一种仿蝙蝠动态声呐装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于声呐装置技术领域，提供了一种仿蝙蝠动态声呐装置及使用方法，包括：声呐发射装置，侧面设置有仿生鼻叶，用于模拟蝙蝠鼻叶运动并发射超声信号；仿生鼻叶中的下鼻叶上连接有第一驱动机构，上鼻叶上连接有第二驱动机构，鼻孔两侧叶瓣连接有第三驱动机构；回声接收装置，与所述仿生鼻叶的同侧上设置有仿生耳，用来模拟蝙蝠耳朵运动并接收回声信号；所述仿生耳底部连接有用于驱动仿生耳转动的第四驱动机构，所述仿生耳背侧面的上部连接有用于驱动仿生耳弯曲变形的第五驱动机构；通过在仿生鼻叶和仿生耳上连接多个驱动机构以综合模拟蝙蝠鼻叶的开合运动、双耳的同步或交替刚性旋转运动和非刚性形变运动、鼻叶和耳朵的组合运动。合运动。合运动。

【技术实现步骤摘要】
一种仿蝙蝠动态声呐装置及使用方法


[0001]本专利技术属于声呐装置
，尤其涉及一种仿蝙蝠动态声呐装置及使用方法。

技术介绍

[0002]蝙蝠的声呐系统结构高度紧凑，仅用嘴或鼻子发射超声信号、两个耳朵接收回声信号并提取有用传感信息，便可在完全漆黑复杂的自然环境中快速准确地完成环境探测、目标定位、猎物捕捉等任务。国内外学者对蝙蝠生物声呐行为进行了大量实验研究，发现蹄蝠科蝙蝠的鼻叶(鼻子周围挡板状结构)和耳朵在声呐信号发射和回声接收期间能够发生不同程度和不同模式的动态形变，其中，鼻叶运动模式主要为开合运动，耳朵运动模式主要为刚性旋转运动和非刚性形变运动，而且鼻叶运动和耳朵运动之间存在较强的相关性。数值仿真和仿生模拟研究发现这些动态形变会影响发射声场分布和接收声场分布，为声场增加时变特征，编码更多传感信息，如非刚性形变运动能提高定向精度。
[0003]专利技术人发现，目前仿蝙蝠声呐装置大多都是静态的，即未考虑鼻叶和耳朵的动态形变，其中，声呐发射器通常未考虑鼻叶结构而直接使用超声换能器发射超声信号，回声接收器大多直接使用超声换能器或麦克风(阵列)接收回声信号，少数采用刚性仿生耳模型或简化挡板模型；而仿蝙蝠动态声呐装置较少，主要是由Rolf Mueller等人以马铁菊头蝠为原型设计的，主要模拟蝙蝠鼻叶开合运动和双耳同步非刚性运动，未考虑双耳刚性运动、交替运动及其与鼻叶运动模式的配合。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种仿蝙蝠动态声呐装置及使用方法，本专利技术可以综合模拟蝙蝠鼻叶的开合运动、双耳的同步或交替刚性旋转运动和非刚性形变运动、鼻叶和耳朵的组合运动，进而模仿蝙蝠动态发射超声信号和动态接收回声信号，从而更全面、完整地模拟蝙蝠声呐系统的动态结构特性。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提出了一种仿蝙蝠动态声呐装置，采用如下技术方案：
[0006]一种仿蝙蝠动态声呐装置，包括：
[0007]声呐发射装置，侧面设置有仿生鼻叶，用于模拟蝙蝠鼻叶运动并发射超声信号；所述仿生鼻叶中的下鼻叶上连接有第一驱动机构，上鼻叶上连接有第二驱动机构，鼻孔两侧叶瓣连接有第三驱动机构；
[0008]回声接收装置，固定在所述声呐发射装置上部；所述回声接收装置侧面设置有仿生耳，所述仿生耳与所述仿生鼻叶位于同一侧，用来模拟蝙蝠耳朵运动并接收回声信号；所述仿生耳底部连接有用于驱动仿生耳转动的第四驱动机构，所述仿生耳背侧面的上部连接有用于驱动仿生耳弯曲变形的第五驱动机构。
[0009]进一步的，所述第一驱动机构包括第一传动机构和第一步进电机，所述第一传动机构为曲柄摇杆机构，曲柄与所述仿生鼻叶的下鼻叶连接，摇杆与所述第一步进电机连接。
[0010]进一步的，所述第二驱动机构包括第二传动机构和第二步进电机，所述第二传动机构为曲柄摇杆机构，曲柄与所述仿生鼻叶的上鼻叶连接，摇杆与所述第二步进电机连接。
[0011]进一步的，所述第三驱动机构包括第三传动机构和第三步进电机，所述第三传动机构为多连杆机构，包括第一传动杆、第二传动杆、第三传动杆和滑块；所述第一传动杆在所述第三步进电机的正转和反转带动下使得滑块做往复直线运动，所述第二传动杆和所述第三传动杆将所述滑块的往复直线运动转换为往复摆动，仿生鼻叶鼻孔两侧叶瓣通过细钢丝与第二传动杆和第三传动杆连接。
[0012]进一步的，仿生耳包括第一仿生耳和第二仿生耳；所述回声接收装置包括分别安装在所述第一仿生耳和所述第二仿生耳底部的第一超声麦克风和第二超声麦克风，用来接收回声信号。
[0013]进一步的，仿生耳包括第一仿生耳和第二仿生耳，所述第四驱动机构包括第四步进电机和第五步进电机，分别与固定在所述第一仿生耳和所述第二仿生耳底部的安装轴连接，以实现所述第一仿生耳和所述第二仿生耳随安装轴一起旋转。
[0014]进一步的，所述第五驱动机构包括第六步进电机和齿轮齿条传动，齿轮齿条实现第一齿条推杆和第二齿条推杆的往复直线运动。
[0015]进一步的，所述第六步进电机的输出轴与半齿轮固定，半齿轮与齿条推杆啮合，齿条推杆的一端仿生耳背侧面的上部连接。
