測量內波水平力的傳感器率定系統的製作方法

2023-10-05 18:26:24 3

測量內波水平力的傳感器率定系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於海洋內波觀測領域，具體涉及一種能夠在內波水槽中，測量內波對圓柱體結構物水平作用力的傳感器率定系統。該系統包括測力系統、託盤和荷載傳遞支架；所述的測力系統包括傳感器和圓柱體模型，傳感器的下端通過下固結接頭與圓柱體模型固定；傳感器的上端連接有上固結接頭，用於固定所述的測力系統；託盤與尼龍線連接，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。本實用新型的測量內波水平力的傳感器率定系統能夠有效地把水平力轉換成豎直力，並將加載方式在水外完成，實現對測量內波的傳感器的率定，使傳感器率定結果更加準確，從而提高測量內波作用在結構物上水平力的準確性。
【專利說明】測量內波水平力的傳感器率定系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於海洋內波觀測領域，具體涉及一種能夠在內波水槽中，測量內波對圓柱體結構物水平作用力的傳感器率定系統。
【背景技術】
[0002]海洋內波是發生在密度穩定層化的海水內部的一種波動，其波幅大，波長長，蘊含能量巨大，形成突發水平剪切流，導致較大水平流速，對處於其中的海洋工程結構物造成巨大威脅。在我國南海海域，頻繁發生的內波活動已經成為影響石油天然氣開採工程中僅次於颱風的影響因素。海洋結構物一旦遭到破壞，除了引起巨大的經濟損失之外，必將引起重大的環境汙染以及次生災害。
[0003]圓柱體結構是海洋工程結構物中基本的結構形式，其在內波作用下的水動力性能是關乎海洋工程結構物能否在內波作用下安全穩定運營的重要影響因素，也是海洋工程結構在設計時需要特別關注的問題。
[0004]由於海洋內波的難預測性以及現有測量手段的限制，很難將海洋結構物在內波作用下的實際受力情況測量出來，因此在目前對於內波與結構物相互作用的研究當中，數值模擬和模型試驗成為研究主要手段。在圓柱體內波作用下的模型試驗中，由於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境中，傳感器工作環境發生了改變；又因為實驗室所造內波在結構物上作用力很小，在空氣中的率定結果不能真實反映圓柱體在水下的真實受力，因此在進行圓柱體內波作用下的模型試驗時，必須通過一套裝置將進行率定的荷載傳遞到處於水下的圓柱體上，既進行水下率定。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是克服實驗室內波測量上的困難，結合圓柱體模型在內波作用的實際受力情況，提供一種能夠進行測量內波水平力的傳感器的率定系統，使傳感器率定結果更加準確，從而提高測量內波作用在結構物上水平力的準確性。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是:測量內波水平力的傳感器率定系統，該系統包括測力系統、託盤和荷載傳遞支架；所述的測力系統包括傳感器和圓柱體模型，傳感器的下端通過下固結接頭與圓柱體模型固定；傳感器的上端連接有上固結接頭，用於固定所述的測力系統；託盤與尼龍線連接，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滑輪；固定支架下端與容器壁固定連接，用於固定整個荷載傳遞支架；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置有滑槽，螺絲穿過滑槽與固定支架連接，通過滑槽可調節滑輪支架的入水深度和傾斜角度。
[0009]經試驗驗證，本實用新型的測量內波水平力的傳感器率定系統能夠有效地把水平力轉換成豎直力，並將加載方式在水外完成，實現對測量內波的傳感器的率定，使傳感器率定結果更加準確，從而提高測量內波作用在結構物上水平力的準確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型測量內波水平力的傳感器率定系統示意圖
[0011]圖2是圖1中荷載傳遞支架示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，測量內波水平力的傳感器率定系統，該系統包括測力系統、託盤2和荷載傳遞支架4 ;測力系統包括傳感器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接頭7，上固結接頭7用於固定測力系統；託盤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和上下兩個滑輪；固定支架5的下端與容器壁I固定連接，用於固定整個荷載傳遞支架；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，通過滑槽可調節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。同時使上端滑輪14在容器壁之外，經過其上的尼龍線能自由下垂，放置在託盤上的砝碼重量通過這樣一套系統就可以轉換成作用在圓柱體模型上的水平力。
[0015]在對測量內波水平力的傳感器進行率定時，選在無風室內進行。將圓柱體模型10浸沒於水中，並將固定支架5固定在容器壁上。
[0016]1、根據試驗要求選擇合適材料製作圓柱體模型(如有機玻璃管)，內部製作下固結接頭9，使其能與傳感器固結。傳感器8上部通過上固結接頭7固定，將圓柱體模型10中部連接尼龍線3並將圓柱體模型浸沒於水中；
[0017]2、將連接託盤的尼龍線3穿過滑輪支架11上、下兩端的滑輪，通過調節螺絲12，調節滑輪支架11的入水深度和傾斜角度，使得繞過下端滑輪15並與圓柱體模型10相連接的尼龍線保持水平，並使繞過上端滑輪14的尼龍線能夠豎直懸在容器壁外，並掛上託盤2 ；
[0018]3、系統組裝完畢之後，將傳感器8通過全橋連接到動態電阻應變儀，清零之後，進行加載和卸載的率定，將所加荷載轉換成傳感器輸出電壓信號，得到電壓信號和水平力的對應關係；
[0019]4、由於實驗室內波作用比較小，要得到較高的精確度，加載時以0.1g為單位進行加載，得到電壓信號和水平力的擬合方程之後，就可以用率定好的傳感器進行內波水平力的測量了。
[0020]在整個系統中，因所測量作用力比較微小，儘量避免其他因素影響，選擇無風和電磁影響比較小的室內進行，避免影響傳感器信噪比。
【權利要求】
1.測量內波水平力的傳感器率定系統，其特徵在於:該系統包括測力系統、託盤和荷載傳遞支架；所述的測力系統包括傳感器和圓柱體模型，傳感器的下端通過下固結接頭與圓柱體模型固定；傳感器的上端連接有上固結接頭，用於固定所述的測力系統；託盤與尼龍線連接，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.根據權利要求1所述的測量內波水平力的傳感器率定系統，其特徵在於: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，用於固定整個荷載傳遞支架；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.根據權利要求2所述的測量內波水平力的傳感器率定系統，其特徵在於:所述的滑輪支架上設置有滑槽，螺絲穿過滑槽與固定支架連接，通過滑槽可調節滑輪支架的入水深度和傾斜角度。
【文檔編號】G01M10/00GK203688196SQ201320686534
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】王飛, 郭海燕, 王新超, 吳凱鋒, 殷文明, 牛建傑, 李偉民, 趙偉, 張克超, 苗得勝, 崔鵬, 沙鑫, 林超, 馬東, 王偉 申請人:中國海洋大學