專利名稱：多通道聲波振動搜索定位儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生命搜索裝置，特別是一種多通道聲波振動搜索定位 儀，該搜索定位儀可用于地震、滑坡、塌陷等自然災害發生后對幸存者進 行探生和救援，也可用于城市建設、公安、消防、煤礦等其它災害的救援。
背景技術：
現有的多通道聲波振動搜索儀由多個傳感器和控制電路組成，控制電 路包括放大電路、濾波電路和功放電路，其工作原理是傳感器獲得的敲 擊振動信號經放大電路放大后，經濾波電路濾除高頻部分，最后通過功放 電路送入耳機，探測人員可通過耳機對各通道信號進行監聽。從目前的使 用情況來看，這種多通道聲波振動搜索儀存在如下缺點 一是由于探測人 員一次只能監聽一個通道，無法同時了解各個通道的情況，當某個通道出 現異常信號時，如探測人員此時恰好沒有監聽該通道，就不能及時發現被 困者的存活狀況；二是這種搜索儀大多不能定位，即不能根據所得到的信 息判斷出被困者的大致位置。綜上所述，現有的多通道搜索儀存在著不能 及時發現幸存者及幸存者位置等缺陷，從而不能在最短的時間內確定搜索 方向及搜索范圍，耽誤救援工作。

發明內容
本發明的目的在于提供一種多通道聲波振動搜索定位儀，該搜索定位 儀可及時發現幸存者，并確定幸存者的大致位置，從而可有效減少搜索及 救援時間。
為達到上述目的，本發明采用的解決方案是該多通道聲波振動搜索
3定位儀包括多個傳感器和控制系統，控制系統包括放大電路、濾波電路和 功放電路，放大電路的輸入端與傳感器連接，對傳感器獲得的振動信號進 行放大，濾波電路濾除信號中的高頻成分，濾波后的信號通過功放電路送 入耳機，每個傳感器都與各自的放大電路、濾波電路及功放電路連接而構 成多個通道，此外，所述控制系統還包括數字轉換電路和控制軟件，數字
轉換電路將各通道經放大和濾波后的信號進行A/D轉換，轉換后所得的信 號通過波形顯示在顯示屏上；控制軟件實現監聽通道的切換和生還者的位 置計算。
上述控制軟件包括如下步驟(l)將系統進行初始化；(2)顯示波形，探 測者根據顯示屏所顯示的各通道波形的到達時間及波形峰值，判斷哪個通 道出現異常情況；(3)輸入通道的切換命令，將耳機切換到出現異常信號的 通道進行監聽；(4)根據所顯示的波形及耳機監聽到的信息判斷被困者的存 活狀況，如生還，進入下一步驟；(5)輸入相關參數，計算出幸存者的大致 位置；(6)在顯示屏上顯示幸存者所處的位置。
上述傳感器為壓電加速度傳感器，數量為四個。
本發明的工作原理及工作過程是被困者敲擊發出的響聲通過傳感器 獲得振動信號，信號經過放大、濾波后，由功放電路送入耳機進行監聽， 同時經放大、濾波后的信號進入數字轉換電路，進行A/D轉換，轉換后得 到的各個通道的振動信號通過波形直觀地顯示在顯示屏上，搜救人員可根 據同源信號所產生的各通道波形的到達時間及波峰值及時發現哪個通道出 現異常情況，然后通過按鍵輸入通道切換命令，及時對出現異常情況的通 道進行監聽，根據監聽的結果再結合波形圖，可初步判斷被困者的存活狀 況，如生還，則進行下一步操作，計算出生還者的位置并顯示在顯示屏上。
本發明具有如下效果(l)能直觀、準確、及時地判斷出被困人員的存 活狀況及大致位置，從而可在最短的時間內確定搜索方向和搜索范圍，有效減少人員傷亡；(2)所有功能及設置均通過菜單選擇方式實現，操作方便、
快捷；(3)搜索范圍大，制造成本低。


圖1為本發明的控制軟件的流程圖。
圖2為本發明的模擬電路板的電路圖(圖中未畫出功放電路部份)。
具體實施例方式
本發明由傳感器、控制系統和液晶顯示屏構成，傳感器為高靈敏度的 壓電加速度傳感器，數量為四個，使用時四個傳感器分散投放在待測廢墟 的地面或物面上。控制系統包括模擬板、數字板、電源板和控制軟件，控 制系統安裝于控制箱中，顯示屏及操作面板安裝在控制箱的表面上，四個 傳感器與各自的模擬電路連接構成四個通道。模擬板如圖2所示，由程控 放大電路、程控濾波電路和功放電路組成，放大電路由放大器PGA205和 PGA103組成，主要是對傳感器獲得的振動信號進行兩級放大，信號放大的 倍數由操作面板控制，PGA205和PGA103都是可編程的程控放大器，其可 選的放大倍數為10、 20、 40、 80、 100、 200、 400和800。濾波電路采用 MAXIM公司的8階開關電容低通濾波器MAX291，其低通截止頻率由外部 輸入時鐘頻率決定，低通頻率截止范圍為0.1Hz—25KHz。該程控濾波電路 主要用于濾除高頻干擾信號，以獲取我們需要的振動信號。功放電路采用 集成功放模塊，輸出功率可達0.5w。
