状态，此时便于多通道海洋水声采集器的上升或下沉。当多通道海洋水声采集器的重心位于重心调节块处时则竖直管在海水中大致处于水平放置状态，此时便于多通道海洋水声采集器在海面上的移动，便于多通道海洋水声采集器在海面上的回收或放置。
作为优选，多通道海洋水声采集器还包括设置在船上或岸上的服务器以及与服务器连接的一号无线模块，在声向采集球上端设有与控制器连接的二号无线模块，服务器通过一号无线模块和二号无线模块与控制器通信连接。通过船上或岸上的服务器即可对海水中的多通道海洋水声采集器进行控制，一号无线模块和二号无线模块均可是长波无线通信收发器或者是超长波无线通信收发器。结构简单，可靠性高。
本发明能够达到如下效果：
本发明的水声采集器采声效果好，容易判断声源方向，还能利用声音发电，能为水声采集器上各用电器件提供电源；还能自身发电，易于对水声采集器进行放置和回收，易于提取声音采集数据；结构简单，易于控制，使用方便，可靠性高。
附图说明
图1为本发明实施例的一种整体连接结构示意图。
图2为本发明实施例竖直管在海水中大致处于竖直放置状态时的一种使用状态连接结构示意图。
图3为本发明实施例竖直管在海水中大致处于水平放置状态时的一种使用状态连接结构示意图。
图4为本发明声向采集球处的一种局部连接结构示意图。
图5为本发明的一种电路原理连接结构示意框图。
图6为本发明重心调节腔处的一种局部连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
实施例，多通道海洋水声采集器，参见图1-图6所示，包括控制器、存储器、信号处理模块、通信模块和声向采集球1，在声向采集球外表面的各个方向上设有若干个锥形孔11，在每个锥形孔内分别设有呈喇叭状的隔音罩8，在每个隔音罩内分别设有呈喇叭状的声音收集罩9，在每个声音收集罩内分别设有水声采集传感器；在声向采集球上设有陀螺仪传感器和水深传感器；存储器2、信号处理模块3、通信模块4、各个水声采集传感器10、陀螺仪传感器5和水深传感器6分别与控制器38相连接。
在每个声音收集罩的里端分别设有边沿密封连接在声音收集罩内壁上的音膜12，从而在每个音膜与对应的声音收集罩之间分别形成声电转换腔13，在每个声电转换腔内分别设有声音发电装置14。
在声向采集球上设有电能存储装置7，声音发电装置的电源输出端连接在电能存储装置的充电端上。
电能存储装置的电源输出端都分别供电连接在通信模块的供电端、各个水声采集传感器的供电端、陀螺仪传感器的供电端、水深传感器的供电端和控制器的供电端上。
在声向采集球的上表面上设有与控制器连接的GPS模块31，
一根竖直管18的上端固定连接在声向采集球的下底面上，在该根竖直管的下端固定连接有重力块23，并且重力块的体积小于声向采集球的体积，重力块的重力大于声向采集球的重力。
竖直管内设有计时器，在竖直管上水平转动设有由一台电机驱动的螺旋桨16，并且在螺旋桨转动的带动下能将多通道海洋水声采集器驱动上升到水平面上或让多通道海洋水声采集器下潜到水中；在竖直管上还向外设有能防止竖直管水平转动的防转动片15；计时器32和电机17的控制端分别与控制器连接。
