適用於大型系留氣球的氣壓採集測量裝置的製作方法

2023-05-27 13:23:11

專利名稱：適用於大型系留氣球的氣壓採集測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於氣壓採集測量技術領域，具體涉及一種適用於大型系留氣球囊體 氣壓採集和測量裝置。
背景技術：
系留氣球作為一種浮空平臺，其基本工作原理是利用氣球囊體內的填充氣體在空 氣中產生浮力搭載有效載荷，並通過系留纜繩的拖曳實現在空中的長時間駐留。根據系留 氣球的氣動外形設計有若干個囊體，一般包括主氣囊、副氣囊、整流罩和尾翼氣囊。其中副 氣囊、整流罩和尾翼氣囊的內部填充空氣，主要用於調節各個囊體的壓差，進而維持系留氣 球的氣動外形，主氣囊一般填充密度較小的惰性氣體——氦氣，用於產生浮力。系留氣球長 時間工作於多變的外界環境中，因此要對各囊體內部壓力進行嚴格控制，才能保證氣球在 惡劣的自然環境下保持良好的氣動外形，從而保證正常工作。大型系留氣球的體積非常龐 大，最小的囊體體積也有幾百立方，因此各個囊體距離很遠，對各個囊體氣壓的採集和測量 就變得非常困難。目前國內外採用的分布式採集測量裝置，是在各個囊體安置差壓傳感器， 採集氣壓值後通過通訊電纜傳送出去，這種分布採集和測量的方式造成差壓傳感器安裝維 護困難，過長的電源和通訊線纜直接導致供電線路壓降過大，通訊線路串擾增多，系統工作 不穩定，而且線纜的重量不可忽視。因此就需要有一種能解決這些問題的氣壓採集和測量裝置。

實用新型內容為了解決大型系留氣球的氣壓採集中存在的差壓傳感器安裝維護困難等問題，本 實用新型提供一種重量輕、安裝方便、易於維護、長期工作穩定適用於大型系留氣球的氣壓 採集測量裝置。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是適用於大型系留氣球的氣壓採集測量裝置，包括框架狀的盒體27，盒體27中部排 列設有8個具有RS485接口的差壓傳感器，分別為第一差壓傳感器3、第二差壓傳感器4、第 三差壓傳感器5、第四差壓傳感器6、第五差壓傳感器7、第六差壓傳感器8、第七差壓傳感器 9和第八差壓傳感器10 ；盒體一側外部分別設有電源插座1和通訊插座2。盒體邊框上分別設有8個引壓口，且分別連通著所述的8個具有RS485接口的差 壓傳感器，每個引壓口均帶有外螺紋；具體的連接關係如下與第一差壓傳感器3對應的盒體邊框上分別設有第一兩通靜壓口 23和第一氦氣 囊引壓口 19，第一兩通靜壓口 23和第一氦氣囊引壓口 19分別通過引壓管連通著第一差壓 傳感器3。與第二差壓傳感器4對應的盒體邊框上分別設有第二兩通靜壓口 11和第二氦氣 囊引壓口 15，第二兩通靜壓口 11和第二氦氣囊引壓口 15分別通過引壓管連通著第二差壓 傳感器4。[0009]與第三差壓傳感器5對應的盒體邊框上分別設有第一三通靜壓口 M和第一副氣 囊引壓口 20，第一三通靜壓口 M和第一副氣囊引壓口 20分別通過引壓管連通著第三差壓 傳感器5。與第四差壓傳感器6對應的盒體邊框上分別設有第一四通靜壓口 12和第二副氣 囊引壓口 16，第一四通靜壓口 12和第二副氣囊引壓口 16分別通過引壓管連通著第四差壓 傳感器6。與第五差壓傳感器7對應的盒體邊框上分別設有第二四通靜壓口 25和第一整流 罩引壓口 21，第二四通靜壓口 25和第一整流罩引壓口 21分別通過引壓管連通著第五差壓 傳感器7。與第六差壓傳感器8對應的盒體邊框上分別設有第二三通靜壓口 13和第二整流 罩引壓口 17，第二三通靜壓口 13和第二整流罩引壓口 17分別通過引壓管連通著第六差壓 傳感器8。與第七差壓傳感器9對應的盒體邊框上分別設有第三兩通靜壓口沈和第一尾翼 引壓口 22，第三兩通靜壓口沈和第一尾翼引壓口 22分別通過引壓管連通著第七差壓傳感
