实验室用水下超声地形测量仪制造技术

一种实验室用水下超声地形测量仪，其特征是在其壳体面板上装有电源开关、测量和校正转换开关、电压表、ＬＥＤ显示器和键盘，在后面板上装有散热器、稳压管和电源插头。在壳体内装有变压器、线路板，线路板上装有整流桥、稳压器、发射电路和接收电路器件、增益控制和状态监测电路器件、中央控制和数据处理电路器件，此外还有换能器及校正器。本实用新型专利技术的优点是能迅速精确地在实验室内在高速运动中测定水下地形。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测量仪，特别是涉及一种测量水下地形的仪器。在浅海石油开发中，浪和流的冲刷作用严重地威胁着海上平台等建筑物的稳定和安全，在实验室内对模型作冲刷试验，可以找出冲刷的规律，以便研究出防范的措施，而冲刷试验的关键，就是快速而精确地测量水下地形。目前，尚未见有满足这种需求的仪器。本技术的目的是提供一种实验室用水下超声地形测量仪，它能弥补现有技术的上述需求。本技术有一测量仪壳体，其特征是在其面板上装有电源开关、测量和校正转换开关、电压表、LED显示器和键盘，在壳体后面板上装有散热器、稳压管和电源插头，在壳体内装有变压器，上部装有一块线路板，在此线路板上装有8个插座、整流桥、稳压器、发射电路和接收电路器件、增益控制和状态监测电路器件，在此线路板下面还有线路板，上面装有中央控制和数据处理电路器件此外还有换能器及校正器。本技术的优点是能迅速精确地在实验室内在高速运动中测定水下地形。下面通过实施例和附图说明本技术。附图1为本技术的结构示意图。附图2为其校正器结构示意图。附图3为其发射及接收电路图。附图4为其增益控制及状态监测电路图。附图5为其中央控制及数据处理电路图。本技术有一测量仪壳体，在其面板上装有电源开关(10)、测量和校正转换开关(11)、电压表(9)、LED显示器(7)和键盘(8)。在壳体后面板上装有散热器(1)、电阻(3)、稳压管(2)和电源插头(图中未画出)。在壳体内装有变压器(4)，上部装有线路板(6)，此线路板(6)上装有8个插座(5)、整流桥、稳压器、发射电路和接收电路器件、增益控制和状态监测电路器件。在此线路板(6)下面还有线路板(图中未画出)，上面装有中央控制和数据处理电路器件。此外还有校正器(12)和换能器。本技术的电路如附图3、4、5所示。附图3的左边为发射电路，右边为接收电路。发射电路包括变压器(图中未画出)及与之连接的整流电路器件，后者的输出端经R58电阻一路接到晶闸管的阳极，晶闸管的控制极接附图3左下方的触发电路的输出端，它的阴极接地，另一路经限幅电路接到接收电路的输入端。接收电路共有4路，其输出端分别为F1、F2、F3和F4。附图4上方左右两侧为增益控制电路，它们主要由集成块MAX339组成，左边的集成块IC12的4、5、6、7脚分别接到接收电路的输出端F1、F2、F3和F4上。集成块IC12输出接到由IC6集成块MAX944和IC8、IC9集成块4538构成的四路幅度鉴别电路上。接收电路的输出端F1、F2、F3和F4接到IC7集成块MAX944和IC10、IC11集成块4538构成的四路幅度鉴别电路上。8路幅度鉴别电路的输出端分别为S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7。由单片机8031、8锁存器74LS373、只读存储器EPROM2764、RAM6264、可编程键盘/显示器接口8279、并行输入/输出接口8155、双2-4译码器74LS139、3-8译码器74LS138、RS-232通信接口MAX232、键盘和8位数码管显示器组成8031用户系统。该系统具有键盘操作，控制仪器运行，数据处理、显示、传输等功能。附图5中下部的插头J2，分2路经限位信号输入电路和经定位信号输入电路的输出端分别接到单片机8031的12和14脚上。前述状态监测电路8个通道的输出端S0-S7分别接到附图5中下部的集成块815529-36脚上。前述增益控制电路的输入端F5、F6、F7和F8、F9、F10接到集成块8155的22-27相应的脚上。附图3左下部触发电路的输入端F0接到集成块8155的21脚上。状态监测电路的输出端F11接在单片机8031的13脚上。本技术要与测量车、测量桥、微机、定位信号发生器和限位信号发生器配合使用。