[0016]进一步的，所述第一齿条推杆和所述第二齿条推杆与仿生耳背侧面的上部连接，所述第一齿条推杆和所述第二齿条推杆之间可拆卸的连接有横杆。
[0017]为了实现上述目的，第二方面，本专利技术还提出了一种仿蝙蝠动态声呐装置使用方法，采用如下技术方案：
[0018]一种仿蝙蝠动态声呐装置使用方法，采用了如第一方面中所述的仿动态声呐装置，包括：
[0019]通过控制各个步进电机的运转状态实现仿生鼻叶和仿生耳不同的组合运动模式，实现动态声呐装置的不同工作模式；使用不同的工作模式对被测物体采集回声信号，建立不同鼻叶和耳朵组合运动模式下的回声数据库。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0021]1、本专利技术通过在仿生鼻叶和仿生耳上分别连接多个驱动机构以综合模拟蝙蝠鼻叶的开合运动、双耳的同步或交替刚性旋转运动和非刚性形变运动、鼻叶和耳朵的组合运动，进而模仿蝙蝠动态发射超声信号和动态接收回声信号，从而更全面、完整地模拟蝙蝠声呐系统的动态结构特性；
[0022]2、本专利技术利用不同仿生鼻叶
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耳朵组合运动模式下的仿蝙蝠动态声呐装置对被测物体采集回声信号，建立不同运动模式的回声数据库，有利于综合分析蝙蝠声呐系统动态结构特性对目标定位和识别等传感任务的影响。
附图说明
[0023]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
[0024]图1为本专利技术实施例1的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例1的发射装置示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例1的第三驱动机构；
[0027]图4为本专利技术实施例1的第三驱动机构实物局部参考图；
[0028]图5为本专利技术实施例1的回声接收装置示意图；
[0029]图6为本专利技术实施例2的原理图；
[0030]图7为本专利技术实施例2的计算机生成的超声信号；
[0031]图8为本专利技术实施例2的仿生鼻叶和耳朵均不运动时，左耳和右耳接收的回声信号及时频图；
[0032]图9为本专利技术实施例2的仿生鼻叶和耳朵均运动时，左耳和右耳接收的回声信号及时频图；
[0033]其中，1、声呐发射装置；11、第一步进电机；12、第一传动机构；13、仿生鼻叶；14、超声信号导波管；15、第二传动机构；16、第二步进电机；17、超声换能器；18、第三传动机构；19、第三步进电机；110、第一传动杆；111、第二传动杆；112、第三传动杆；113、滑块；2、回声接收装置；21、第四步进电机；22、第一超声麦克风；23、第一仿生耳；24、第一齿条推杆；25、横杆；26、第二超声麦克风；27、第二仿生耳；28、第五步进电机；29、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿蝙蝠动态声呐装置，其特征在于，包括：声呐发射装置，侧面设置有仿生鼻叶，用于模拟蝙蝠鼻叶运动并发射超声信号；所述仿生鼻叶中的下鼻叶上连接有第一驱动机构，上鼻叶上连接有第二驱动机构，鼻孔两侧叶瓣连接有第三驱动机构；回声接收装置，固定在所述声呐发射装置上部；所述回声接收装置侧面设置有仿生耳，所述仿生耳与所述仿生鼻叶位于同一侧，用来模拟蝙蝠耳朵运动并接收回声信号；所述仿生耳底部连接有用于驱动仿生耳转动的第四驱动机构，所述仿生耳背侧面的上部连接有用于驱动仿生耳弯曲变形的第五驱动机构。2.如权利要求1所述的一种仿蝙蝠动态声呐装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一传动机构和第一步进电机，所述第一传动机构为曲柄摇杆机构，曲柄与所述仿生鼻叶的下鼻叶连接，摇杆与所述第一步进电机连接。3.如权利要求1所述的一种仿蝙蝠动态声呐装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二传动机构和第二步进电机，所述第二传动机构为曲柄摇杆机构，曲柄与所述仿生鼻叶的上鼻叶连接，摇杆与所述第二步进电机连接。4.如权利要求1所述的一种仿蝙蝠动态声呐装置，其特征在于，所述第三驱动机构包括第三传动机构和第三步进电机，所述第三传动机构为多连杆机构，包括第一传动杆、第二传动杆、第三传动杆和滑块；所述第一传动杆在所述第三步进电机的正转和反转带动下使得滑块做往复直线运动，所述第二传动杆和所述第三传动杆将所述滑块的往复直线运动转换为往复摆动，仿生鼻叶鼻孔两侧叶瓣通过细钢丝与第二传动杆和第三传动杆连接。5.如权利要求1所述的一种仿蝙蝠动态声呐装置，其特征在于，仿生耳包括第一仿生耳和第二仿生耳；所述回声接收装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨璐慧，王亚雄，李浩铭，王万康，延海博，陈勇，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：