全文摘要
本实用新型公开了一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描发射机，包括：三轴陀螺仪、信号激发装置和旋转控制装置，及设置在三轴陀螺仪上传感器阵列；三轴陀螺仪包括：大圆环、中圆环、小圆环、两个第一连接轴、两个第一连接轴和两个第三连接轴；信号激发装置用于发射电信号，电信号通过传感器阵列转换为电磁波或声波，对待测环境进行扫描；旋转控制装置用于控制连接轴的旋转速度和旋转方向；传感器阵列等间距布置在圆环上。一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描接收机，包括：三轴陀螺仪、信号接收及处理装置、旋转控制装置和传感器阵列。可以进行空间全方位的扫描，提高扫描探测的效率。空间分辨率配置灵活，可空间全覆盖扫描，可实时获得扫描结果。
主设计要求
1.一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描发射机，包括：三轴陀螺仪，其特征在于，还包括：信号激发装置和旋转控制装置，及设置在所述三轴陀螺仪上传感器阵列；其中，所述三轴陀螺仪包括：大圆环、中圆环和小圆环，所述大圆环通过两个第一连接轴与外设支架进行连接，所述两个第一连接轴所在直线为大圆环的旋转轴，所述中圆环通过两个第二连接轴与大圆环进行连接，所述两个第二连接轴所在直线为中圆环的旋转轴，所述小圆环通过两个第三连接轴与中圆环进行连接，所述两个第三连接轴所在直线为小圆环的旋转轴；所述信号激发装置通过大圆环、中圆环、小圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接传感器阵列，所述信号激发装置用于发射电信号，所述电信号通过传感器阵列转换为电磁波或声波，对待测环境进行扫描；所述旋转控制装置位于第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴上，或通过大圆环、中圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴，所述旋转控制装置用于控制第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的旋转速度和旋转方向；所述传感器阵列为环形阵列，所述环形阵列等间距布置在大圆环、中圆环和小圆环上，使传感器信号的激发方向与所在圆环的平面垂直。
设计方案
1.一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描发射机，包括：三轴陀螺仪，其特征在于，还包括：信号激发装置和旋转控制装置，及设置在所述三轴陀螺仪上传感器阵列；其中，
所述三轴陀螺仪包括：大圆环、中圆环和小圆环，所述大圆环通过两个第一连接轴与外设支架进行连接，所述两个第一连接轴所在直线为大圆环的旋转轴，所述中圆环通过两个第二连接轴与大圆环进行连接，所述两个第二连接轴所在直线为中圆环的旋转轴，所述小圆环通过两个第三连接轴与中圆环进行连接，所述两个第三连接轴所在直线为小圆环的旋转轴；
所述信号激发装置通过大圆环、中圆环、小圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接传感器阵列，所述信号激发装置用于发射电信号，所述电信号通过传感器阵列转换为电磁波或声波，对待测环境进行扫描；
所述旋转控制装置位于第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴上，或通过大圆环、中圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴，所述旋转控制装置用于控制第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的旋转速度和旋转方向；
所述传感器阵列为环形阵列，所述环形阵列等间距布置在大圆环、中圆环和小圆环上，使传感器信号的激发方向与所在圆环的平面垂直。
2.根据权利要求1所述的阵列扫描发射机，其特征在于，所述传感器阵列中各传感器的间距根据所述信号激发装置发射的电信号波长计算得到。
3.根据权利要求1所述的阵列扫描发射机，其特征在于，适用于多种工作环境，其中，经过密闭隔水处理后可进行水环境扫描。
4.根据权利要求1所述的阵列扫描发射机，其特征在于，所述传感器阵列为电磁-电传感器时，所述三轴陀螺仪采用零磁阻特性材料，以减少对电磁波辐射的干扰。
5.根据权利要求1所述的阵列扫描发射机，其特征在于，所述传感器阵列为声-电传感器时，所述三轴陀螺仪采用声阻率接近待测环境的材料，以减少对声波辐射的干扰。
