防水型水下摩擦叠焊脉冲检测信号长距离传输装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及脉冲电信号检测电路，尤其涉及一种防水型水下摩擦叠焊脉冲检测信号长距离传输装置。
【背景技术】
[0002]摩擦叠焊是摩擦焊的一种，既能用于海底管道维修，也能用于海洋平台的修复，对水深条件变化敏感性较小，易于发展成为深水应用所要求的无潜水员式全自动作业系统。因而，目前水下摩擦叠焊技术已成为水下焊接技术发展的前沿。水下摩擦叠焊系统包括:水上部分和水下部分，其中，水下部分主要是焊接的执行机构，如:主轴头、机械运动机构等；水上部分主要由动力源、电气控制系统等组成。这样一来，要想将摩擦叠焊用于水下，其水下机电系统的信号检测必然面临两个需要解决的问题:一是电信号检测与传输的防水问题；另一是长距离传输的阻抗与噪声干扰问题。首先是防水问题:控制系统通过水下部分设备安装的传感器检测主轴转速、位移等信号，信号传输一般以电信号方式传输，考虑到海水或类似水域的水质不绝缘，信号传输线路不得有暴露在水中的情况，信号检测与传输必须有防水措施。另一个是长距离传输问题:执行机构的作业位置可能处于较大水深，这样，就需要较长的信号线，必须考虑阻抗和噪声干扰的影响，尤其是转速信号往往是脉冲信号，脉冲波形会因此被干扰和发生畸变。本实用新型正是在这种情况下提出的。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种防水型水下摩擦叠焊脉冲检测信号长距离传输装置，其利用机械密封措施达到防水功能，不仅解决了水下封闭空间和开放空间脉冲信号检测及长距离传输的问题，而且，还能够直接安装到线路板上，经整形被控制系统利用进行显示与控制，有效地抑制了噪声干扰。高效地完成摩擦叠焊设备水下机电系统的信号检测。
[0004]本实用新型的目的是由以下技术方案实现的:
[0005]一种防水型水下摩擦叠焊脉冲检测信号长距离传输装置，其特征在于:包括:水上作业部分、与水上作业部分连接的水下作业部分，其中，水下作业部分设有:用于检测接近开关、编码器输出脉冲信号的传感器、用以产生检测信号与传感器相连的调理电路；水上作业部分设有；通过长电缆依次与调理电路相连的开关驱动电路、波形整形电路、控制电路；且该传感器和调理电路置于一个密封结构中。
[0006]所述传感器为:具有磁隙接近开关、磁编码器的传感器、磁信号传感器、光电式传感器或机电式传感器。
[0007]所述密封结构包括:一 U型基座、安装在U型基座内的密封胶圈；密封结构的引出线或引出电缆应具备数层外胶皮保护层、不锈钢金属铠甲保护层；密封结构引出线或引出电缆出口的密封方式包括:较细的引出线出口采用防水密封胶密封；较粗的引出电缆出口采用机械装置密封。
[0008]本实用新型的有益效果:本实用新型由于采用上述技术方案，其利用机械密封措施达到防水功能，不仅解决了水下封闭空间和开放空间脉冲信号检测及长距离传输的问题，而且，还能够直接安装到线路板上，经整形被控制系统利用进行显示与控制，有效地抑制了噪声干扰。高效地完成摩擦叠焊设备水下机电系统的信号检测。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型整体结构示意图。
[0010]图2为本实用新型密封装置示意图。
[0011]图3为本实用新型电路实施示意图。
[0012]图中主要标号说明:
[0013]1.基座、2.密封胶圈、3.螺钉、4.引出电缆。
【具体实施方式】
[0014]如图1 一图3所示，本实用新型包括:水上作业部分和水下作业部分，两部分通过长电缆连接在一起，其中，水下作业部分设有:用于检测接近开关、编码器等输出脉冲信号的传感器、用以产生检测信号与传感器相连的调理电路；水上作业部分设有；通过长电缆依次与调理电路相连的开关驱动电路、波形整形电路、控制电路。
[0015]上述水上作业部分和水下作业部分是通过长电缆传递能量和脉冲信号，实现长距离传输。其中，长电缆包括:电源线和信号线。根据不同情况，传输距离可达60米以上。
[0016]上述传感器的选择:
[0017](1)要考虑两种情况:一种是传感器工作在开放空间，与水直接接触；传感器应选用以磁场信号为主要特征的器件，如磁隙接近开关、磁编码器等；因为，这类传感器所利用的磁场信号无论在水介质还是空气介质或真空介质中传输，差别不大，受水质或介质影响很小(水中含较多磁性材料的情况除外)。另一种是:传感器工作在封闭空间，如主轴内部，不与水直接接触；传感器既可以选择磁信号传感器，也可以选用光电式传感器或机电式传感器，与在陆地使用类似。
[0018](2)防水措施
[0019]如图2所示，工作于水下的传感器和调理电路应置于一个密封结构中，其引出线或引出电缆出口的密封采用两种方法:较细的引出线出口采用防水密封胶密封，较粗的引出电缆4出口采用机械装置密封。密封用机械装置有多种，本实施例包括:一 U型基座1、采用螺钉3连接方式安装在U型基座1内的密封胶圈2。
