一种应用于海洋流场流速测量的自供电海流计制造技术

本发明专利技术提供一种应用于海洋流场流速测量的自供电海流计，其包括密封壳体、摩擦发电模块、传动模块、旋杯和变间距模块。其中，变间距模块连接在密封壳体一端的外侧；摩擦发电模块设置在密封壳体内；旋杯设置在变间距模块的外侧；传动模块包括第一传动轴、第二传动轴以及分别连接第一传动轴和第二传动轴的磁联轴器，第一传动轴的一端和磁联轴器的内磁体连接且共同设置在密封壳体内，第一传动轴的另一端与摩擦发电模块连接；磁联轴器的外磁体设置在变间距模块内，第二传动轴的一端在变间距模块内与外磁体连接，第二传动轴的另一端穿设变间距模块并与旋杯连接于变间距模块的外侧；变间距模块用于调整内磁体和外磁体之间的传动间隙实现对灵敏度的调整，进而实现对测速区间的调整。整。整。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于海洋流场流速测量的自供电海流计


[0001]本专利技术涉及流速检测仪器
，特别涉及一种应用于海洋流场流速测量的自供电海流计。

技术介绍

[0002]海流是基础的海洋资料，海洋流场的实时监测和测量是海洋科学考察的重要内容。海流计作为水体测量的主要仪器，主要包含机械式海流计、电磁海流计、声学海流计以及其他海流计四个大类。其中，声学海流计是目前世界上测量多层海流剖面和河道流量的最有效仪器，具有测流范围广、测量用时短、测量精度高等优点，但是，由于其信号来源是利用声学多普勒原理测量分层水介质散射信号的频移信息，因此其在水介质密度较低的深海场景下测量精度会受到明显影响；电磁海流计利用法拉第感应定律，通过测量海水流过磁场时所产生的感应电动势来测量海流，具有探测海域广、测量深度大、运行周期短、探头体积小等优点，但流速测量的精度受地磁、船磁分布的影响较大；机械式海流计利用水流推动转子的转速来测量流速，随着测流方式的不断发展，机械式海流计不再是主流的测流仪器，但结构简单、成本低、使用方便和稳定可靠等优点使其至今仍占有较大的应用市场，例如我国自主研制的SLC9
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2型直读式海流计，最大探测深度为200 m，流速的测量范围为0.03～3.50 m/s，代表目前国内机械式海流计研制的最高水平。
[0003]机械式海流计以转子式为主，有旋桨式（水平轴）和旋杯式（垂直轴），水下探测器部分主要结构包括转子、旋转部件、支座、尾翼部件、干簧管部件等，另外，海流计还包括连接电缆和数据终端等设备。机械式海流计工作原理基本相同，均是利用水流动力推动转子旋转，通过外部电源为海流计主动供能，使讯号触点与干簧管部件由于转动而发生接触（或远离），电路相应导通（或断开）而产生脉冲信号，根据脉冲信号频率推求流速，流速通过显示器显示。为保障核心部件在水下的防水、防沙、防腐蚀性能，在海流计的转轴系统中设置复杂曲折的迷宫结构，内部填充轻机油。
[0004]旋杯式相较于旋桨式具有体积小、无需对准来流方向等优势，但是现有旋杯式海流计测速区间较小，约为0.02
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3.5 m/s。这主要是由于传讯机构的接触部分包括偏心轴、齿轮、接触销、接触丝等精密部件，其中齿轮与转子部分的旋轴接触，并一起旋转，为保证旋转的灵敏度，导致精密零件及上下轴强度较低，无法在高流速冲击下正常工作，因此最大测速不能超过3.5m/s。同时，现有机械式海流计均需要外部电源主动供电才能产生脉冲信号，在一定程度上会造成电源的损耗，此外，耐压能力也是限制机械式海流计在更深水域工作的重要原因。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有机械式海流计技术中海流计测速区间较小、需要主动供能以及耐压能力弱的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种应用于海洋流场流速测量的自供电海流
计，其包括：密封壳体；摩擦发电模块，其设置在所述密封壳体内；传动模块，其包括第一传动轴、第二传动轴以及分别连接所述第一传动轴和所述第二传动轴的磁联轴器，所述第一传动轴的一端和所述磁联轴器的内磁体连接且共同设置在所述密封壳体内，所述第一传动轴的另一端与所述摩擦发电模块连接；旋杯，其与所述第二传动轴同轴连接；变间距模块，其连接在所述密封壳体长度方向的外侧，所述磁联轴器的外磁体设置在所述变间距模块内，所述第二传动轴的一端在所述变间距模块内与外磁体连接，所述第二传动轴的另一端穿设所述变间距模块并与所述旋杯连接于所述变间距模块的外侧；所述变间距模块用于调整所述内磁体和所述外磁体之间的传动间隙进而实现对测速区间的调整。
[0007]可选地，所述变间距模块包括与所述密封壳体同轴设置的固定块和滑动块，所述固定块设置在所述密封壳体一侧，所述滑动块与所述固定块通过滑槽配合实现所述变间距模块对所述内磁体和所述外磁体之间传动间隙的调整。
