CN104297795B - 一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置及方法；本发明的实验装置由飞机黑匣子信标模拟发射组件(301)和飞机黑匣子信标阻抗分析探测组件(302)组成。本发明针对飞机黑匣子的信标落水后可发出超声信号的特点，设计了一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置及方法，通过阻抗分析对对喇叭形接收器37.5KHz附近的频率进行扫描，利用扫频信号与压电阻抗对喇叭形接收器接收到的37.5KHz信号的共振原理，可完成对超声信标的搜索，短时间内可发现超声信标，大大提高了搜索效率，该实验装置已完成实验室试验，得到了很好的实验效果，实验表明，该种实验装置及方法，完全可以用于飞机坠落海水后的飞机黑匣子探测。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置及方法，尤其涉及飞机黑匣子探测技术领域。
背景技术
对水下目标声源进行探测、搜寻和定位时，一般需设置声基阵，根据系统定位基线的长度的不同，可分为长基线阵、短基线阵和超短基线阵。这些系统的共同特点是基线较长，超短基线的长度也接近10米，需要较大的操作平台，且作用距离短，信号处理的接收设备复杂。
文献《便携式水下声信标探测定位设备技术》，介绍了便携式声信标探测定位设备的组成及工作原理，采用混频技术对37.5KHz的信号进行放大与识别。
上述方法采用基本技术是对飞机黑匣子信标落水后发出的37.5KHz超声信号进行直接或间接地放大，由于在放大37.5KHz信号的同时，也会将其它信号放大，导致经常会出现误判的情况。
发明内容
本发明根据实际应用需求，针对海洋动物发声的频率均不在37.5KHz附近，而飞机黑匣子的信标落水后会发出37.5KHz超声信号的特点，设计了一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置及方法，通过阻抗分析对对喇叭形接收器37.5KHz附近的频率进行扫描，利用扫频信号与压电阻抗对喇叭形接收器接收到的37.5KHz信号的共振原理，可完成对超声信标的搜索，短时间内可发现超声信标，完成对超声信标的定位，大大提高了搜索效率，该实验装置已完成实验室试验，得到了很好的实验效果，实验表明，该种实验装置及方法，完全可以用于飞机坠落海水后的飞机黑匣子探测。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置由飞机黑匣子信标模拟发射组件(301)和飞机黑匣子信标阻抗分析探测组件(302)组成。
飞机黑匣子信标模拟发射组件(301)由喇叭型信号发射载体(2)、信号发生器(4)、位置调节棒2(6)、实验容器中的介质(7)、实验容器(8)、导线a(91)、导线b(92)、压电陶瓷片2(11)、导电银胶1(14)、径向橡胶圈1(15)、支架1(16)、紧固螺钉1(17)、径向橡胶圈3(22)组成。试验时，打开信号发生器(4)，把信号发生器(4)的频率调到37.5KHz，这样，压电陶瓷片2(11)在37.5KHz信号的激励下，带动喇叭型信号发射载体(2)振动，模拟飞机黑匣子信标所发出的37.5KHz信号。