6.一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描接收机，包括：三轴陀螺仪，其特征在于，还包括：信号接收及处理装置和旋转控制装置，及设置在所述三轴陀螺仪上传感器阵列；其中，
所述三轴陀螺仪包括：大圆环、中圆环和小圆环，所述大圆环通过两个第一连接轴与外设支架进行连接，所述两个第一连接轴所在直线为大圆环的旋转轴，所述中圆环通过两个第二连接轴与大圆环进行连接，所述两个第二连接轴所在直线为中圆环的旋转轴，所述小圆环通过两个第三连接轴与中圆环进行连接，所述两个第三连接轴所在直线为小圆环的旋转轴；
所述信号接收及处理装置通过大圆环、中圆环、小圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接传感器阵列，所述信号接收及处理装置用于接收待测环境中的电磁波或声波，进而对接收的所述电磁波或声波进行处理，得到所述待测环境的扫描结果；
所述旋转控制装置位于第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴上，或通过大圆环、中圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴，所述旋转控制装置用于控制第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的旋转速度和旋转方向；
所述传感器阵列为环形阵列，所述环形阵列等间距布置在大圆环、中圆环和小圆环上，使传感器信号的最大感知方向与所在圆环的平面垂直。
7.根据权利要求6所述的阵列扫描接收机，其特征在于，所述传感器阵列中各传感器的间距根据所述信号接收及处理装置对应的工作信号波长计算得到。
8.根据权利要求6所述的阵列扫描接收机，其特征在于，适用于多种工作环境，其中，经过密闭隔水处理后可进行水环境扫描。
9.根据权利要求6所述的阵列扫描接收机，其特征在于，所述传感器阵列为电磁-电传感器时，所述三轴陀螺仪采用零磁阻特性材料，以减少对电磁波辐射的干扰。
10.根据权利要求6所述的阵列扫描接收机，其特征在于，所述传感器阵列为声-电传感器时，所述三轴陀螺仪采用声阻率接近待测环境的材料，以减少对声波辐射的干扰。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电磁波、声波领域，特别涉及一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描发射机和接收机。
背景技术
现有的阵列扫描发射机与接收机，有基于直线阵列、曲线阵列、平面阵列、曲面阵列、球面阵列等形式；当发射机发射固定相位信号时，如果阵列不移动，则发射方位固定在一个范围内，如果阵列移动时，则发射方向随意移动；当发射机发射相位可控信号时，阵列即使固定不动，也能具有较大的发射方位角，但是仍然会存在探测盲区。相控球面阵列理论上没有扫描盲区，但是存在体积大、质量大、扫描精度被球面阵列密度限制的缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术存在的缺陷。
为达到上述目的，一方面，本实用新型提供了一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描发射机，包括：三轴陀螺仪、信号激发装置和旋转控制装置，及设置在三轴陀螺仪上传感器阵列；其中，
三轴陀螺仪包括：大圆环、中圆环和小圆环，大圆环通过两个第一连接轴与外设支架进行连接，两个第一连接轴所在直线为大圆环的旋转轴，中圆环通过两个第二连接轴与大圆环进行连接，两个第二连接轴所在直线为中圆环的旋转轴，小圆环通过两个第三连接轴与中圆环进行连接，两个第三连接轴所在直线为小圆环的旋转轴；
信号激发装置通过大圆环、中圆环、小圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接传感器阵列，信号激发装置用于发射电信号，电信号通过传感器阵列转换为电磁波或声波，对待测环境进行扫描；
旋转控制装置位于第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴上，或通过大圆环、中圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴，旋转控制装置用于控制第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的旋转速度和旋转方向；