在重力块内设有一号滑动腔33，在一号滑动腔的一端内壁上和另一端内壁上分别设有与重力块的外表面相连通的一号孔20和二号孔26，在一号滑动腔内密闭滑动设有由一台一号液缸的伸缩杆驱动滑动的一号滑动块24；在竖直管的中部设有重心调节块29，并且重力块的浮力大于重心调节块的浮力；在重心调节块上设有二号滑动腔34，在二号滑动腔的一端内壁上和另一端内壁上分别设有与重心调节块的外表面相连通的三号孔28和四号孔30，在二号滑动腔内密闭滑动设有二号滑动块27；一根连通管19的两端分别对接连接在三号孔上和一号孔上，从而在一号滑动块和二号滑动块之间形成重心调节腔21，在重心调节腔内装有水银22；并且当一号液缸的伸缩杆将一号滑动块移动到一号孔处时多通道海洋水声采集器的重心则位于重心调节块处；当一号液缸的伸缩杆将一号滑动块移动到二号孔处时多通道海洋水声采集器的重心则位于重力块处；一号液缸25的控制端与控制器连接。
多通道海洋水声采集器还包括设置在船上或岸上的服务器39以及与服务器连接的一号无线模块37，在声向采集球上端设有与控制器连接的二号无线模块35，服务器通过一号无线模块和二号无线模块与控制器通信连接。
电能存储装置使得多通道海洋水声采集器上各用电器件能得到可靠的电源，可靠性和稳定性好。
当多通道海洋水声采集器浮在水面上时，即可借助GPS模块对多通道海洋水声采集器进行定位，可靠性好，易于控制。
声向采集球受到的浮力大于重力块受到的浮力，从而使得海水36中的声向采集球始终在重力块的上方，这样使得声向采集球在海水中不会落在海底面上，从而使得声向采集球上的水声采集传感器能够很好的采集到声音信号。采声效果好，声源方向判断的可靠性高。
防转动片能很好的控制多通道海洋水声采集器的上升或下沉的可靠性。预先设置电机开机或停机的时间，当计时器的时间到时，控制器就给电机相应的开机或停机指令，多通道海洋水声采集器在其螺旋桨的驱动下上升到海水面或下沉到海水中。借助螺旋桨对多通道海洋水声采集器上浮或下沉的控制，使得多通道海洋水声采集器能对海水中各个深度处的水声进行采集，使用方便简单，可靠性高。
当多通道海洋水声采集器的重心位于重力块处时则竖直管在海水中大致处于竖直放置状态，此时便于多通道海洋水声采集器的上升或下沉。当多通道海洋水声采集器的重心位于重心调节块处时则竖直管在海水中大致处于水平放置状态，此时便于多通道海洋水声采集器在海面上的移动，便于多通道海洋水声采集器在海面上的回收或放置。
通过船上或岸上的服务器即可对海水中的多通道海洋水声采集器进行控制，一号无线模块和二号无线模块均可是长波无线通信收发器或者是超长波无线通信收发器。结构简单，可靠性高。
本实施例采用在声向采集球的各个方向上设置水声采集传感器，并且每个水声采集传感器之间是相互隔音的，每个水声采集传感器之间相互不干扰，使得采集到的语音信号易于识别方向。
正对声源的水声采集传感器所采集到的声音信号一般是大于不是正对声源的水声采集传感器所采集到的声音信号。并且正对声源的水声采集传感器所采集到的声音信号一定是大于背对声源的水声采集传感器所采集到的声音信号。根据各个水声采集传感器所采集到的声音信号通过信号处理模块处理后，声音信号最强的方向即可判定为声音的来源方向。
在采集海洋水声的同时，还能充分利用各个方向上声音收集罩的声能发电，为多通道海洋水声采集器上各用电器件提供了电源保证，节能降耗好，可靠性高。
本实施例水声采集器采声效果好，容易判断声源方向，还能利用声音发电，能为水声采集器上各用电器件提供电源；还能自身发电，易于对水声采集器进行放置和回收，易于提取声音采集数据；结构简单，易于控制，使用方便，可靠性高。
上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (1)

