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Please use this identifier to cite or link to this item: http://ntour.ntou.edu.tw:8080/ir/handle/987654321/11229

Title: 水下步進相移陣列超音波影像系統之研發(II)---水下壓電式T型二維步進相移陣列超音波發射接收系統
Fabrication and Characterization of Stepping Phased-Array Ultrasonic Transponder System with T Type Piezoelectric Elements
Authors: 張忠誠;陳永欽
Contributors: NTOU:Department of Electrical Engineering
國立臺灣海洋大學:電機工程學系
Keywords: 相移陣列;超音波影像;步進式掃描
Date: 2007-08
Issue Date: 2011-06-28T08:08:43Z
Publisher: 行政院國家科學委員會
Abstract: 摘要:本計畫的目的在配合總計畫完成具目標物追蹤掃瞄及步進掃瞄能力之水下超音波陣列影像系統,由總計畫規畫整合以Remotely Operated Vehicles(ROV)為載體進行目標追蹤系統與步進系統的設計與製作、電路製作、超音波相移陣列設計製作、訊號發射接收、目標定位、影像系統之研發,以及各相關部分之安裝、試驗與系統試驗,完成應用於水下步進陣列超音波影像系統之研發,以實際用於快速高解析度的水下搜尋與追蹤。而本計畫負責進行壓電片陣列超音波發射接收元件系統之開發。由於我們已有開發壓電超音波元件、壓電超音波陣列元件之經驗,因此在開發所需陣列元件系統上,可得事半功倍之效果,我們將根據總計畫之規劃完成快速高解析影像擷取所需求之陣列系統。 目前我們配合總計劃正在進行第一年的計劃」 水下壓電式T型二維步進相移陣列超音波發射接收系統之研發 」。這幾個月來已完成的工作包括:完成量測單一陣列元件之相關特性;配合總計畫,完成窄波束相移陣列超音波元件的設計及製作,包含發射器及接收器系統整合,並利用64 elements壓電陶瓷元件建立陣列之波束;配合子計畫一於水槽中將相移陣列元件安裝於PTU完成初步之目標物鎖定、影像掃瞄之試驗;於水槽量測目標物訊號,將訊號經由子計畫四、五,得到目標物影像;於水槽完成相移陣列元件整合PTU,進行目標物快速鎖定之小視窗範圍掃瞄,擷取影像資訊結合子計劃四、五,完成影像擷取之初步測試;於水槽完成相移陣列元件整合PTU,進行大範圍影像步進掃瞄(3x3)之初步整合試驗;於小艇碼頭配合總計劃將相移陣列元件整合PTU裝置於浮箱,連同光學攝影機,完成低速海下實作之初步架構;配合總計劃將相移陣列元件整合PTU裝置於ROV,連同光學攝影機,以小艇拖曳完成海下實驗之初步架構;完成以陣列壓電元件為發射系統、電容式元件為接收系統之初步整合架構。未來半年將完成:於水槽完成以陣列壓電元件為發射系統、電容式元件為接收系統之初步影像掃瞄試驗。以PTU+浮箱+模型船配合總計畫進行實際海下範圍10公尺以內的目標物追蹤鎖定進行電子式小視窗快速影像擷取,同時配合總計畫進行實際海下之3x3步進大範圍影像擷取、成像影像處理之初步試驗。以PTU+ROV+小艇配合總計畫進行實際海下範圍10公尺以內的目標物追蹤鎖定進行電子式小視窗快速影像擷取。同時配合總計畫進行實際海下之3x3步進大範圍影像擷取、成像影像處理之初步試驗。由於實驗工作順利,將可達成預期目標,因此配合總計劃申請延續第二、三年之計劃。 第二年之延續計劃將進行超音波陣列元件之調整修正提高陣列之匹配狀態,同時配合子計畫三進行壓電片陣列超音波元件及電容式超音及元件之整合發射接收試驗,以增加影像擷取之工作範圍。接著配合總計畫於小艇碼頭進行海下20公尺以內之目標物追蹤影像擷取,利用相移陣列超音波影像系統整合機電式目標物追蹤系統,使其能鎖定目標物,進行較小視窗且快速高解析度之目標物影像掃瞄。先由聲納影像系統測知大概目標物位置,再使用目標物蹤系統將相移陣列系統轉至對準目標物位置且鎖定,進行電子式相移掃瞄,由於僅掃瞄目標物附近之小區域範圍,掃瞄速度快,解析度也高,可提升水下搜尋及作業之效率。同時將以5x5步進加上電子式掃瞄壓電片陣列發射、電容陣列接收之整合模式,於小艇碼頭完成大範圍靜態影像擷取工作。 子計劃在第二年之延續計劃(延續計劃第一年)之工作規劃如下: .. 將製作之相移陣列系統進行匹配之設計試驗及修正,以提昇發射效率。 .. 將製作之相移陣列系統配合總計畫進行完整之小範圍目標物近距掃瞄及大範圍影像掃瞄之細部機制及流程;配合子計畫四及總計畫,進行系統修正(包括電路系統),以得到良好的成像資訊。 .. 較少元件數(64elements),波數寬 <之陣列製作試驗。 °1 .. 將調整好的支援電路支援子計畫三完成電容式陣列系統,以增加近距離之影像訊號之準確度及解析度。 .. 配合總計劃調整陣列系統裝於PTU於海下進行實際海下環境之整合試驗配合聲納及影像系統,進行範圍約20公尺內快速鎖定目標物之小視窗範圍搜尋掃瞄及成像、影像處理試驗。 .. 配合總計劃於海下進行實際海下環境之大範圍影像PTU步進掃瞄整合試驗。進行5x5步進大範圍影像訊號擷取、成像,影像處理試驗。
Relation: NSC96-2221-E019-059
URI: http://ntour.ntou.edu.tw/ir/handle/987654321/11229
Appears in Collections:[電機工程學系] 研究計畫

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