传感器阵列为环形阵列，环形阵列等间距布置在大圆环、中圆环和小圆环上，使传感器信号的激发方向与所在圆环的平面垂直。
优选地，传感器阵列中各传感器的间距根据信号激发装置发射的电信号波长计算得到。
优选地，适用于多种工作环境，其中，经过密闭隔水处理后可进行水环境扫描。
优选地，传感器阵列为电磁-电传感器时，三轴陀螺仪采用零磁阻特性材料，以减少对电磁波辐射的干扰。
优选地，传感器阵列为声-电传感器时，三轴陀螺仪采用声阻率接近待测环境的材料，以减少对声波辐射的干扰。
另一方面，本实用新型提供了一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描接收机，包括：三轴陀螺仪、信号接收及处理装置和旋转控制装置，及设置在三轴陀螺仪上传感器阵列；其中，
三轴陀螺仪包括：大圆环、中圆环和小圆环，大圆环通过两个第一连接轴与外设支架进行连接，两个第一连接轴所在直线为大圆环的旋转轴，中圆环通过两个第二连接轴与大圆环进行连接，两个第二连接轴所在直线为中圆环的旋转轴，小圆环通过两个第三连接轴与中圆环进行连接，两个第三连接轴所在直线为小圆环的旋转轴；
信号接收及处理装置通过大圆环、中圆环、小圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接传感器阵列，信号接收及处理装置用于接收待测环境中的电磁波或声波，进而对接收的电磁波或声波进行处理，得到待测环境的扫描结果；
旋转控制装置位于第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴上，或通过大圆环、中圆环、第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的内部线路连接第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴，旋转控制装置用于控制第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴的旋转速度和旋转方向；
传感器阵列为环形阵列，环形阵列等间距布置在大圆环、中圆环和小圆环上，使传感器信号的最大感知方向与所在圆环的平面垂直。
优选地，传感器阵列中各传感器的间距根据信号接收及处理装置对应的工作信号波长计算得到。
优选地，适用于多种工作环境，其中，经过密闭隔水处理后可进行水环境扫描。
优选地，传感器阵列为电磁-电传感器时，三轴陀螺仪采用零磁阻特性材料，以减少对电磁波辐射的干扰。
优选地，传感器阵列为声-电传感器时，三轴陀螺仪采用声阻率接近待测环境的材料，以减少对声波辐射的干扰。
本实用新型的优点在于：可以进行空间全方位的扫描，提高扫描探测的效率。发射机和接收机可以配套工作，完成有源主动探测功能；接收机亦可单独工作，完成无源被动探测功能。空间分辨率配置灵活，可空间全覆盖扫描，可实时获得扫描结果。
附图说明
为了更清楚说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为三轴陀螺仪示意图；
图2为本实用新型实施例中的一种三轴陀螺仪结构的阵列扫描发射机或接收机的三轴陀螺仪结构内部圆环及其环上传感器阵列示意图；
图3为本实用新型实施例中的一种三轴陀螺仪结构的阵列扫描发射机或接收机的三轴陀螺仪结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描发射机，包括：三轴陀螺仪、信号激发装置和旋转控制装置，及设置在三轴陀螺仪上传感器阵列；其中，
三轴陀螺仪，如图1所示。包括：大圆环5、中圆环6和小圆环7，大圆环5通过两个第一连接轴1与外设支架进行连接，两个第一连接轴1所在直线为大圆环5的旋转轴，中圆环6通过两个第二连接轴2与大圆环5进行连接，两个第二连接轴2所在直线为中圆环6的旋转轴，小圆环7通过两个第三连接轴3与中圆环6进行连接，两个第三连接轴3所在直线为小圆环6的旋转轴。
传感器阵列8为环形阵列，如图2所示。环形阵列等间距布置在大圆环5、中圆环6和小圆环7上，使传感器信号的激发方向与所在圆环的平面垂直。
在一个具体实施例中，传感器阵列中各传感器的间距根据信号激发装置发射的电信号波长计算得到。如图3所示。
信号激发装置通过大圆环5、中圆环6、小圆环7、第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3的内部线路连接传感器阵列8，信号激发装置用于发射电信号，电信号通过传感器阵列转换为电磁波或声波，对待测环境进行扫描。
