测量内波水平力的传感器率定系统技术方案

本实用新型专利技术属于海洋内波观测领域，具体涉及一种能够在内波水槽中，测量内波对圆柱体结构物水平作用力的传感器率定系统。该系统包括测力系统、托盘和荷载传递支架；所述的测力系统包括传感器和圆柱体模型，传感器的下端通过下固结接头与圆柱体模型固定；传感器的上端连接有上固结接头，用于固定所述的测力系统；托盘与尼龙线连接，通过尼龙线传递荷载；尼龙线通过荷载传递支架连接到圆柱体模型上。本实用新型专利技术的测量内波水平力的传感器率定系统能够有效地把水平力转换成竖直力，并将加载方式在水外完成，实现对测量内波的传感器的率定，使传感器率定结果更加准确，从而提高测量内波作用在结构物上水平力的准确性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术属于海洋内波观测领域，具体涉及一种能够在内波水槽中，测量内波对圆柱体结构物水平作用力的传感器率定系统。该系统包括测力系统、托盘和荷载传递支架；所述的测力系统包括传感器和圆柱体模型，传感器的下端通过下固结接头与圆柱体模型固定；传感器的上端连接有上固结接头，用于固定所述的测力系统；托盘与尼龙线连接，通过尼龙线传递荷载；尼龙线通过荷载传递支架连接到圆柱体模型上。本技术的测量内波水平力的传感器率定系统能够有效地把水平力转换成竖直力，并将加载方式在水外完成，实现对测量内波的传感器的率定，使传感器率定结果更加准确，从而提高测量内波作用在结构物上水平力的准确性。【专利说明】测量内波水平力的传感器率定系统
本技术属于海洋内波观测领域，具体涉及一种能够在内波水槽中，测量内波对圆柱体结构物水平作用力的传感器率定系统。
技术介绍
海洋内波是发生在密度稳定层化的海水内部的一种波动，其波幅大，波长长，蕴含能量巨大，形成突发水平剪切流，导致较大水平流速，对处于其中的海洋工程结构物造成巨大威胁。在我国南海海域，频繁发生的内波活动已经成为影响石油天然气开采工程中仅次于台风的影响因素。海洋结构物一旦遭到破坏，除了引起巨大的经济损失之外，必将引起重大的环境污染以及次生灾害。圆柱体结构是海洋工程结构物中基本的结构形式，其在内波作用下的水动力性能是关乎海洋工程结构物能否在内波作用下安全稳定运营的重要影响因素，也是海洋工程结构在设计时需要特别关注的问题。由于海洋内波的难预测性以及现有测量手段的限制，很难将海洋结构物在内波作用下的实际受力情况测量出来，因此在目前对于内波与结构物相互作用的研究当中，数值模拟和模型试验成为研究主要手段。在圆柱体内波作用下的模型试验中，由于要探究不同波要素下圆柱体的受力，因此圆柱体需要安放在水下环境中，传感器工作环境发生了改变；又因为实验室所造内波在结构物上作用力很小，在空气中的率定结果不能真实反映圆柱体在水下的真实受力，因此在进行圆柱体内波作用下的模型试验时，必须通过一套装置将进行率定的荷载传递到处于水下的圆柱体上，既进行水下率定。
技术实现思路
本技术的目的是克服实验室内波测量上的困难，结合圆柱体模型在内波作用的实际受力情况，提供一种能够进行测量内波水平力的传感器的率定系统，使传感器率定结果更加准确，从而提高测量内波作用在结构物上水平力的准确性。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是:测量内波水平力的传感器率定系统，该系统包括测力系统、托盘和荷载传递支架；所述的测力系统包括传感器和圆柱体模型，传感器的下端通过下固结接头与圆柱体模型固定；传感器的上端连接有上固结接头，用于固定所述的测力系统；托盘与尼龙线连接，通过尼龙线传递荷载；尼龙线通过荷载传递支架连接到圆柱体模型上。所述的荷载传递支架主要包括固定支架、滑轮支架和上下两个滑轮；固定支架下端与容器壁固定连接，用于固定整个荷载传递支架；滑轮支架通过螺丝固定在固定支架上，滑轮支架的上、下两端安装有滑轮。所述的滑轮支架上设置有滑槽，螺丝穿过滑槽与固定支架连接，通过滑槽可调节滑轮支架的入水深度和倾斜角度。经试验验证，本技术的测量内波水平力的传感器率定系统能够有效地把水平力转换成竖直力，并将加载方式在水外完成，实现对测量内波的传感器的率定，使传感器率定结果更加准确，从而提高测量内波作用在结构物上水平力的准确性。【专利附图】【附图说明】图1是本技术测量内波水平力的传感器率定系统示意图图2是图1中荷载传递支架示意图。