[0020]所有引出线或引出电缆应具备至少一层外胶皮保护层，并保证其具备一定的强度，不易破损；根据水深和环境条件，引出线或引出电缆也可增加采用数层胶皮等软质保护层，直至采用不锈钢金属铠甲保护层，增强对电缆保护，提高线缆的强度。
[0021](3)脉冲信号长距离传输
[0022]较长的导线会导致引线电感和导线电阻较大，脉冲波形会发生畸变与衰减，影响信号传输；导线较长也增加了信号噪声发生的可能性。因此，信号传输采用强脉冲信号方式进行，降低噪声；再对信号进行整形，保证脉冲信号的品质。
[0023]具体来说，在调理电路输出端，可采用推挽式或集电极开路输出方式，其工作电压要在5?30V(或不超过± 15V)范围内，具备工作电流达到20mA或(±10mA)的能力。如果传感器内部的调理电路达不到上述能力，应设计连接附加的外部调理电路，以达到上述能力，由附加的外部调理电路把传感器信号输出到信号传输电缆；这样一来，附加的外部调理电路也必须处理引出线的防水密封问题，措施同上。
[0024]信号传输电缆传送的信号到达开关驱动电路，开关驱动电路工作电压要在5?30V范围内，也要具备工作电流达到20mA以上的能力，其输入信号采用电流驱动的方式，其输出信号再经整形电路进一步过滤噪声，规整脉冲波形，用于控制电路。
[0025]上述供电电缆和信号传输电缆可以适当集成到一个电缆中。
[0026]本实用新型的工作原理
[0027]如图3所示，传感器产生的脉冲信号由调理电路输出，可采用推挽式或集电极(或漏极)开路输出方式，经由信号传输电缆传递，在脉冲信号高、低电平时，在传输电缆中的信号都较强，经传输衰减后仍保持一定强度；为抑制噪声干扰，在开关驱动电路的输入端应有滤波措施。其中，R1和C1起到低通滤波的功能；采用双电源(如用±12V)供电时，高、低电平的脉冲信号传输是借助较强的+10mA/-10mA电流信号进行长距离传输转换，具有很强的抗干扰和抗传输衰减的能力。若采用单电源(如+24V)供电，则长距离脉冲传输高、低电平对应的电流信号为+20mA/+10mA。
[0028]开关驱动电路:以N1为核心构成，采用反相器结构，其输出脉冲信号可再次进行滤波，滤波后的信号经整形电路处理输出。整形电路:以N2为核心构成；实质是一个比较电路，可设置较高的比较门槛值，再次过滤噪声信号，同时使输出脉冲波形更加规整。
[0029]上述传感器、调理电路、开关驱动电路、波形整形电路、控制电路为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。
[0030]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种防水型水下摩擦叠焊脉冲检测信号长距离传输装置，其特征在于:包括:水上作业部分、与水上作业部分连接的水下作业部分，其中，水下作业部分设有:用于检测接近开关、编码器输出脉冲信号的传感器、用以产生检测信号与传感器相连的调理电路；水上作业部分设有；通过长电缆依次与调理电路相连的开关驱动电路、波形整形电路、控制电路；且该传感器和调理电路置于一个密封结构中。2.根据权利要求1所述的防水型水下摩擦叠焊脉冲检测信号长距离传输装置，其特征在于:所述传感器为:具有磁隙接近开关、磁编码器的传感器、磁信号传感器、光电式传感器或机电式传感器。3.根据权利要求1或2所述的防水型水下摩擦叠焊脉冲检测信号长距离传输装置，其特征在于:所述密封结构包括:一 U型基座、安装在U型基座内的密封胶圈；密封结构的引出线或引出电缆应具备数层外胶皮保护层、不锈钢金属铠甲保护层；密封结构引出线或引出电缆出口的密封方式包括:较细的引出线出口采用防水密封胶密封；较粗的引出电缆出口采用机械装置密封。
【专利摘要】一种防水型水下摩擦叠焊脉冲检测信号长距离传输装置，包括：水上作业部分、与水上作业部分连接的水下作业部分，其中，水下作业部分设有：用于检测接近开关、编码器输出脉冲信号的传感器、用以产生检测信号与传感器相连的调理电路；水上作业部分设有；通过长电缆依次与调理电路相连的开关驱动电路、波形整形电路、控制电路；且该传感器和调理电路置于一个密封结构中。本实用新型利用机械密封措施达到防水功能，不仅解决了水下封闭空间和开放空间脉冲信号检测及长距离传输的问题，而且，还能够直接安装到线路板上，经整形被控制系统利用进行显示与控制，有效地抑制了噪声干扰。高效地完成摩擦叠焊设备水下机电系统的信号检测。
【IPC分类】B23K20/12, B23K20/26
【公开号】CN204954160
【申请号】CN201520668012
【发明人】宋国祥, 杨帆, 曹军, 于春涛, 张大伟, 罗超, 张定国, 刘凯, 杨立军, 田丽峰
【申请人】中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司, 天津大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年8月31日