识别资源的阵列式主动电场传感器及其探测方法技术

本发明专利技术公开了识别资源的阵列式主动电场传感器及其探测方法，涉及水下探测技术领域。该识别资源的阵列式主动电场传感器包括亚克力板，所述亚克力板上设置有传感器，所述传感器阵列分布在亚克力板上，阵列分布的传感器组成阵列式主动电场传感器，所述传感器包括发射极和接收极，所述亚克力板上设置有供发射极和接收极安装的安装槽，所述发射极设置有八行，每行十一个，所述接收极设置有四行，每行设置有六个，每个电极长度宽度、形状、材质相同。本发明专利技术利用主动电场技术能够在恶劣环境下提供新的检测方案，通过阵列中的多个传感器同时工作，可以提供丰富的数据和更准确的定位信息，同时根据每个传感器得到的扰动势大小可以判断水下资源的材料信息。断水下资源的材料信息。断水下资源的材料信息。

【技术实现步骤摘要】
识别资源的阵列式主动电场传感器及其探测方法


[0001]本专利技术涉及水下探测
，尤其涉及识别资源的阵列式主动电场传感器及其探测方法。

技术介绍

[0002]弱电鱼的水下主动电场探测定位技术在仿生学领域引起了广泛的研究兴趣。自上世纪五十年代以来，生物学研究者对弱电鱼的主动电场探测现象进行了一系列的研究。早在1958年，Machin和Lissmann等人通过对魔鬼鱼的研究，建立了弱电鱼主动电场探测定位系统的数学模型，并进行了实验验证。随后的几十年里，研究者们在这个基础上继续深入研究，探索了弱电鱼的主动电场定位能力和电场信息感知能力。
[0003]经检索，申请(专利)号：CN201010242501.2的专利公开了水下主动电场成像装置，其主动电场传感器有一对发射极，多对接收极。提供一种水下航行器能够在浑浊水体中反映目标物体几何特征的成像装置。
[0004]上述专利在使用时还存在以下问题：1、发射极过少离得太远，接收极接收到的电势之间的差值很小，无法很好的获得电势差的信息。
[0005]2、仅仅只是利用了主动电场进行成像，将物体的形状大致的描述出来，并没有对物体的材料进行分析。
[0006]经检索，申请(专利)号：CN201910555953.7的专利公开了一种基于频域的水下物体探测形状的方法及装置，通过水下主动电场从同一方向的不同位置对物体进行多次探测，对采集到的电场信息进行处理得出物体同一方向的不同位置上的转折频率，进而处理判断出物体单方向上的形状。
[0007]但上述专利在使用时只是利用了频域的信息去判断物体的形状，但是没有判断出物体材料。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供识别资源的阵列式主动电场传感器及其探测方法，解决了上述
技术介绍
中提出的技术问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：识别资源的阵列式主动电场传感器包括亚克力板，所述亚克力板上设置有传感器，所述传感器阵列分布在亚克力板上，阵列分布的传感器组成阵列式主动电场传感器，所述传感器包括发射极和接收极，所述亚克力板上设置有供发射极和接收极安装的安装槽。
[0010]优选地，所述发射极设置有八行，每行十一个，所述接收极设置有四行，每行设置有六个。
[0011]优选地，每个电极长度宽度、形状、材质相同，所述发射极和接收极采用稳定性好、导电性好且耐腐蚀的材料制成。
[0012]优选地，所述亚克力板上安装的发射极和接收极露出来的长度保持一致。
[0013]优选地，其中同一行的两个相邻的发射极接互补(即相位相差180
°
)但是幅值等其他完全一样的方波。
[0014]一种识别资源的阵列式主动电场传感器探测方法，包括如下步骤：
[0015]S1、频率测试：测试时，使用corexy结构固定住单传感器，控制步进电机使整体进行15cm*16cm的扫描式运动，即先扫完x的15cm，然后y往前走1cm，然后x往回走15cm，y再往前走1cm，如此重复8轮，返回接收端接受电势的同时返回位置信息，最后改变频率不断进行绘图；
[0016]S2、最终可以得到数据图，根据最大扰动势(即在传感器下方无被测物时的电势差与下方有被测物时的电势差的差值的最大值)大小可以看出从10hz到50hz效果逐渐变好，50
‑
1000hz效果变化不明显，最终选择50
‑
1000hz的频率；
[0017]S3、接收极接收数据选择使用单片机自带的ADC进行采集，由于其数量足够多，可以使用较小的PCB板进行采集，符合机器人实际装机时空间的需求；接收极接收到数据时，并不直接返回，需要进行相邻接收极之间的差分，再把差分数据返回，同时返回位置信息；
[0018]S4、机器人下水，下水后需要先确认底下和周围没有别的东西，然后进行各个相邻接收极之间的差分处理，并返回位置信息，得到一个基准的电势差分矩阵X；