【具体实施方式】如图1所示，测量内波水平力的传感器率定系统，该系统包括测力系统、托盘2和荷载传递支架4 ;测力系统包括传感器8和圆柱体模型10，传感器8的下端通过下固结接头9与圆柱体模型10固定；传感器8的上端连接有上固结接头7，上固结接头7用于固定测力系统；托盘2与尼龙线3连接，通过尼龙线3传递荷载；尼龙线3通过荷载传递支架4连接到圆柱体模型10上。如图2所示，荷载传递支架主要包括固定支架5、滑轮支架11和上下两个滑轮；固定支架5的下端与容器壁I固定连接，用于固定整个荷载传递支架；滑轮支架11通过螺丝12固定在固定支架5上，滑轮支架11的上、下两端安装有滑轮。滑轮支架11上设置有滑槽13，螺丝12穿过滑槽13与固定支架5连接，通过滑槽可调节滑轮支架的入水深度和倾斜角度。保证下端滑轮15和尼龙线与圆柱体模型连接处在同一水平线，确保所施加作用力在水平方向。同时使上端滑轮14在容器壁之外，经过其上的尼龙线能自由下垂，放置在托盘上的砝码重量通过这样一套系统就可以转换成作用在圆柱体模型上的水平力。在对测量内波水平力的传感器进行率定时，选在无风室内进行。将圆柱体模型10浸没于水中，并将固定支架5固定在容器壁上。1、根据试验要求选择合适材料制作圆柱体模型(如有机玻璃管)，内部制作下固结接头9，使其能与传感器固结。传感器8上部通过上固结接头7固定，将圆柱体模型10中部连接尼龙线3并将圆柱体模型浸没于水中；2、将连接托盘的尼龙线3穿过滑轮支架11上、下两端的滑轮，通过调节螺丝12，调节滑轮支架11的入水深度和倾斜角度，使得绕过下端滑轮15并与圆柱体模型10相连接的尼龙线保持水平，并使绕过上端滑轮14的尼龙线能够竖直悬在容器壁外，并挂上托盘2 ；3、系统组装完毕之后，将传感器8通过全桥连接到动态电阻应变仪，清零之后，进行加载和卸载的率定，将所加荷载转换成传感器输出电压信号，得到电压信号和水平力的对应关系；4、由于实验室内波作用比较小，要得到较高的精确度，加载时以0.1g为单位进行加载，得到电压信号和水平力的拟合方程之后，就可以用率定好的传感器进行内波水平力的测量了。在整个系统中，因所测量作用力比较微小，尽量避免其他因素影响，选择无风和电磁影响比较小的室内进行，避免影响传感器信噪比。【权利要求】1.测量内波水平力的传感器率定系统，其特征在于:该系统包括测力系统、托盘和荷载传递支架；所述的测力系统包括传感器和圆柱体模型，传感器的下端通过下固结接头与圆柱体模型固定；传感器的上端连接有上固结接头，用于固定所述的测力系统；托盘与尼龙线连接，通过尼龙线传递荷载；尼龙线通过荷载传递支架连接到圆柱体模型上。2.根据权利要求1所述的测量内波水平力的传感器率定系统，其特征在于:所述的荷载传递支架主要包括固定支架、滑轮支架和滑轮；固定支架下端与容器壁固定连接，用于固定整个荷载传递支架；滑轮支架通过螺丝固定在固定支架上，滑轮支架的上、下两端安装有滑轮。3.根据权利要求2所述的测量内波水平力的传感器率定系统，其特征在于:所述的滑轮支架上设置有滑槽，螺丝穿过滑槽与固定支架连接，通过滑槽可调节滑轮支架的入水深度和倾斜角度。【文档编号】G01M10/00GK203688196SQ201320686534【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日 【专利技术者】王飞, 郭海燕, 王新超, 吴凯锋, 殷文明, 牛建杰, 李伟民, 赵伟, 张克超, 苗得胜, 崔鹏, 沙鑫, 林超, 马东, 王伟 申请人:中国海洋大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
测量内波水平力的传感器率定系统，其特征在于：该系统包括测力系统、托盘和荷载传递支架；所述的测力系统包括传感器和圆柱体模型，传感器的下端通过下固结接头与圆柱体模型固定；传感器的上端连接有上固结接头，用于固定所述的测力系统；托盘与尼龙线连接，通过尼龙线传递荷载；尼龙线通过荷载传递支架连接到圆柱体模型上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，郭海燕，王新超，吴凯锋，殷文明，牛建杰，李伟民，赵伟，张克超，苗得胜，崔鹏，沙鑫，林超，马东，王伟，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：山东;37