測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于海洋內(nèi)波觀測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠在內(nèi)波水槽中，測(cè)量?jī)?nèi)波對(duì)圓柱體結(jié)構(gòu)物水平作用力的傳感器率定系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括測(cè)力系統(tǒng)、托盤和荷載傳遞支架；所述的測(cè)力系統(tǒng)包括傳感器和圓柱體模型，傳感器的下端通過下固結(jié)接頭與圓柱體模型固定；傳感器的上端連接有上固結(jié)接頭，用于固定所述的測(cè)力系統(tǒng)；托盤與尼龍線連接，通過尼龍線傳遞荷載；尼龍線通過荷載傳遞支架連接到圓柱體模型上。本實(shí)用新型的測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)能夠有效地把水平力轉(zhuǎn)換成豎直力，并將加載方式在水外完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量?jī)?nèi)波的傳感器的率定，使傳感器率定結(jié)果更加準(zhǔn)確，從而提高測(cè)量?jī)?nèi)波作用在結(jié)構(gòu)物上水平力的準(zhǔn)確性。
【專利說明】測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于海洋內(nèi)波觀測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠在內(nèi)波水槽中，測(cè)量?jī)?nèi)波對(duì)圓柱體結(jié)構(gòu)物水平作用力的傳感器率定系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋內(nèi)波是發(fā)生在密度穩(wěn)定層化的海水內(nèi)部的一種波動(dòng)，其波幅大，波長(zhǎng)長(zhǎng)，蘊(yùn)含能量巨大，形成突發(fā)水平剪切流，導(dǎo)致較大水平流速，對(duì)處于其中的海洋工程結(jié)構(gòu)物造成巨大威脅。在我國(guó)南海海域，頻繁發(fā)生的內(nèi)波活動(dòng)已經(jīng)成為影響石油天然氣開采工程中僅次于臺(tái)風(fēng)的影響因素。海洋結(jié)構(gòu)物一旦遭到破壞，除了引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失之外，必將引起重大的環(huán)境污染以及次生災(zāi)害。
[0003]圓柱體結(jié)構(gòu)是海洋工程結(jié)構(gòu)物中基本的結(jié)構(gòu)形式，其在內(nèi)波作用下的水動(dòng)力性能是關(guān)乎海洋工程結(jié)構(gòu)物能否在內(nèi)波作用下安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的重要影響因素，也是海洋工程結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)需要特別關(guān)注的問題。
[0004]由于海洋內(nèi)波的難預(yù)測(cè)性以及現(xiàn)有測(cè)量手段的限制，很難將海洋結(jié)構(gòu)物在內(nèi)波作用下的實(shí)際受力情況測(cè)量出來，因此在目前對(duì)于內(nèi)波與結(jié)構(gòu)物相互作用的研究當(dāng)中，數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)成為研究主要手段。在圓柱體內(nèi)波作用下的模型試驗(yàn)中，由于要探究不同波要素下圓柱體的受力，因此圓柱體需要安放在水下環(huán)境中，傳感器工作環(huán)境發(fā)生了改變；又因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室所造內(nèi)波在結(jié)構(gòu)物上作用力很小，在空氣中的率定結(jié)果不能真實(shí)反映圓柱體在水下的真實(shí)受力，因此在進(jìn)行圓柱體內(nèi)波作用下的模型試驗(yàn)時(shí)，必須通過一套裝置將進(jìn)行率定的荷載傳遞到處于水下的圓柱體上，既進(jìn)行水下率定。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是克服實(shí)驗(yàn)室內(nèi)波測(cè)量上的困難，結(jié)合圓柱體模型在內(nèi)波作用的實(shí)際受力情況，提供一種能夠進(jìn)行測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器的率定系統(tǒng)，使傳感器率定結(jié)果更加準(zhǔn)確，從而提高測(cè)量?jī)?nèi)波作用在結(jié)構(gòu)物上水平力的準(zhǔn)確性。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測(cè)力系統(tǒng)、托盤和荷載傳遞支架；所述的測(cè)力系統(tǒng)包括傳感器和圓柱體模型，傳感器的下端通過下固結(jié)接頭與圓柱體模型固定；傳感器的上端連接有上固結(jié)接頭，用于固定所述的測(cè)力系統(tǒng)；托盤與尼龍線連接，通過尼龍線傳遞荷載；尼龍線通過荷載傳遞支架連接到圓柱體模型上。
[0007]所述的荷載傳遞支架主要包括固定支架、滑輪支架和上下兩個(gè)滑輪；固定支架下端與容器壁固定連接，用于固定整個(gè)荷載傳遞支架；滑輪支架通過螺絲固定在固定支架上，滑輪支架的上、下兩端安裝有滑輪。
[0008]所述的滑輪支架上設(shè)置有滑槽，螺絲穿過滑槽與固定支架連接，通過滑槽可調(diào)節(jié)滑輪支架的入水深度和傾斜角度。