[0019]S5、机器人进行移动，并不断生成新的电势差分矩阵Xn；
[0020]S6、接着将新生成的电势差分矩阵Xn与基准电势差分矩阵X进行差分得到新的矩阵Yn，根据Yn中各个数值的大小判断是否有被测物在周围，或者确认有被测物在周围后，确认是什么被测物以及大小，与机器人相对位置等信息。
[0021]与相关技术相比较，本专利技术提供的识别资源的阵列式主动电场传感器及其探测方法具有如下有益效果：
[0022]1、高效的水下资源探测：传统的声纳传感器只能检测水下资源的形状，而无法检测其材料。摄像头在浑水、弱光或无光环境下也无法进行资源探测。相比之下，本专利技术利用主动电场技术能够在恶劣环境下提供新的检测方案。通过阵列中的多个传感器同时工作，可以提供丰富的数据和更准确的定位信息，同时根据每个传感器得到的扰动势大小可以判断水下资源的材料信息。
[0023]2、全面的资源识别能力：本专利技术利用主动电场传感器可以识别水下资源的材料和形状。传感器通过产生激励电场并接收反馈信号，可以根据不同材料对电场的扰动程度判断水下资源的种类和大小。这种综合的资源识别能力使得本专利技术在水下资源勘探和开发中具有重要的应用潜力。
[0024]3、经济实用：与其他水下资源探测技术相比，本专利技术的主动电场技术造价极其便宜。主动电场传感器所需的材料成本较低，并且可以采用现有的电子元件进行制造。这使得本专利技术在资源勘探和开发领域具有经济实用性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的传感器图；
[0026]图2为本专利技术的布局图；
[0027]图3为本专利技术的鱼电场分析图；
[0028]图4为本专利技术的corexy结构图；
[0029]图5为本专利技术的10hz结构示意图；
[0030]图6为本专利技术的20hz结构示意图；
[0031]图7为本专利技术的50hz结构示意图；
[0032]图8为本专利技术的100hz结构示意图；
[0033]图9为本专利技术的200hz结构示意图；
[0034]图10为本专利技术的500hz结构示意图；
[0035]图11为本专利技术的1000hz结构示意图；
[0036]图12为本专利技术的整体工作流程图；
[0037]图13为本专利技术的石墨、亚克力同时识别图；
[0038]图14为本专利技术的探测金属类物体工作流程图。
[0039]图中：1、亚克力板；2、传感器；201、发射极；202、接收极。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]实施例一：
[0042]请参阅图1
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图2，本专利技术提供一种技术方案：识别资源的阵列式主动电场传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.识别资源的阵列式主动电场传感器，包括亚克力板(1)，其特征在于：所述亚克力板(1)上设置有传感器(2)，所述传感器(2)阵列分布在亚克力板(1)上，阵列分布的传感器(2)组成阵列式主动电场传感器，所述传感器(2)包括发射极(201)和接收极(202)，所述亚克力板(1)上设置有供发射极(201)和接收极(202)安装的安装槽。2.根据权利要求1所述的识别资源的阵列式主动电场传感器，其特征在于：所述发射极(201)设置有八行，每行十一个，所述接收极(202)设置有四行，每行设置有六个。3.根据权利要求1所述的识别资源的阵列式主动电场传感器，其特征在于：每个电极长度宽度、形状、材质相同，所述发射极(201)和接收极(202)采用稳定性好、导电性好且耐腐蚀的材料制成。4.根据权利要求1所述的识别资源的阵列式主动电场传感器，其特征在于：所述亚克力板(1)上安装的发射极(201)和接收极(202)露出来的长度保持一致。5.根据权利要求1所述的识别资源的阵列式主动电场传感器，其特征在于：其中同一行的两个相邻的发射极(201)接互补(即相位相差180
°
)但是幅值等完全一样的方波。6.一种根据权利要求1
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5任一所述的识别资源的阵列式主动电场传感器探测方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、频率测试：测试时，使用cor...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱钰涵，刘金伟，徐舒畅，徐洋，张珂源，宋大雷，贺同福，段仕英，王泽昊，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：