飞机黑匣子信标阻抗分析探测组件(302)由喇叭型信号接收载体(1)、阻抗分析仪(3)、位置调节棒1(5)、实验容器中的介质(7)、实验容器(8)、导线c(93)、导线d(94)、压电陶瓷片1(10)、导电银胶2(18)、径向橡胶圈2(19)、支架2(20)、紧固螺钉2(21)、径向橡胶圈4(24)组成。试验时，打开阻抗分析仪(3)，用阻抗分析仪(3)对压电陶瓷片1(10)进行37.4KHz～37.6KHz频段的扫频，由于压电陶瓷片1(10)是粘贴在喇叭型信号接收载体(1)上的，喇叭型信号接收载体(1)通过对水介质传过来的37.5KHz信号进行放大，同时，利用阻抗分析仪实验的压电阻抗值有类似于同频共振的特点，能及时发现压电陶瓷片1(10)的阻抗值在37.5KHz处有明显变化，从而发现模拟飞机黑匣子所发出的37.5KHz信号。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
飞机黑匣子信标模拟发射组件(301)模拟了飞机黑匣子信标落水后发出的超声37.5KHz信号。在试验时，打开信号发生器(4)，把信号发生器(4)的频率调到37.5KHz，这样，压电陶瓷片2(11)在37.5KHz信号的激励下，带动喇叭型信号发射载体(2)振动，模拟飞机黑匣子信标落水后所发出的37.5KHz信号。
飞机黑匣子信标阻抗分析探测组件(302)能发现飞机黑匣子信标模拟发射组件(301)发出的37.5KHz信号。试验时，打开阻抗分析仪(3)，用阻抗分析仪(3)对压电陶瓷片1(10)进行37.4KHz～37.6KHz频段的扫频，由于压电陶瓷片1(10)是粘贴在喇叭型信号接收载体(1)上的，喇叭型信号接收载体(1)通过对水介质传过来的37.5KHz信号进行放大，同时，利用阻抗分析仪实验的压电阻抗值有类似于同频共振的特点，能及时发现压电陶瓷片1(10)的阻抗值在37.5KHz处有明显变化，从而发现模拟飞机黑匣子所发出的37.5KHz信号。
如图4所示，60号曲线是黑匣子信标模拟发射组件(301)没有工作时，阻抗分析探测组件(302)所测得的曲线；61号曲线是黑匣子信标模拟发射组件(301)在水中发射37.5kHz超声波时，阻抗分析探测组件(302)所测得的曲线；由图4可以看出，当黑匣子信标模拟发射组件(301)在水中发射37.5kHz超声波时，阻抗分析探测组件(302)所测得的曲线与黑匣子信标模拟发射组件(301)没有工作时，阻抗分析探测组件(302)所测得的曲线有明显的区别，由此可以判定黑匣子信标模拟发射组件(301)在搜索范围内。
故本发明既能模拟了飞机黑匣子信标落水后发出的超声37.5KHz信号，又能通过飞机黑匣子信标阻抗分析探测组件(302)能发现飞机黑匣子信标模拟发射组件(301)发出的37.5KHz信号。本发明为飞机黑匣子探测仪的设计提供了实验依据，同时也为用阻抗分析方法探测其它潜体提供了实验装置及方法。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。
图1是本发明的工作原理图。
图2是本发明的飞机黑匣子信标模拟发射组件的爆炸图。
图3是本发明的阻抗分析探测组件组件爆炸图。
图4是本发明的实验结果图。
在图1、图2、图3、图4、中，如图所示：1.喇叭型信号接收载体、2.喇叭型信号发射载体、3.阻抗分析仪、4.信号发生器、5.位置调节棒1、6.位置调节棒2、7.实验容器中的介质、8.实验容器、91.导线a、92.导线b、93.导线c、94.导线d、10、压电陶瓷片1、11.压电陶瓷片2、12.接收载体孔、13.发射载体孔、14.导电银胶1、15.径向橡胶圈1、16.支架1、17.紧固螺钉1、18.导电银胶2、19.径向橡胶圈2、20.支架2、21.紧固螺钉2、22.径向橡胶圈3、23.支架孔1(23)、24.径向橡胶圈4、25.支架孔2、26.支架内孔1、27.支架内孔2、28.径向橡胶圈5、29.径向橡胶圈6。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置由飞机黑匣子信标模拟发射组件(301)和飞机黑匣子信标阻抗分析探测组件(302)组成。
