深水水文观测无线供电系统技术方案

本发明专利技术公开一种深水水文观测无线供电系统，属于户外环境中进行深水条件下水文巡测作业时的重要辅助装置。该装置是一种利用便携式大功率电源产生交变磁场作用，通过电磁谐振线圈将电磁能传给水下水文测量装置，从而可以保证水下测量器械正常工作的先进装置。主要包括有：直流电源(1)；振荡电路(2)；功率晶闸管(3)；谐振发射线圈(4)；谐振接收线圈(5)；整流电路(6)；蓄电池(7)；测量装置(8)。本发明专利技术可为户外环境中进行深水条件下水文巡测作业时提供电功率，具有工作范围广、输电方式灵活与安全可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种深水水文观测无线供电系统，属于户外环境中进行深水条件下水文巡测作业时的重要辅助装置。该装置是一种利用便携式大功率电源产生交变磁场作用，通过电磁谐振线圈将电磁能传给水下水文测量装置，从而可以保证水下测量器械正常工作的先进装置。主要包括有：直流电源(1)；振荡电路(2)；功率晶闸管(3)；谐振发射线圈(4)；谐振接收线圈(5)；整流电路(6)；蓄电池(7)；测量装置(8)。本专利技术可为户外环境中进行深水条件下水文巡测作业时提供电功率，具有工作范围广、输电方式灵活与安全可靠等优点。【专利说明】深水水文观测无线供电系统
本专利技术涉及一种深水水文观测无线供电系统，属于户外环境中进行深水条件下水文巡测作业时的重要辅助装置。特别是涉及一种能够使水文测量装置在深水的条件下可以获得电能并长期工作的无线供电系统。该系统利用振荡电路作用于谐振发射线圈产生交变磁场，被谐振接收线圈接收后重新整流成直流电能向水文测量装置供电，具有工作范围广、下潜深度深与安全可靠的优点，从而为户外环境中进行深水条件下水文巡测作业提供了一种长期可靠无线供电的有效方案。
技术介绍
户外水文巡测作业基本内容包括:河流、湖泊、水库的水文特征和测站特性，水文要素的季节性变化和水质状况；水位流量关系形式，流量与输沙率关系特性；各有关水文站、辅助站和调查点间在不同时期，不同水文情势下的相互关系。在作业过程中需要使用相关的水文测量装置深入水下测取水位及流速等物理信息。但是在深水条件下作业时，水文测量装置由于长期静置于深水条件中会导致蓄电池电量耗尽而使测量失败，因此解决水文测量装置在深水下获得电能的问题成为水文巡测的一个重要课题。本专利技术公开一种深水水文观测无线供电系统，主要针对在深水条件下作业时，水文测量装置由于长期静置于深水条件中会导致蓄电池电量耗尽而使测量失败的问题，开发的一种通过非接触式无线电能传输技术向水文测量装置进行供电，以保证测量能够顺利进行的装置，该装置具有工作范围广、下潜深度深与安全可靠的优点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，通过大功率振荡电路作用于谐振发射线圈产生交变磁场，并被谐振接收线圈高效的吸收，然后通过整流电路重新将交变电能转化为直流电能，从而为深水条件下水文测量作业提供有力保证。本专利技术所采用的技术方案是:深水水文观测无线供电系统，包括有直流电源(I)向振荡电路⑵供电，功率晶闸管⑶产生自激振荡后电功率由谐振发射线圈⑷传递至谐振接收线圈(5)，接收到的功率经过整流电路(6)向蓄电池(7)及测量装置(8)供电，同时蓄电池(7)也可以向测量装置⑶供电。所述的直流电源(I)通过便携式直流移动电源或者可提供大电流的蓄电池组实现，同时要保证电源携带的便捷性与防水特性。所述的振荡电路(2)通过新型单路考比子振荡电路搭建，两路对称的电感线圈，电阻，N沟道增强型功率晶闸管(3)以及相互反接的快速回复二极管，可实现任意振荡频率的正弦波输出。所述的谐振发射线圈(4)由高品质因数的铜质导线构成，密绕匝数则需要根据该电路具体的工作情况确定。同时与并联的谐振电容同时工作以确定发射端的工作频率。所述的谐振接收线圈(5)由高品质因数的铜质导线构成，与并联的谐振电容同时工作以确定接收端的工作频率，该频率必须保持与发射端频率一致。同时导线外层必须涂有防水层并进行防水深度极限的相关测试。所述的整流电路(6)，首先将交变电能通过整流桥后在进行滤波，同时通过硅整流二极管代替稳压二极管工作，一方面向蓄电池进行充电；另一方面向测量装置(8)进行供电。