一种自动进行水气介质识别的触底传感器及方法技术

一种自动进行水气介质识别的触底传感器及方法，包括前后两个仓室，前后仓室之间有一条间隙；前后仓室内部分别安装发射和接收超声晶片，两种晶片分别位于上述间隙两侧，仓室内还有磁性接近开关和由微功耗单片机、超声检测模块、触底检测模块三部分组成的检测电路。其方法包括将传感器安装在坐底式设备的吊装机构上，利用磁力部件与磁性接近开关的距离变化检测是否坐底，利用空气和水中超声波的衰减差异检测是否入水。本发明专利技术采用超声检测和磁性开关相结合的测试方法，杜绝了调查船甲板上触底过程导致的误操作；采用微功耗单片机大大提高传感器输出信号的可靠性与稳定性；传感器输出的四种信号状态可以拓展应用到海洋测量仪器作业过程的判断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海洋测量通用
，具体涉及一种自动进行水气介质识别的触底传感器及方法。
技术介绍
很多海洋测量设备需要通过判别设备的触底过程来控制水下测量作业的启动。目前国内研发出多种类型的水下触底传感器，如专利201420466785.7(一种深水非接触式触发开关)、201420182678.1(一种液压支腿触底传感器)、201210434757.2(一种水下磁接近开关)、200510061926.2(一种深海磁性触发开关)等。这些水下触底传感器利用磁力部件(如磁铁)与开关元件的相对位置变化来实现触底过程的判别。但是，当采用这种触底传感器的设备停放在调查船甲板上时，由于处在与海底坐底时相仿的触底状态，因此可能会导致测量过程的启动，从而产生误操作。为了避免这种情况，以往多采用设备强行断电、或者将磁力部件和开关元件进行强制物理隔离的方式。这种方式不仅操作不便，而且容易对设备产生损害。为了解决这一问题，本专利技术提出了一种自动进行水气介质识别的触底传感器，能够有效识别设备在水下触底还是在甲板上停放，从而保证坐底式设备仅在水下触底时才触发测量过程，从而提高了测量的效率和可靠性。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种自动进行水气介质识别的触底传感器及方法，以克服现有技术的不足。一种自动进行水气介质识别的触底传感器，其特征在于包括由前、后两个仓室组成的耐压密封舱，所述前、后两个仓室以连接通道相互连接，且前、后两个仓室之间有一条间隙；所述前仓室前端设有前端盖，前端盖上安装水密连接器；所述前、后仓室内部分别安装发射超声晶片和接收超声晶片、或者分别安装接收超声晶片和发射超声晶片，且所述的发射超声晶片和接收超声晶片分别位于上述间隙的两侧，密封舱内设有磁性接近开关且该磁性接近开关紧贴舱壁内侧面安装，所述的发射超声晶片、接收超声晶片和磁性接近开关分别通过导线与位于前仓室内部的检测电路相连；所述检测电路的输出端与水密连接器相连，用于检测数据的输出；所述检测电路包括微功耗单片机、超声检测模块和触底检测模块三部分；所述超声检测模块由发射驱动电路、接收放大电路、信号整形电路和脉冲计数器组成；其中，发射驱动电路一端与发射超声晶片相连，另一端连接微功耗单片机；接收放大电路一端连接接收超声晶片，另一端依次经信号整形电路和脉冲计数器后，以并口数据线与微功耗单片机相连；所述触底检测模块包括连接有辅助保护电路的主开关回路，辅助保护电路的输出端直接与微功耗单片机相连。所述前端盖和后端盖与密封仓的连接处有O形圈，以保证仓体内的水密性。