9 ο與第八差壓傳感器10對應的盒體邊框上分別設有第四兩通靜壓口 14和第二尾翼 引壓口 18，第四兩通靜壓口 14和第二尾翼引壓口 18分別通過引壓管連通著第八差壓傳感 器10。所述第一兩通靜壓口 23、第一三通靜壓口 24、第二四通靜壓口 25和第三兩通靜壓 口沈作為一組，橫向之間由引壓管互相連通；第二四通靜壓口 25的第四接口連通外界大氣 壓。所述第二兩通靜壓口 11、第一四通靜壓口 12、第二三通靜壓口 13和第四兩通靜壓 口 14作為另一組，橫向之間由引壓管互相連通；第一四通靜壓口 12的第四接口連通外界大 氣壓。所述引壓管為矽橡膠管。本實用新型將氣壓的採集採用分布式採集的方式，根據連通器的原理，通過有一 定硬度的聚氨酯的引壓管把各個囊體的氣體引至氣壓採集測量盒體外部的引壓口，內部用 硬度較小的矽橡膠管將各個引壓口的氣壓引至傳感器的氣壓採集口 ；氣壓的測量採用集中 測量的方式，氣壓採集測量盒內安裝8個具有RS485接口的差壓傳感器，差壓傳感器地址編 碼從01 08，並且兩兩互為熱冗餘備份，即01與02互備份，03與04互備份，05與06互備 份，07與08互備份，地址編碼為01和02的差壓傳感器處理氦氣囊與外界氣壓的壓差，地址 編碼為03和04的差壓傳感器處理副氣囊與外界氣壓的壓差，地址編碼為05和06的差壓 傳感器處理整流罩與外界氣壓的壓差，地址編碼為07和08的差壓傳感器處理尾翼與外界 氣壓的壓差，結果通過兩線制RS485總線的通訊線纜傳送給上位機。本實用新型的有益效果是此裝置可以安裝在系留氣球電子設備的供電電源附近， 省去了大量的供電和通訊電纜，系統工作長期穩定，易於維護。

圖1是氣壓採集測量盒內部構造圖。[0021]圖2是氣壓採集測量盒電氣功能示意圖。圖中1.電源插座，2.通訊插座，3.第一差壓傳感器，4.第二差壓傳感器，5.第三 差壓傳感器，6.第四差壓傳感器，7.第五差壓傳感器，8.第六差壓傳感器，9.第七差壓 傳感器，10.第八差壓傳感器，11.第二兩通靜壓口，12.第一四通靜壓口，13.第二三通靜 壓口，14.第四兩通靜壓口，15.第二氦氣囊引壓口，16.第二副氣囊引壓口，17.第二整流罩 引壓口，18.第二尾翼引壓口，19.第一氦氣囊引壓口，20.第一副氣囊引壓口，21.第一整流 罩引壓口，22.第一尾翼引壓口，23.第一兩通靜壓口，24.第一三通靜壓口，25.第二四通靜 壓口，26.第三兩通靜壓口，27.盒體。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。實施例參見圖1，適用於大型系留氣球的氣壓採集測量裝置包括框架狀的盒體27，盒體 27中部排列安裝有8個具有RS485接口的差壓傳感器，分別為第一差壓傳感器3、第二差壓 傳感器4、第三差壓傳感器5、第四差壓傳感器6、第五差壓傳感器7、第六差壓傳感器8、第七 差壓傳感器9和第八差壓傳感器10。第一差壓傳感器即地址編碼為01的差壓傳感器，以 此類推，第一 第八差壓傳感器即地址編碼為01 08的差壓傳感器，並且兩兩互為熱冗餘 備份，即01與02互備份，03與04互備份，05與06互備份，07與08互備份，地址編碼為01 和02的差壓傳感器處理氦氣囊與外界氣壓的壓差，地址編碼為03和04的差壓傳感器處理 副氣囊與外界氣壓的壓差，地址編碼為05和06的差壓傳感器處理整流罩與外界氣壓的壓 差，地址編碼為07和08的差壓傳感器處理尾翼與外界氣壓的壓差，結果通過兩線制RS485 總線的通訊線纜傳送給上位機。