所述的黑匣子信标模拟发射组件(301)由喇叭型信号发射载体(2)、信号发生器(4)、位置调节棒2(6)、实验容器中的水介质(7)、实验容器(8)、导线a(91)、导线b(92)、压电陶瓷片2(11)、导电银胶1(14)、径向橡胶圈1(15)、支架1(16)、紧固螺钉1(17)、径向橡胶圈3(22)组成；喇叭型信号发射载体(2)上开有发射载体孔(13)，支架1(16)上开有支架孔1(23)和支架内孔1(26)；支架1(16)的下端卡在喇叭型信号发射载体(2)上，并通过紧固螺钉1(17)加以固定，支架1(16)的上端滑装在位置调节棒2(6)上；径向橡胶圈1(15)安装在发射载体孔(13)上，径向橡胶圈5(28)安装在支架内孔1(26)上，径向橡胶圈3(22)安装在支架孔1(23)上；导线a(91)的一端焊接在压电陶瓷片2(11)的正极上，导线a(91)的另一端分别穿过径向橡胶圈1(15)的内孔、径向橡胶圈5(28)的内孔、径向橡胶圈3(22)的内孔，与信号发生器(4)的正极相连接；导线b(92)的一端焊接在压电陶瓷片2(11)的负极上，导线b(92)的另一端分别穿过径向橡胶圈1(15)的内孔、径向橡胶圈5(28)的内孔、径向橡胶圈3(22)的内孔，与信号发生器(4)的负极相连接；
所述的阻抗分析探测组件(302)由喇叭型信号接收载体(1)、阻抗分析仪(3)、位置调节棒1(5)、实验容器中的水介质(7)、实验容器(8)、导线c(93)、导线d(94)、压电陶瓷片1(10)、导电银胶2(18)、径向橡胶圈2(19)、支架2(20)、紧固螺钉2(21)、径向橡胶圈4(24)组成；喇叭型信号接收载体(1)上开有接收载体孔(12)，支架2(20)上开有支架孔2(25)和支架内孔2(27)；支架2(20)的下端是卡在喇叭型信号接收载体(1)上，并通过紧固螺钉2(21)加以固定，支架2(20)的上端滑装在位置调节棒1(5)上；径向橡胶圈2(19)安装在接收载体孔(12)上，径向橡胶圈4(24)安装在支架孔2(25)上，径向橡胶圈6(29)是安装在支架内孔2(27)上的；导线c(93)的一端焊接在压电陶瓷片1(10)的正极上，导线c(93)的另一端穿过径向橡胶圈2(19)的内孔、径向橡胶圈6(29)的内孔、径向橡胶圈4(24)的内孔，与阻抗分析仪(3)的正极相连接；导线d(94)的一端,焊接在压电陶瓷片1(10)的负极上，导线d(94)的另一端穿过径向橡胶圈2(19)的内孔、径向橡胶圈6(29)的内孔、径向橡胶圈4(24)的内孔，与阻抗分析仪(3)的负极相连接。
所述的实验装置的喇叭型信号发射载体(2)的材料为抗腐蚀材料铌钽合金。
所述的实验装置的喇叭型信号接收载体(1)的材料为抗腐蚀材料铌钽合金。
如图1、2、3、4所示，一种基于阻抗分析的黑匣子探测的实验方法，该实验方法的实验装置由飞机黑匣子信标模拟发射组件(301)和飞机黑匣子信标阻抗分析探测组件(302)组成。
所述的实验装置由黑匣子信标模拟发射组件(301)和阻抗分析探测组件(302)组成；黑匣子信标模拟发射组件(301)由喇叭型信号发射载体(2)、信号发生器(4)、位置调节棒(6)、实验容器中的水介质(7)、实验容器(8)、导线a(91)、导线b(92)、压电陶瓷片2(11)、导电银胶(14)、径向橡胶圈(15)、支架1(16)、紧固螺钉(17)、径向橡胶圈(22)组成；喇叭型信号发射载体(2)上开有发射载体孔(13)，支架1(16)上开有支架孔(23)和支架内孔(26)；支架1(16)的下端是卡在喇叭型信号发射载体(2)上，并通过紧固螺钉(17)加