[0008]可选地，所述固定块的外表面沿其轴向依次布置有至少两个沿其径向延伸的第一滑槽以及自所述第一滑槽的一端沿所述固定块的外表面轴向延伸形成的第二滑槽，所述滑动块设置有与所述第一滑槽以及所述第二滑块配合的凸起。
[0009]可选地，所述滑动块朝向所述固定块的内表面沿其轴向依次布置有至少两个沿其径向延伸的第一滑槽以及自所述第一滑槽的一端沿所述滑动块的内表面轴向延伸形成的第二滑槽，所述固定块设置有与所述第一滑槽以及第二滑槽配合的凸起。
[0010]可选地，所述第一滑槽在所述固定块上的轴向截面为半圆形，所述第二滑槽在所述固定块上的径向截面为半圆形。
[0011]可选地，所述凸起为半球形结构。
[0012]可选地，所述第一滑槽为等间距设置的三个。
[0013]可选地，所述摩擦发电模块包括发电单元和导电单元，所述发电单元包括与所述密封壳体同轴的转子、设置在所述转子外周面的正摩擦材料、设置在所述密封壳体内壁并与所述正摩擦材料表面接触的负摩擦材料，以及设置在所述密封壳体与所述负摩擦材料之间的导电单元，所述第一传动轴与所述转子连接。
[0014]可选地，所述导电单元为多个片状电极，多个片状电极形成电极阵列并沿所述密封壳体内壁等距排列。
[0015]可选地，所述第一传动轴通过第一轴承连接所述密封壳体，所述第二传动轴通过第二轴承连接所述变间距模块。
[0016]由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供一种应用于海洋流场流速测量的自供电海流计，其包括密封壳体、摩擦发电模块、传动模块、旋杯和变间距模块。其中，变间距模块连接在密封壳体一端的外侧；摩擦发电模块设置在密封壳体内；旋杯设置在变间距模块的外侧；传动模块包括第一传动轴、第二传动轴以及分别连接第一传动轴和第二传动轴的磁联轴器，第一传动轴的一端和磁联轴器的内磁体连接且共同设置在密封壳体内，第一传动轴的另一端与摩擦发电模块连接；磁联轴器的外磁体设置在变间距模块内，第二传动轴的一端在变间距模块内与外磁体连接，第二传动轴的另一端穿设变间距模块并与旋杯连接于变间距模块的外侧；变间距模块用于调整内磁体和外磁体之间的传动间隙进而实现对测速区间的调整。
附图说明
[0017]图1是本申请提供的自供电海流计的一实施例的剖面结构示意图。
[0018]图2是图1提供的实施例中的摩擦发电模块的结构示意图。
[0019]图3是图1提供的实施例中的摩擦发电模块的摩擦电荷分布示意图。
[0020]图4是图1提供的实施例中变间距模块的凸起分别与三个位置的第一滑槽配合所对应的三个状态的结构示意图。
[0021]图5是图1提供的实施例中变间距模块的固定块的结构示意图。
[0022]图6是本申请提供的自供电海流计的旋杯的结构示意图。
[0023]图7是本申请提供的自供电海流计中的摩擦发电模块在三种流速下的输出信号曲线。
[0024]附图标记说明如下：10、密封壳体；20、摩擦发电模块；21、转子；22、正摩擦材料；23、负摩擦材料；24、片状电极；30、传动模块；31、第一传动轴；32、内磁体；33、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于海洋流场流速测量的自供电海流计，其特征在于，包括：密封壳体；摩擦发电模块，其设置在所述密封壳体内；传动模块，其包括第一传动轴、第二传动轴以及分别连接所述第一传动轴和所述第二传动轴的磁联轴器，所述第一传动轴的一端和所述磁联轴器的内磁体连接且共同设置在所述密封壳体内，所述第一传动轴的另一端与所述摩擦发电模块连接；旋杯，其与所述第二传动轴同轴连接；变间距模块，其连接在所述密封壳体长度方向的外侧，所述磁联轴器的外磁体设置在所述变间距模块内，所述第二传动轴的一端在所述变间距模块内与外磁体连接，所述第二传动轴的另一端穿设所述变间距模块并与所述旋杯连接于所述变间距模块的外侧；所述变间距模块用于调整所述内磁体和所述外磁体之间的传动间隙进而实现对测速区间的调整。2.根据权利要求1所述的自供电海流计，其特征在于，所述变间距模块包括与所述密封壳体同轴设置的固定块和滑动块，所述固定块设置在所述密封壳体一侧，所述滑动块与所述固定块通过滑槽配合实现所述变间距模块对所述内磁体和所述外磁体之间传动间隙的调整。3.根据权利要求2所述的自供电海流计，其特征在于，所述固定块的外表面沿其轴向依次布置有至少两个沿其径向延伸的第一滑槽以及自所述第一滑槽的一端沿所述固定块的外表面轴向延伸形成的第二滑槽，所述滑动块设置有与所述第一滑槽以及所述第二滑槽配合的凸起。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，韩昌报，潘远超，徐庆跃，孙鑫，马浩翔，魏紫鸿，尚琛晶，
申请(专利权)人：中国科学院深海科学与工程研究所，
类型：发明
国别省市：