利用上述传感器在水、气介质中自动进行触底识别的方法，其特征在于包括以下步骤：1)将上述传感器安装在坐底式海洋测量设备的吊装机构上，并将该传感器与电源连接，在所述的坐底式海洋测量设备的顶部安装外部磁力部件，通过吊装机构将坐底式海洋测量设备吊装入水中，随着吊装机构的起吊或者释放，该外部磁力部件与磁性接近开关的距离发生从感应范围内向感应范围外的变化，或者相反的变化；2)在吊装过程中，当外部磁力部件进入磁性接近开关的感应范围时，所述触底检测模块输出高电平；当外部磁力部件离开磁性接近开关的感应范围时，触底检测模块输出为低电平，微功耗单片机通过检测输出端电平的高低，以实现触底的检测；并且将输出的低电平识别为0，即表示未触底，将输出的高电平识别为1，即表示触底；3)在吊装过程中，所述超声检测模块，按照如下步骤完成水气介质识别：微功耗单片机输出超声触发脉冲，通过发射驱动电路驱动后由发射超声晶片发射超声波；超声波透过前、后仓室两壁及间隙内的介质后，被接收超声晶片接收，接收的信号依次经由接收放大电路放大、经信号整形电路整形，再由脉冲计数器进行计数，最后通过并口数据线将计数结果送给微功耗单片机；由于空气和水中超声波的衰减差异很大，导致接收到的信号幅度也有显著差异，因此微功耗单片机根据脉冲计数结果来判断前、后仓室之间空隙中的介质是水还是空气，从而实现水气介质识别；当识别为水介质时，输出1，识别为空气介质时，输出0；4)所述微功耗单片机经过步骤2)和3)的水气介质识别和触底检测后，通过水密连接器得以向外输出四种信号状态：“00”：空气介质、未触底；“01”：空气介质、触底；“10”：水介质、未触底；“11”：水介质、触底；5)当信号状态为“11”时表明坐底式测量设备处于海底坐底状态。上述步骤3中，以10～40之间的任意整数作为脉冲数阈值，当微功耗单片机接收到的脉冲数大于该阈值时，将传感器所处的介质识别为水介质，当接收到的脉冲数小于该阈值时，将介质识别为空气介质。本专利技术的特点是：采用超声检测和磁性开关相结合的测试方法，用于坐底式测量设备的水下触底检测，检测准确率高，能够杜绝调查船甲板上触底过程导致的误操作；采用微功耗单片机，通过软件识别的方法可以大大提高传感器输出信号的可靠性与稳定性；传感器输出的四种信号状态可以拓展应用到海洋测量仪器作业过程的判断。附图说明图1.本专利技术的纵剖面示意图图2.本专利技术的密封仓本体自发射超声晶片或接收超声晶片出的横截面示意图图3.本专利技术的检测电路原理框图其中，1.密封仓本体2.前端盖3.后端盖4.水密连接器5.O形圈6.发射超声晶片7.接收超声晶片8.检测电路板9.磁性接近开关10.微功耗单片机11.超声检测模块12.触底检测模块13.发射驱动电路14.接收放大电路15.信号整形电路16.脉冲计数器17.并口数据线18.主开关回路19.辅助保护电路20.外部磁力部件具体实施方式如图1、2、3所示，一种自动进行水气介质识别的触底传感器，其特征在于包括由前、后两个仓室组成的耐压密封舱1，所述前、后两个仓室以连接通道相互连接，且前、后两个仓室之间有一条间隙；所述前仓室前端设有前端盖2，前端盖2上安装水密连接器4；所述前、后仓室内部分别安装发射超声晶片6和接收超声晶片7、或者分别安装接收超声晶片7和发射超声晶片6，且所述的发射超声晶片6和接收超声晶片7分别位于上述间隙的两侧，密封舱1内设有磁性接近开关9且该磁性接近开关9紧贴舱壁内侧面安装，所述的发射超声晶片6、接收超声晶片7和磁性接近开关9分别通过导线与位于前仓室内部的检测电路8相连；所述检测电路8的输出端与水密连接器4相连，用于检测数据的输出；所述检测电路8包括微功耗单片机10、超声检测模块11和触底检测模块12三部分；所述超声检测模块11由发射驱动电路13、接收放大电路14、信号整形电路15和脉冲计数器16组成；其中，发射驱动电路13一端与发射超声晶片6相连，另一端连接微功耗单片机10；接收放大电路14一端连接接收超声晶片7，另一端依次经信号整形电路15和脉冲计数器16后，以并口数据线17与微功耗单片机10相连；所述触底检测模块12包括连接有辅助保护电路19的主开关回路18，辅助保护电路19的输出端直接与微功耗单片机10相连。如图1，所述前端盖2和后端盖3与密封仓的连接处有O形圈5，以保证仓体内的水密性。