旋转控制装置位于第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3上，或通过大圆环5、中圆环6、第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3的内部线路连接第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3，旋转控制装置用于控制第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3的旋转速度和旋转方向。
本实用新型适用于多种工作环境，其中，经过密闭隔水处理后可进行水环境扫描；也可以将整个装置封装在一个不影响其发射信号的机壳内，以隔绝外界压力、温度及湿度等因素的影响。
在一个具体实施例中，传感器阵列8为电磁-电传感器，此时三轴陀螺仪采用零磁阻特性材料，以减少对电磁波辐射的干扰。
在另一个具体实施例中，传感器阵列8为声-电传感器，此时三轴陀螺仪采用声阻率接近待测环境的材料，以减少对声波辐射的干扰。
一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描接收机，包括：三轴陀螺仪、信号接收及处理装置和旋转控制装置，及设置在三轴陀螺仪上传感器阵列；其中，
三轴陀螺仪，如图1所示。包括：大圆环5、中圆环6和小圆环7，大圆环5通过两个第一连接轴1与外设支架进行连接，两个第一连接轴1所在直线为大圆环5的旋转轴，中圆环6通过两个第二连接轴2与大圆环5进行连接，两个第二连接轴2所在直线为中圆环6的旋转轴，小圆环7通过两个第三连接轴3与中圆环6进行连接，两个第三连接轴3所在直线为小圆环6的旋转轴。
传感器阵列8为环形阵列，如图2所示。环形阵列等间距布置在大圆环5、中圆环6和小圆环7上，使传感器信号的最大感知方向与所在圆环的平面垂直。
在一个具体实施例中，传感器阵列中各传感器的间距根据信号接收及处理装置对应的工作信号波长计算得到。如图3所示。
信号接收及处理装置通过大圆环5、中圆环6、小圆环7、第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3的内部线路连接传感器阵列8，信号接收及处理装置用于接收待测环境中的电磁波或声波，进而对接收的电磁波或声波进行处理，得到待测环境的扫描结果；
旋转控制装置位于第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3上，或通过大圆环5、中圆环6、第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3的内部线路连接第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3，旋转控制装置用于控制第一连接轴1、第二连接轴2和第三连接轴3的旋转速度和旋转方向。
本实用新型适用于多种工作环境，其中，经过密闭隔水处理后可进行水环境扫描；也可以将整个装置封装在一个不影响其发射信号的机壳内，以隔绝外界压力、温度及湿度等因素的影响。
在一个具体实施例中，传感器阵列8为电磁-电传感器，此时三轴陀螺仪采用零磁阻特性材料，以减少对电磁波辐射的干扰。
在另一个具体实施例中，传感器阵列8为声-电传感器，此时三轴陀螺仪采用声阻率接近待测环境的材料，以减少对声波辐射的干扰。
本实用新型提供了一种基于三轴陀螺仪结构的阵列扫描发射机和接收机，可以进行空间全方位的扫描，提高扫描探测的效率。发射机和接收机可以配套工作，完成有源主动探测功能；接收机亦可单独工作，完成无源被动探测功能。空间分辨率配置灵活，可空间全覆盖扫描，可实时获得扫描结果。
以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920308637.5
申请日:2019-03-11
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209590291U
授权时间:20191105
主分类号:G01V 3/12
专利分类号:G01V3/12;G01S7/52;G01S7/02;G01N29/22;G01C19/00
范畴分类:31G;
申请人:中国科学院声学研究所
第一申请人:中国科学院声学研究所
申请人地址:100190 北京市海淀区北四环西路21号
发明人:郭安强;乔东海;齐敏;孙泉
第一发明人:郭安强
当前权利人:中国科学院声学研究所
代理人:陈霁
代理机构:11309
代理机构编号:北京亿腾知识产权代理事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计