1.多通道海洋水声采集器，其特征在于,包括控制器、存储器、信号处理模块、通信模块和声向采集球，在声向采集球外表面的各个方向上设有若干个锥形孔，在每个锥形孔内分别设有呈喇叭状的隔音罩，在每个隔音罩内分别设有呈喇叭状的声音收集罩，在每个声音收集罩内分别设有水声采集传感器；在声向采集球上设有陀螺仪传感器和水深传感器；存储器、信号处理模块、通信模块、各个水声采集传感器、陀螺仪传感器和水深传感器分别与控制器相连接；
在每个声音收集罩的里端分别设有边沿密封连接在声音收集罩内壁上的音膜，从而在每个音膜与对应的声音收集罩之间分别形成声电转换腔，在每个声电转换腔内分别设有声音发电装置；
在声向采集球上设有电能存储装置，声音发电装置的电源输出端连接在电能存储装置的充电端上；
电能存储装置的电源输出端都分别供电连接在通信模块的供电端、各个水声采集传感器的供电端、陀螺仪传感器的供电端、水深传感器的供电端和控制器的供电端上；
在声向采集球的上表面上设有与控制器连接的GPS模块；
一根竖直管的上端固定连接在声向采集球的下底面上，在该根竖直管的下端固定连接有重力块，并且重力块的体积小于声向采集球的体积，重力块的重力大于声向采集球的重力；
竖直管内设有计时器，在竖直管上水平转动设有由一台电机驱动的螺旋桨，并且在螺旋桨转动的带动下能将多通道海洋水声采集器驱动上升到水平面上或让多通道海洋水声采集器下潜到水中；在竖直管上还向外设有能防止竖直管水平转动的防转动片；计时器和电机的控制端分别与控制器连接；
在重力块内设有一号滑动腔，在一号滑动腔的一端内壁上和另一端内壁上分别设有与重力块的外表面相连通的一号孔和二号孔，在一号滑动腔内密闭滑动设有由一台一号液缸的伸缩杆驱动滑动的一号滑动块；在竖直管的中部设有重心调节块，并且重力块的浮力大于重心调节块的浮力；在重心调节块上设有二号滑动腔，在二号滑动腔的一端内壁上和另一端内壁上分别设有与重心调节块的外表面相连通的三号孔和四号孔，在二号滑动腔内密闭滑动设有二号滑动块；一根连通管的两端分别对接连接在三号孔上和一号孔上，从而在一号滑动块和二号滑动块之间形成重心调节腔，在重心调节腔内装有水银；并且当一号液缸的伸缩杆将一号滑动块移动到一号孔处时多通道海洋水声采集器的重心则位于重心调节块处；当一号液缸的伸缩杆将一号滑动块移动到二号孔处时多通道海洋水声采集器的重心则位于重力块处；一号液缸的控制端与控制器连接；
多通道海洋水声采集器还包括设置在船上或岸上的服务器以及与服务器连接的一号无线模块，在声向采集球上端设有与控制器连接的二号无线模块，服务器通过一号无线模块和二号无线模块与控制器通信连接；
当多通道海洋水声采集器浮在水面上时，借助GPS模块对多通道海洋水声采集器进行定位；
声向采集球受到的浮力大于重力块受到的浮力，从而使得海水中的声向采集球始终在重力块的上方，这样使得声向采集球在海水中不会落在海底面上，使得声向采集球上的水声采集传感器能够很好的采集到声音信号；
防转动片能很好的控制多通道海洋水声采集器的上升或下沉的可靠性；预先设置电机开机或停机的时间，当计时器的时间到时，控制器就给电机相应的开机或停机指令，多通道海洋水声采集器在其螺旋桨的驱动下上升到海水面或下沉到海水中；借助螺旋桨对多通道海洋水声采集器上浮或下沉的控制，使得多通道海洋水声采集器能对海水中各个深度处的水声进行采集；
当多通道海洋水声采集器的重心位于重力块处时则竖直管在海水中大致处于竖直放置状态，此时便于多通道海洋水声采集器的上升或下沉；当多通道海洋水声采集器的重心位于重心调节块处时则竖直管在海水中大致处于水平放置状态，此时便于多通道海洋水声采集器在海面上的移动，便于多通道海洋水声采集器在海面上的回收或放置。
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