以固定，支架1(16)的上端滑装在位置调节棒2(6)上；径向橡胶圈1(15)是安装在发射载体孔(13)上的，径向橡胶圈5(28)是安装在支架内孔1(26)上的，径向橡胶圈3(22)是安装在支架孔1(23)上的；导线a(91)的一端是焊接在压电陶瓷片2(11)的正极上，导线a(91)的另一端是穿过径向橡胶圈1(15)的内孔、径向橡胶圈5(28)的内孔、径向橡胶圈3(22)的内孔，与信号发生器(4)的正极相连接；导线b(92)的一端是焊接在压电陶瓷片2(11)的负极上，导线b(92)的另一端是穿过径向橡胶圈1(15)的内孔、径向橡胶圈5(28)的内孔、径向橡胶圈3(22)的内孔，与信号发生器(4)的负极相连接，其特征在于：试验时，打开信号发生器(4)，把信号发生器(4)的频率调到37.5KHz，使得压电陶瓷片2(11)在37.5KHz信号的激励下，带动在水介质中的喇叭型信号发射载体(2)振动，并把37.5KHz超声信号传给水介质，从而模拟飞机黑匣子信标落水后所发出的37.5KHz信号；所述的阻抗分析探测组件(302)由喇叭型信号接收载体(1)、阻抗分析仪(3)、位置调节棒1(5)、实验容器中的水介质(7)、实验容器(8)、导线c(93)、导线d(94)、压电陶瓷片1(10)、导电银胶2(18)、径向橡胶圈2(19)、支架2(20)、紧固螺钉2(21)、径向橡胶圈4(24)组成；喇叭型信号接收载体(1)上开有接收载体孔(12)，支架2(20)上开有支架孔2(25)和支架内孔2(27)；支架2(20)的下端是卡在喇叭型信号接收载体(1)上，并通过紧固螺钉2(21)加以固定，支架2(20)的上端滑装在位置调节棒1(5)上；径向橡胶圈2(19)是安装在接收载体孔(12)上的，径向橡胶圈4(24)是安装在支架孔2(25)上的，径向橡胶圈6(29)是安装在支架内孔2(27)上的；导线c(93)的一端是焊接在压电陶瓷片1(10)的正极上，导线c(93)的另一端是穿过径向橡胶圈2(19)的内孔、径向橡胶圈6(29)的内孔、径向橡胶圈4(24)的内孔，与阻抗分析仪(3)的正极相连接；导线d(94)的一端是焊接在压电陶瓷片1(10)的负极上，导线d(94)的另一端是穿过径向橡胶圈2(19)的内孔、径向橡胶圈6(29)的内孔、径向橡胶圈4(24)的内孔，与阻抗分析仪(3)的负极相连接；试验时，打开阻抗分析仪(3)，用阻抗分析仪(3)对压电陶瓷片1(10)进行37.4KHz～37.6KHz频段的扫频，由于压电陶瓷片1(10)是粘贴在喇叭型信号接收载体(1)上的，喇叭型信号接收载体(1)通过对水介质传过来的37.5KHz信号进行放大，同时，利用阻抗分析仪实验的压电阻抗值有类似于同频共振的特性，及时地发现压电陶瓷片1(10)的阻抗值在37.5KHz处的图形变化(如图4)，从而发现模拟黑匣子在水中所发出的37.5KHz信号，进而发现黑匣子信标模拟发射组件(301)。
所述的一种基于阻抗分析的黑匣子探测实验装置的实验方法的喇叭型信号发射载体(2)的材料为抗腐蚀材料铌钽合金。
所述的一种基于阻抗分析的黑匣子探测实验装置的实验方法的喇叭型信号接收载体(1)的材料为抗腐蚀材料铌钽合金。
Claims (6)