盒體一側外部分別安裝有電源插座1和通訊插座2。盒體邊框上分別安裝有8個 引壓口，8個引壓口分別連通著8個具有RS485接口的差壓傳感器，每個引壓口均帶有外螺 紋，以增強摩擦力和氣密性。具體結構關係如下與第一差壓傳感器3對應的盒體邊框上分別安裝有第一兩通靜壓口 23和第一氦 氣囊引壓口 19，第一兩通靜壓口 23和第一氦氣囊引壓口 19分別通過引壓管連通著第一差 壓傳感器3。與第二差壓傳感器4對應的盒體邊框上分別安裝有第二兩通靜壓口 11和第二氦 氣囊引壓口 15，第二兩通靜壓口 11和第二氦氣囊引壓口 15分別通過引壓管連通著第二差 壓傳感器4。與第三差壓傳感器5對應的盒體邊框上分別安裝有第一三通靜壓口 M和第一副 氣囊引壓口 20，第一三通靜壓口 M和第一副氣囊引壓口 20分別通過引壓管連通著第三差 壓傳感器5。與第四差壓傳感器6對應的盒體邊框上分別安裝有第一四通靜壓口 12和第二副 氣囊引壓口 16，第一四通靜壓口 12和第二副氣囊引壓口 16分別通過引壓管連通著第四差 壓傳感器6。與第五差壓傳感器7對應的盒體邊框上分別安裝有第二四通靜壓口 25和第一整 流罩引壓口 21，第二四通靜壓口 25和第一整流罩引壓口 21分別通過引壓管連通著第五差壓傳感器7。與第六差壓傳感器8對應的盒體邊框上分別安裝有第二三通靜壓口 13和第二整 流罩引壓口 17，第二三通靜壓口 13和第二整流罩引壓口 17分別通過引壓管連通著第六差 壓傳感器8。與第七差壓傳感器9對應的盒體邊框上分別安裝有第三兩通靜壓口沈和第一尾 翼引壓口 22，第三兩通靜壓口沈和第一尾翼引壓口 22分別通過引壓管連通著第七差壓傳 感器9。與第八差壓傳感器10對應的盒體邊框上分別安裝有第四兩通靜壓口 14和第二尾 翼引壓口 18，第四兩通靜壓口 14和第二尾翼引壓口 18分別通過引壓管連通著第八差壓傳 感器10。第一兩通靜壓口 23、第一三通靜壓口 24、第二四通靜壓口 25和第三兩通靜壓口 沈作為一組，橫向之間由引壓管互相連通；第二四通靜壓口 25的第四接口連通外界大氣 壓。第二兩通靜壓口 11、第一四通靜壓口 12、第二三通靜壓口 13和第四兩通靜壓口 14作為另一組，橫向之間由引壓管互相連通；第一四通靜壓口 12的第四接口連通外界大氣 壓。每個囊體的壓差為囊體內部的氣壓和外界大氣壓的差值。差壓傳感器採集Pl 口 與PO 口的氣壓，得出Pl-PO的壓差測量值。所有的差壓傳感器通過電源插座1提供5V的 直流電源。靜壓即外界大氣壓，作為所有差壓傳感器的參考氣壓，需要引至地址為0廣08差 壓傳感器的PO 口，每個囊體的氣壓通過引壓管引至相應差壓傳感器的Pl 口。因為盒體外 部的氣壓管長度都較長，為了防止彎折影響測量結果採用具有一定硬度的聚氨酯材料的與 引壓口直徑相匹配口徑的氣壓管。盒體內部的引壓管採用硬度較低的與引壓口直徑相匹配 口徑的矽橡膠管連接。該氣壓採集測量裝置的電氣功能參見圖2。外部5V直流電源1為盒體內部8個型 號為ΡΡΤ0001GWW5VAB差壓傳感器供電，差壓傳感器具有RS485通訊功能，地址01 08的 差壓傳感器(3、4、5、6、7、8、9、10)掛接在同一兩線制RS485總線上，所有的採樣結果數據通 過型號為J30J-1MKP的通訊插座2傳送到上位機。