[0009]經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，本實(shí)用新型的測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)能夠有效地把水平力轉(zhuǎn)換成豎直力，并將加載方式在水外完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量?jī)?nèi)波的傳感器的率定，使傳感器率定結(jié)果更加準(zhǔn)確，從而提高測(cè)量?jī)?nèi)波作用在結(jié)構(gòu)物上水平力的準(zhǔn)確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)示意圖
[0011]圖2是圖1中荷載傳遞支架示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測(cè)力系統(tǒng)、托盤2和荷載傳遞支架4 ;測(cè)力系統(tǒng)包括傳感器8和圓柱體模型10，傳感器8的下端通過下固結(jié)接頭9與圓柱體模型10固定；傳感器8的上端連接有上固結(jié)接頭7，上固結(jié)接頭7用于固定測(cè)力系統(tǒng)；托盤2與尼龍線3連接，通過尼龍線3傳遞荷載；尼龍線3通過荷載傳遞支架4連接到圓柱體模型10上。
[0013]如圖2所示，荷載傳遞支架主要包括固定支架5、滑輪支架11和上下兩個(gè)滑輪；固定支架5的下端與容器壁I固定連接，用于固定整個(gè)荷載傳遞支架；滑輪支架11通過螺絲12固定在固定支架5上，滑輪支架11的上、下兩端安裝有滑輪。
[0014]滑輪支架11上設(shè)置有滑槽13，螺絲12穿過滑槽13與固定支架5連接，通過滑槽可調(diào)節(jié)滑輪支架的入水深度和傾斜角度。保證下端滑輪15和尼龍線與圓柱體模型連接處在同一水平線，確保所施加作用力在水平方向。同時(shí)使上端滑輪14在容器壁之外，經(jīng)過其上的尼龍線能自由下垂，放置在托盤上的砝碼重量通過這樣一套系統(tǒng)就可以轉(zhuǎn)換成作用在圓柱體模型上的水平力。
[0015]在對(duì)測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器進(jìn)行率定時(shí)，選在無風(fēng)室內(nèi)進(jìn)行。將圓柱體模型10浸沒于水中，并將固定支架5固定在容器壁上。
[0016]1、根據(jù)試驗(yàn)要求選擇合適材料制作圓柱體模型(如有機(jī)玻璃管)，內(nèi)部制作下固結(jié)接頭9，使其能與傳感器固結(jié)。傳感器8上部通過上固結(jié)接頭7固定，將圓柱體模型10中部連接尼龍線3并將圓柱體模型浸沒于水中；
[0017]2、將連接托盤的尼龍線3穿過滑輪支架11上、下兩端的滑輪，通過調(diào)節(jié)螺絲12，調(diào)節(jié)滑輪支架11的入水深度和傾斜角度，使得繞過下端滑輪15并與圓柱體模型10相連接的尼龍線保持水平，并使繞過上端滑輪14的尼龍線能夠豎直懸在容器壁外，并掛上托盤2 ；
[0018]3、系統(tǒng)組裝完畢之后，將傳感器8通過全橋連接到動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀，清零之后，進(jìn)行加載和卸載的率定，將所加荷載轉(zhuǎn)換成傳感器輸出電壓信號(hào)，得到電壓信號(hào)和水平力的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0019]4、由于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)波作用比較小，要得到較高的精確度，加載時(shí)以0.1g為單位進(jìn)行加載，得到電壓信號(hào)和水平力的擬合方程之后，就可以用率定好的傳感器進(jìn)行內(nèi)波水平力的測(cè)量了。
[0020]在整個(gè)系統(tǒng)中，因所測(cè)量作用力比較微小，盡量避免其他因素影響，選擇無風(fēng)和電磁影響比較小的室內(nèi)進(jìn)行，避免影響傳感器信噪比。
【權(quán)利要求】
1.測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括測(cè)力系統(tǒng)、托盤和荷載傳遞支架；所述的測(cè)力系統(tǒng)包括傳感器和圓柱體模型，傳感器的下端通過下固結(jié)接頭與圓柱體模型固定；傳感器的上端連接有上固結(jié)接頭，用于固定所述的測(cè)力系統(tǒng)；托盤與尼龍線連接，通過尼龍線傳遞荷載；尼龍線通過荷載傳遞支架連接到圓柱體模型上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)，其特征在于:所述的荷載傳遞支架主要包括固定支架、滑輪支架和滑輪；固定支架下端與容器壁固定連接，用于固定整個(gè)荷載傳遞支架；滑輪支架通過螺絲固定在固定支架上，滑輪支架的上、下兩端安裝有滑輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量?jī)?nèi)波水平力的傳感器率定系統(tǒng)，其特征在于:所述的滑輪支架上設(shè)置有滑槽，螺絲穿過滑槽與固定支架連接，通過滑槽可調(diào)節(jié)滑輪支架的入水深度和傾斜角度。
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK203688196SQ201320686534
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】王飛, 郭海燕, 王新超, 吳凱鋒, 殷文明, 牛建杰, 李偉民, 趙偉, 張克超, 苗得勝, 崔鵬, 沙鑫, 林超, 馬東, 王偉 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)