1.一种基于阻抗分析的黑匣子探测实验装置，该实验装置由黑匣子信标模拟发射组件(301)和阻抗分析探测组件(302)组成，其特征在于：黑匣子信标模拟发射组件(301)由喇叭型信号发射载体(2)、信号发生器(4)、位置调节棒2(6)、实验容器中的水介质(7)、实验容器(8)、导线a(91)、导线b(92)、压电陶瓷片2(11)、导电银胶1(14)、径向橡胶圈1(15)、支架1(16)、紧固螺钉1(17)、径向橡胶圈3(22)组成；喇叭型信号发射载体(2)上开有发射载体孔(13)，支架1(16)上开有支架孔1(23)和支架内孔1(26)；支架1(16)的下端卡在喇叭型信号发射载体(2)上，并通过紧固螺钉1(17)加以固定，支架1(16)的上端滑装在位置调节棒2(6)上；径向橡胶圈1(15)安装在发射载体孔(13)上，径向橡胶圈5(28)安装在支架内孔1(26)上，径向橡胶圈3(22)安装在支架孔1(23)上；导线a(91)的一端焊接在压电陶瓷片2(11)的正极上，导线a(91)的另一端分别穿过径向橡胶圈1(15)的内孔、径向橡胶圈5(28)的内孔、径向橡胶圈3(22)的内孔，与信号发生器(4)的正极相连接；导线b(92)的一端焊接在压电陶瓷片2(11)的负极上，导线b(92)的另一端分别穿过径向橡胶圈1(15)的内孔、径向橡胶圈5(28)的内孔、径向橡胶圈3(22)的内孔，与信号发生器(4)的负极相连接；阻抗分析探测组件(302)由喇叭型信号接收载体(1)、阻抗分析仪(3)、位置调节棒1(5)、实验容器中的水介质(7)、实验容器(8)、导线c(93)、导线d(94)、压电陶瓷片1(10)、导电银胶2(18)、径向橡胶圈2(19)、支架2(20)、紧固螺钉2(21)、径向橡胶圈4(24)组成；喇叭型信号接收载体(1)上开有接收载体孔(12)，支架2(20)上开有支架孔2(25)和支架内孔2(27)；支架2(20)的下端是卡在喇叭型信号接收载体(1)上，并通过紧固螺钉2(21)加以固定，支架2(20)的上端滑装在位置调节棒1(5)上；径向橡胶圈2(19)安装在接收载体孔(12)上，径向橡胶圈4(24)安装在支架孔2(25)上，径向橡胶圈6(29)是安装在支架内孔2(27)上的；导线c(93)的一端焊接在压电陶瓷片1(10)的正极上，导线c(93)的另一端穿过径向橡胶圈2(19)的内孔、径向橡胶圈6(29)的内孔、径向橡胶圈4(24)的内孔，与阻抗分析仪(3)的正极相连接；导线d(94)的一端，焊接在压电陶瓷片1(10)的负极上，导线d(94)的另一端穿过径向橡胶圈2(19)的内孔、径向橡胶圈6(29)的内孔、径向橡胶圈4(24)的内孔，与阻抗分析仪(3)的负极相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的黑匣子探测实验装置，其特征在于：喇叭型信号发射载体(2)的材料为抗腐蚀材料铌钽合金。
3.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的黑匣子探测实验装置，其特征在于：喇叭型信号接收载体(1)的材料为抗腐蚀材料铌钽合金。
4.一种基于阻抗分析的黑匣子探测的实验方法，该实验方法的实验装置由黑匣子信标模拟发射组件(301)和阻抗分析探测组件(302)组成；黑匣子信标模拟发射组件(301)由喇叭型信号发射载体(2)、信号发生器(4)、位置调节棒(6)、实验容器中的水介质(7)、实验容器(8)、导线a(91)、导线b(92)、压电陶瓷片2(11)、导电银胶(14)、径向橡胶圈(15)、支架(16)、紧固螺钉(17)、径向橡胶圈(22)组成；喇叭型信号发射载体(2)上开有发射载体孔(13)，支架(16)上开有支架孔(23)和支架内孔(26)；支架(16)的下端是卡在喇叭型信号发射载体(2)上，并通过紧固螺钉(17)加以固定，支架(16)的上端滑装在位置调节棒2(6)上；径向橡胶圈1(15)是安装在发射载体孔(13)上的，径向橡胶圈5(28)是安装在支架内孔1(26)上的，径向橡胶圈3(22)是安装在支架孔1(23)上的；导线a(91)的一端是焊接在压电陶瓷片2(11)的正极上，导线a(