權利要求1.適用於大型系留氣球的氣壓採集測量裝置，其特徵在於包括框架狀的盒體(27)， 盒體(27)中部排列設有8個具有RS485接口的差壓傳感器，分別為第一差壓傳感器(3)、第 二差壓傳感器(4)、第三差壓傳感器(5)、第四差壓傳感器(6)、第五差壓傳感器(7)、第六差 壓傳感器(8)、第七差壓傳感器(9)和第八差壓傳感器(10);盒體一側外部分別設有電源插 座(1)和通訊插座(2)；盒體邊框上分別設有8個引壓口，且分別連通著所述的8個具有RS485接口的差壓傳 感器，每個引壓口均帶有外螺紋；具體的連接關係如下與第一差壓傳感器(3)對應的盒體邊框上分別設有第一兩通靜壓口(23)和第一氦氣 囊引壓口(19)，第一兩通靜壓口(23)和第一氦氣囊引壓口(19)分別通過引壓管連通著第 一差壓傳感器(3);與第二差壓傳感器(4)對應的盒體邊框上分別設有第二兩通靜壓口(11)和第二氦氣 囊引壓口(15)，第二兩通靜壓口(11)和第二氦氣囊引壓口(15)分別通過引壓管連通著第 二差壓傳感器(4);與第三差壓傳感器(5)對應的盒體邊框上分別設有第一三通靜壓口(24)和第一副氣 囊引壓口(20)，第一三通靜壓口(24)和第一副氣囊引壓口(20)分別通過引壓管連通著第 三差壓傳感器(5)；與第四差壓傳感器(6)對應的盒體邊框上分別設有第一四通靜壓口(12)和第二副氣 囊引壓口(16)，第一四通靜壓口(12)和第二副氣囊引壓口(16)分別通過引壓管連通著第 四差壓傳感器(6);與第五差壓傳感器(7)對應的盒體邊框上分別設有第二四通靜壓口(25)和第一整流 罩引壓口(21)，第二四通靜壓口(25)和第一整流罩引壓口(21)分別通過引壓管連通著第 五差壓傳感器(7)；與第六差壓傳感器(8)對應的盒體邊框上分別設有第二三通靜壓口(13)和第二整流 罩引壓口(17)，第二三通靜壓口(13)和第二整流罩引壓口(17)分別通過引壓管連通著第 六差壓傳感器(8);與第七差壓傳感器(9)對應的盒體邊框上分別設有第三兩通靜壓口(26)和第一 尾翼引壓口(22)，第三兩通靜壓口(26)和第一尾翼引壓口(22)分別通過引壓管連通著第 七差壓傳感器(9);與第八差壓傳感器(10)對應的盒體邊框上分別設有第四兩通靜壓口(14)和第二尾翼 引壓口(18)，第四兩通靜壓口(14)和第二尾翼引壓口(18)分別通過引壓管連通著第八差 壓傳感器(10);所述第一兩通靜壓口(23)、第一三通靜壓口(24)、第二四通靜壓口(25)和第三兩通靜 壓口(26)作為一組，橫向之間由引壓管互相連通；第二四通靜壓口(25)的第四接口連通外 界大氣壓；所述第二兩通靜壓口( 11 )、第一四通靜壓口( 12)、第二三通靜壓口(13)和第四兩通靜 壓口(14)作為另一組，橫向之間由引壓管互相連通；第一四通靜壓口(12)的第四接口連通 外界大氣壓。
2.根據權利要求1所述的適用於大型系留氣球的氣壓採集測量裝置，其特徵在於所 述引壓管為矽橡膠管。
專利摘要本實用新型涉及適用於大型系留氣球的氣壓採集測量裝置。該裝置包括框架狀的盒體，盒體中部排列設有8個具有RS485接口的差壓傳感器；盒體一側外部分別設有電源插座(1)和通訊插座(2)；盒體邊框上分別設有8個引壓口，且分別連通著所述的8個具有RS485接口的差壓傳感器，每個引壓口均帶有外螺紋；盒體邊框上分別設有8個兩通以上的靜壓口，其中包括四個兩通靜壓口、兩個三通靜壓口和兩個四通靜壓口，其中8個靜壓口分別連通著所述的8個具有RS485接口的差壓傳感器，兩個四通靜壓口中的一個接口連通外界大氣壓。本實用新型安裝在系留氣球電子設備的供電電源附近，省去了大量的供電和通訊電纜，系統工作長期穩定，易於維護。
文檔編號G08C19/00GK201909695SQ20112000824
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月13日 優先權日2011年1月13日
發明者葉明傲, 朱弘, 林回祥, 段玲琳, 郭立俊 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所