本专利技术的深水水文观测无线供电系统，通过振荡电路产生交变磁场作用于振荡电路，产生的交变电磁能通过谐振发射线圈传递给谐振接收线圈，后者在经过整流稳压后向蓄电池与测量装置供电，从而对深水条件下工作的水文测量装置进行供电，以保证其在水下长期正常工作。本装置为深水条件下水文巡测作业提供了一种长期供电的有效方案，具有工作范围广、下潜深度深与安全可靠的优点。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的整体结构框图；图2是交变磁场大功率振荡发生电路；图3是谐振接收线圈的几何正视图；图4是接收侧整流电路原理图；图5是深水下测量系统整体工作原理图。其中:(I):直流电源；(2):振荡电路；(3):功率晶闸管；(4):谐振发射线圈；(5):谐振接收线圈；(6):整流电路；`(7):蓄电池:(8)测量装置。R1:Q1钳位电阻R1:Q2钳位电阻T1:Q1 电感T2:Q2 电感Q1:功率晶闸管IQ2:功率晶闸管2D1:快速回复二极管ID2:快速回复二极管2C1:谐振发射电容L1:谐振发射电感C2:谐振接收电容L2:谐振接收电感C3:滤波电容FU:熔断保险R3:限流电阻Rl:等效负载【具体实施方式】下面结合实例和附图对本专利技术的深水水文观测无线供电系统做出详细说明。如图1所示，本专利技术的深水水文观测无线供电系统，包括有直流电源(I);振荡电路⑵；功率晶闸管⑶；谐振发射线圈⑷；谐振接收线圈(5);整流电路(6);蓄电池(7)；测量装置(8)。本专利技术利用便携式大功率电源产生交变磁场作用于振荡电路，产生的交变电磁能通过谐振发射线圈传递给谐振接收线圈，后者在经过整流稳压后向蓄电池与测量装置供电，从而对深水条件下工作的水文测量装置进行供电，以保证其在水下长期正常工作。如图2所示，所述的振荡电路(2)由两路对称的电感线圈，电阻，N沟道增强型功率晶闸管(3)以及相互反接的快速回复二极管组成。两路对称的电路同时向功率晶闸管(3)的基极馈电，由于反并联的快速回复二极管Dl与D2的作用，功率晶闸管(3)的集电极所在电路实现交替导通，使谐振发射线圈(4)输出正弦波的全波形。如图3所示，所述的谐振接收线圈(5)由高品质因数的铜质导线构成，与并联的谐振电容同时工作以确定接收端的工作频率，该频率必须保持与发射端频率一致。当振荡电路(2)工作时，谐振接收线圈(5)将会接收到与谐振发射线圈(4)频率一致的电磁能。同时导线外层必须涂有防水层并进行防水深度极限的相关测试。如图4所示，所述的整流电路(6)首先将交变电能通过整流桥后在进行滤波，同时通过硅整流二极管代替稳压二极管工作，一方面向蓄电池进行充电；另一方面向测量装置(8)进行供电。本专利技术的深水水文观测无线供电系统，当测量装置工作于深水条件时，振荡电路(2)开始工作，交变电磁能加载到谐振发射线圈(4)，并发射给谐振接收线圈(5)，后者通过整流与稳压环节后，一方面向蓄电池进行充电；另一方面向测量装置(8)进行供电。本装置为深水条件下水文巡测作业提供了一种长期供电的有效方案，具有工作范围广、下潜深度深与安全可靠的优点。【权利要求】1.深水水文观测无线供电系统，包括有直流电源(I)向振荡电路(2)供电，功率晶闸管(3)产生自激振荡后电功率由谐振发射线圈(4)传递至谐振接收线圈(5)，接收到的功率经过整流电路(6)向蓄电池(7)及测量装置⑶供电，同时蓄电池(7)也可以向测量装置(8)供电。2.根据权利要求1所述的深水水文观测无线供电系统，其特征还在于，所述的振荡电路(2)通过新型单路考比子振荡电路搭建，两路对称的电感线圈，电阻，N沟道增强型功率晶闸管(3)以及相互反接的快速回复二极管。3.根据权利要求1所述的深水水本文档来自技高网...

【技术保护点】
深水水文观测无线供电系统，包括有直流电源(1)向振荡电路(2)供电，功率晶闸管(3)产生自激振荡后电功率由谐振发射线圈(4)传递至谐振接收线圈(5)，接收到的功率经过整流电路(6)向蓄电池(7)及测量装置(8)供电，同时蓄电池(7)也可以向测量装置(8)供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张献，杨庆新，章鹏程，金亮，李阳，张欣，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：