91)的另一端是穿过径向橡胶圈1(15)的内孔、径向橡胶圈5(28)的内孔、径向橡胶圈3(22)的内孔，与信号发生器(4)的正极相连接；导线b(92)的一端是焊接在压电陶瓷片2(11)的负极上，导线b(92)的另一端是穿过径向橡胶圈1(15)的内孔、径向橡胶圈5(28)的内孔、径向橡胶圈3(22)的内孔，与信号发生器(4)的负极相连接，其特征在于：试验时，打开信号发生器(4)，把信号发生器(4)的频率调到37.5KHz，使得压电陶瓷片2(11)在37.5KHz信号的激励下，带动在水介质中的喇叭型信号发射载体(2)振动，并把37.5KHz超声信号传给水介质，从而模拟飞机黑匣子信标落水后所发出的37.5KHz信号；阻抗分析探测组件(302)由喇叭型信号接收载体(1)、阻抗分析仪(3)、位置调节棒1(5)、实验容器中的水介质(7)、实验容器(8)、导线c(93)、导线d(94)、压电陶瓷片1(10)、导电银胶2(18)、径向橡胶圈2(19)、支架2(20)、紧固螺钉2(21)、径向橡胶圈4(24)组成；喇叭型信号接收载体(1)上开有接收载体孔(12)，支架2(20)上开有支架孔2(25)和支架内孔2(27)；支架2(20)的下端是卡在喇叭型信号接收载体(1)上，并通过紧固螺钉2(21)加以固定，支架2(20)的上端滑装在位置调节棒1(5)上；径向橡胶圈2(19)是安装在接收载体孔(12)上的，径向橡胶圈4(24)是安装在支架孔2(25)上的，径向橡胶圈6(29)是安装在支架内孔2(27)上的；导线c(93)的一端是焊接在压电陶瓷片1(10)的正极上，导线c(93)的另一端是穿过径向橡胶圈2(19)的内孔、径向橡胶圈6(29)的内孔、径向橡胶圈4(24)的内孔，与阻抗分析仪(3)的正极相连接；导线d(94)的一端是焊接在压电陶瓷片1(10)的负极上，导线d(94)的另一端是穿过径向橡胶圈2(19)的内孔、径向橡胶圈6(29)的内孔、径向橡胶圈4(24)的内孔，与阻抗分析仪(3)的负极相连接；试验时，打开阻抗分析仪(3)，用阻抗分析仪(3)对压电陶瓷片1(10)进行37.4KHz～37.6KHz频段的扫频，由于压电陶瓷片1(10)是粘贴在喇叭型信号接收载体(1)上的，喇叭型信号接收载体(1)通过对水介质传过来的37.5KHz信号进行放大，同时，利用阻抗分析仪实验的压电阻抗值有类似于同频共振的特性，及时地发现压电陶瓷片1(10)的阻抗值在37.5KHz处图形变化，从而发现模拟黑匣子在水中所发出的37.5KHz信号，进而发现黑匣子信标模拟发射组件(301)。
5.根据权利要求4所述的一种基于阻抗分析的黑匣子探测的实验方法，其特征在于：喇叭型信号发射载体(2)的材料为抗腐蚀材料铌钽合金。
6.根据权利要求4所述的一种基于阻抗分析的黑匣子探测的实验方法，其特征在于：喇叭型信号接收载体(1)的材料为抗腐蚀材料铌钽合金。
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| FR2641155B1 (zh) * | 1988-12-23 | 1994-06-03 | Inst Francais Du Petrole |
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2014
- 2014-11-06 CN CN201410619660.8A patent/CN104297795B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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