數字板由數字轉換電路構成，具體采用的是DSP (數字信息處理)芯 片，該芯片對經放大、濾波后的信號進行A/D轉換，使之能直觀顯示在液 晶顯示屏上，本實施例中，DSP芯片采用TI的TMS3202407A，該芯片最 高可在40M的時鐘下工作，完全能滿足設備的實時性要求。
電源板負責為各電路提供所需的電壓，電源釆用鋰電池。
顯示屏采用LCD64色真彩液晶顯示，這種液晶顯示屏色彩分辨率高，可同時完成四道波形顯示和人機交互界面的設置。LCD上所有信號均以圖 形方式顯示，所有功能及設置均通過菜單選擇擇方式實現。
控制軟件包括CPLD軟件和DSP軟件，CPLD軟件完成和LCD的接口 及根據DSP的輸出驅動相應的邏輯控制，CPLD的程序在調試正確后，全 部通過下載線固化到芯片上。DSP軟件是由本申請人自己編寫并固化在 DSP芯片上的，該軟件控制監聽通道的選擇、A/D的轉換、參數的設置等。 該軟件的流程如圖1所示，包括如下步驟(l)將系統進行初始化；(2)根據 顯示屏顯示的各通道波形的到達時間及波形峰值判斷哪個通道出現異常信 號；(3)輸入通道的切換命令，將耳機切換到出現異常信號的通道進行監聽; (4)根據耳機所監測到的結果及所顯示的波形判斷被困者的存活狀況，如生 還，按鍵進入下一步驟；(5)輸入相關參數，根據聲波振動時差定位原理和 四個通道信號的時差計算幸存者的大致方位；(6)將幸存者的位置顯示在顯 示屏上。
權利要求
1.一種多通道聲波振動搜索定位儀，包括多個傳感器和控制系統，控制系統包括放大電路、濾波電路和功放電路，放大電路的輸入端與傳感器連接，對傳感器獲得的振動信號進行放大，濾波電路濾除高頻波，濾波后的信號通過功放電路送入耳機，每個傳感器與各自的放大電路、濾波電路及功放電路連接而構成多個通道，其特征在于控制系統還包括(1)數字轉換電路，該電路將各通道經放大和濾波后的信號進行A/D轉換，轉換后所得的信號通過濾形顯示在顯示屏上；(2)控制軟件，該軟件實現監聽通道的切換和生還者的位置計算。
2. 根據權利要求1所述的一種多通道聲波振動搜索定位儀，其特征在 于上述控制軟件包括下列步驟(1) 系統初始化；(2) 顯示波形，探測者根據顯示屏所顯示的各通道波形的到達時間及波 形峰值判斷哪個通道出現異常信號;(3) 輸入通道的切換命令，將耳機切換到出現異常信號的通道進行監聽；(4) 根據所顯示的波形及耳機監聽到的信息判斷被困者的存活狀況，如 生還，進入下一步驟；(5) 輸入參數，計算生還者的大致位置；(6) 顯示屏顯示生還者的位置。
3. 根據權利要求1所述的一種多通道聲波振動搜索定位儀，其特征在 于傳感器為壓電加速度傳感器，數量為四個。
全文摘要
本發明公開了一種多通道聲波振動搜索定位儀，該搜索定位儀包括多個傳感器、控制系統和顯示屏，各傳感器與各自相連的模擬電路構成多個通道，模擬電路負責對傳感器獲得的振動信號進行放大、濾波，并由功放電路送入耳機；數字轉換電路將放大和濾波后的信號進行A/D轉換，并將轉換后所得的信號通過波形展示在顯示屏上；控制軟件實現監聽通道的切換、A/D的轉換及生還者的位置計算。本發明能直觀、準確、及時地判斷出被困人員的存活狀況及大致方位，從而可在最短的時間內制定搜救方案，實施救援。
文檔編號G01V7/04GK101561516SQ20091005938
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月22日 優先權日2009年5月22日
發明者李志鵬, 王緒本, 謝興紅, 賴武剛, 勇 郭, 鐘曉玲, 嵩 高 申請人:成都理工大學