利用上述传感器在水、气介质中自动进行触底识别的方法，其特征在于包括以下步骤：1)将上述传感器安装在坐底式海洋测量设备的吊装机构上，并将该传感器与电源连接，在所述的坐底式海洋测量设备的顶部安装外部磁力部件20(如磁铁)，通过吊装机构将坐底式海洋测量设备吊装入水中，随着吊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动进行水气介质识别的触底传感器，其特征在于包括由前、后两个仓室组成的耐压密封舱(1)，所述前、后两个仓室以连接通道相互连接，且前、后两个仓室之间有一条间隙；所述前仓室前端设有前端盖(2)，前端盖(2)上安装水密连接器(4)；所述前、后仓室内部分别安装发射超声晶片(6)和接收超声晶片(7)、或者分别安装接收超声晶片(7)和发射超声晶片(6)，且所述的发射超声晶片(6)和接收超声晶片(7)分别位于上述间隙的两侧，密封舱(1)内设有磁性接近开关(9)且该磁性接近开关(9)紧贴舱壁内侧面安装，所述的发射超声晶片(6)、接收超声晶片(7)和磁性接近开关(9)分别通过导线与位于前仓室内部的检测电路(8)相连；所述检测电路(8)的输出端与水密连接器(4)相连，用于检测数据的输出；所述检测电路(8)包括微功耗单片机(10)、超声检测模块(11)和触底检测模块(12)三部分；所述超声检测模块(11)由发射驱动电路(13)、接收放大电路(14)、信号整形电路(15)和脉冲计数器(16)组成；其中，发射驱动电路(13)一端与发射超声晶片(6)相连，另一端连接微功耗单片机(10)；接收放大电路(14)一端连接接收超声晶片(7)，另一端依次经信号整形电路(15)和脉冲计数器(16)后，以并口数据线(17)与微功耗单片机(10)相连；所述触底检测模块(12)包括连接有辅助保护电路(19)的主开关回路(18)，辅助保护电路(19)的输出端直接与微功耗单片机(10)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种自动进行水气介质识别的触底传感器，其特征在于包括由前、后两个仓室组成的耐压密封舱(1)，所述前、后两个仓室以连接通道相互连接，且前、后两个仓室之间有一条间隙；所述前仓室前端设有前端盖(2)，前端盖(2)上安装水密连接器(4)；所述前、后仓室内部分别安装发射超声晶片(6)和接收超声晶片(7)、或者分别安装接收超声晶片(7)和发射超声晶片(6)，且所述的发射超声晶片(6)和接收超声晶片(7)分别位于上述间隙的两侧，密封舱(1)内设有磁性接近开关(9)且该磁性接近开关(9)紧贴舱壁内侧面安装，所述的发射超声晶片(6)、接收超声晶片(7)和磁性接近开关(9)分别通过导线与位于前仓室内部的检测电路(8)相连；所述检测电路(8)的输出端与水密连接器(4)相连，用于检测数据的输出；所述检测电路(8)包括微功耗单片机(10)、超声检测模块(11)和触底检测模块(12)三部分；所述超声检测模块(11)由发射驱动电路(13)、接收放大电路(14)、信号整形电路(15)和脉冲计数器(16)组成；其中，发射驱动电路(13)一端与发射超声晶片(6)相连，另一端连接微功耗单片机(10)；接收放大电路(14)一端连接接收超声晶片(7)，另一端依次经信号整形电路(15)和脉冲计数器(16)后，以并口数据线(17)与微功耗单片机(10)相连；所述触底检测模块(12)包括连接有辅助保护电路(19)的主开关回路(18)，辅助保护电路(19)的输出端直接与微功耗单片机(10)相连。2.如权利要求1所述的自动进行水气介质识别的触底传感器，其特征在于所述前端盖(2)和后端盖(3)与密封仓的连接处有O形圈(5)，以保证仓体内的水密性。3.利用上述传感器在水、气介质中自动进行触底识别的方法，其特征在于包括以下步骤：1)将上述传感器安装在坐底式海洋测量设备的吊装机构上，并将该传感器与电源连接，在所述的坐底式海洋测量设备的顶部安装外部磁力部件(20)，通过吊装机构将坐底式海洋测量设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁军汀，李官保，刘敬喜，卢杰，刘保华，韩国忠，祁国梁，阚光明，季念迎，吕斌，
申请(专利权)人：同济大学，国家海洋局第一海洋研究所，山东拓普液压气动有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31