测量实验室内水下地形时，先将本测量仪的换能器置于测量区域之外的测量车上，换能器下端面要放在水下，启动测量仪，当测量车运行进入测量区域时，让配用的限位信号发生器发出一个限位信号，此限位信号由继电器隔离，经过IC24双单稳触发器4538去抖动和反相器IC22反相之后送入集成块8031的外部中断口，同时定位信号发生器每隔一段距离发出一个定位信号，定位信号经T1L117光电隔离送入集成块8031的定时器0′外部输入端。集成块8031首先响应外中断INT0，使仪器进入测量状态，当定位信号的个数达到预定值时，仪器进行一次测量，测量结果在集成块6264中暂存，同时在显示器上显示，当测量车运行超出测量区域时，再发出一个限位信号，再次启动INT0中断，仪器结束一个断面的测量，把暂存在集成块6264中的数据通过串行口传送给微机，由微机存盘作进一步处理。然后测量桥前进一步，测量车往回运动，再次进入测量区，重复上述过程。声波由换能器发射在水中传播，送到水和水池底部界面时，一部分能量反射回来，反射波的强度与底质有关，变化很大，为了获得较高的信噪比，本测量仪设置了自动增益控制电路，如图3所示，F1、F2、F3和F4四个输出点对应四种不同的增益的电路输出，需要选择其中哪一路由IC12集成块MAX339来控制，在状态监测电路中设置了四种不同阈值的幅度鉴别电路，对信噪比作进一步控制，由IC12选中某一路增益控制电路之后，信号经IC12的6脚送入幅度鉴别电路，再由IC13选择某阈值的通道，由IC15:A反相器反相，送入8031集成块的外中断INT1；通过IC12和IC13实现增益的自动控制。仪器启动之后，由软件控制IC12和IC13，使仪器处于低灵敏度状态，当响应计数器T0中断后，由软件控制触发电路，使换能器发射一束声波，并同时打开定时器T1记时，在回波信号到达换能器之前，由软件控制IC12和IC13，使仪器处于高灵敏度状态，使回波信号通过所选择的通道达到IC15反相器，反相之后进入INT1。单片机8031响应INT1中断后，关闭定时器T1，然后取出所记录的时间，计算出换能器到水底的距离，把结果暂存在随机存储器RAM6264中，同时在显示器上显示，并将仪器恢复到低灵敏度状态，等待下一次计数器T0中断进行下一次测量。由IC12可选择四种增益中的任一种，对应每一种增益状态，由IC13可选择四种不同阈值的通道中任一通道，共有十六种状态可供选择。这十六种状态，由IC8,IC9,IC10,IC11监视，其输出端S0～S7送到集成块8155，在每次测量中由8031通过8155进行测量，用编码的形式显示在显示器的左边两位，供实时监视反射声波的强度，以判断测量数据的有效性，如果监测的状态超出这十六种状态，测量即为无效，在显示器上可以看到，也可把状态标志与所测数据一起存储，供数据处理时用。声波在水中的传播速度受水温和水质的影响，并因此而需要用校正器校正。校正器由两块平行金属板用三根金属杆连接而成，一板中心有一圆孔，孔上有一圆管，把换能器固定在圆管内，换能器发射面穿过此孔，另一板作为反射面。调节换能器发射面距反射面为100mm(也可取其它距离)把图1中的开关K(11)打向校正时，校正器接入仪器，启动校正程序，测出声速校正系数，在8031的寄存器中暂存，供测量时使用，校正过程在1秒钟之内完成。声速校正可保证在不同环境下测量数据的可靠性。每启动一次校正，都是取10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实验室用水下超声地形测量仪，有一测量仪壳体，其特征是在其面板上装有电源开关（１０）、测量和校正转换开关（１１）、电压表（９）、ＬＥＤ显示器（７）和键盘（８），在壳体后面板上装有散热器（１）、稳压管（２）和电源插头，在壳体内装有变压器（４），上部装有一块线路板（６），在此线路板上装有８个插座（５）、整流桥、稳压器、发射电路和接收电路器件、增益控制和状态监测电路器件，在此线路板下面还有线路板，上面装有中央控制和数据处理电路器件；此外还有换能器及校正器（１２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王振先，朱儒弟，李宾，高恒庆，张亭健，胡福辰，周玉斌，陈齐，孙东昌，刘志安，徐松森，张士华，初新杰，
申请(专利权)人：国家海洋局第一海洋研究所，
类型：实用新型
国别省市：95[中国|青岛]