一种水下压力综合试验装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种水下压力综合试验装置，包括加压试验舱、模型结构体、加压装置、光纤解调仪、带采集卡的计算机，加压试验舱的顶部设有光电连接器与传感器安装组件、进水孔，试验舱体的底部设有出水孔，试验舱体内设有导轨；模型结构体上设有电连接器与光纤连接器连接组件，电连接器与光纤连接器连接组件包括光纤连接器和电连接器，模型筒体的底部设有滚轮；模型筒体的内壁和外壁上安装有光纤光栅应变传感器和应变片，光纤光栅应变传感器通过光纤连接器与光纤解调仪连接，应变片通过电连接器与带采集卡的计算机连接；加压装置包括压力表，控制柜、增压泵、水箱；增压泵通过管道与进水孔连接。本发明完成实验室内对潜水器水下应力应变及水声试验。
【专利说明】一种水下压力综合试验装置
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋资源勘探及测量领域，具体涉及一种水下压力综合试验装置。
【背景技术】
[0002]当前的国际形势，海洋资源已经成为各国重点开发的主要领域，而潜水器及水声测量设备的性能对海洋资源的开发起着决定性作用，实验室研制模拟潜水器及水声测量装置，对潜水器的结构设计和水声测量装置的性能设计有着重要的指导意义。目前国内外的模拟潜水器水压试验装备，只具备水压试验功能，无法同时对水声测量装备进行水压试验，也没有附加水声试验功能的装置。为此，需要提出一种水下压力综合试验装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种可在实验室内进行潜水器水下应力应变测试及水声试验的水下压力综合试验装置，以解决现有技术中存在的问题。
[0004]本发明的目的是由下述技术方案实现的:一种水下压力综合试验装置，包括加压试验舱、模型结构体、加压装置、光纤解调仪、带采集卡的计算机；
[0005]所述加压试验舱包括试验舱体和舱盖，所述试验舱体由舱体封头、舱体、舱体端部依次固定连接构成，所述试验舱体与所述舱盖之间密封连接，所述试验舱体的顶部设有光电连接器与传感器安装组件、进水孔，所述试验舱体的底部设有出水孔，所述试验舱体内的底部设有导轨装置，所述试验舱体的侧壁上设有法兰盘；
[0006]所述模型结构体包括模型筒体和法兰盖，所述模型筒体由筒体封头、筒体、筒体端部依次固定连接构成，所述模型筒体与所述法兰盖之间密封连接，所述模型筒体的侧壁上设有电连接器与光纤连接器连接组件，所述电连接器与光纤连接器连接组件包括光纤连接器和电连接器，所述法兰盖上设有法兰盘，所述模型筒体的底部设有与所述加压试验舱内的导轨装置配合的滚轮；所述模型筒体的内壁上安装有光纤光栅应变传感器和应变片，所述模型筒体的外壁上安装有光纤光栅应变传感器和应变片；所述法兰盖上的法兰盘通过线缆防护通道与所述试验舱体的法兰盘连接；
[0007]所述光纤光栅应变传感器通过所述光纤连接器与所述光纤解调仪连接，所述应变片通过所述电连接器与所述带采集卡的计算机连接；
[0008]所述加压装置包括压力表，控制柜、增压泵、水箱；所述增压泵通过管道与所述进水孔连接。
[0009]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0010]本发明的水下压力综合试验装置采用连接器安装组件形式实现舱体内外的通信，舱体上安装有压力和温度传感器可实时监测舱体内部的温度压力变化；舱体底部铺设有导轨，模型结构体底部设有在导轨装置上滚动的滚轮，可以在舱内实现模型结构体的应力应变试验；加压试验舱两端分别设有声源和水听器的安装基座，可以在舱内实现水声试验。该试验装置可以在实验室内搭建一个多功能的水下压力试验平台，可模拟不同水深环境下模型结构体承受的应力应变状况和水声试验，大大地缩短了潜水器的研发周期，节约了水压水声试验的成本。
[0011]以下结合附图和具体实施例对本发明作详尽说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的加压试验舱的结构示意图；
[0013]图2是模型结构体的结构示意图；
[0014]图3是水下应力应变测试试验示意图；
[0015]图4是水声测试试验示意图。
【具体实施方式】
[0016]参见图1、图2，一种水下压力综合试验装置，包括加压试验舱、模型结构体、加压装置、光纤解调仪、带采集卡的计算机；
[0017]所述加压试验舱包括试验舱体和舱盖4，所述试验舱体由舱体封头1、舱体2、舱体端部3依次固定连接构成，所述试验舱体与所述舱盖之间密封连接，所述试验舱体的顶部设有光电连接器与传感器安装组件5、进水孔14，所述试验舱体的底部设有出水孔15，所述试验舱体内的底部设有导轨装置6，所述试验舱体的侧壁上设有法兰盘16 ；
[0018]所述模型结构体包括模型筒体和法兰盖10，所述模型筒体由筒体封头7、筒体8、筒体端部9依次固定连接构成，所述模型筒体与所述法兰盖之间密封连接，所述模型筒体的侧壁上设有电连接器与光纤连接器连接组件11，所述电连接器与光纤连接器连接组件包括光纤连接器和电连接器，所述法兰盖上设有法兰盘12，所述模型筒体的底部设有与所述加压试验舱内的导轨装置配合的滚轮13 ;所述模型筒体的内壁上安装有光纤光栅应变传感器和应变片，所述模型筒体的外壁上安装有光纤光栅应变传感器和应变片；所述法兰盖上的法兰盘12通过线缆防护通道与所述试验舱体的法兰盘16连接；
[0019]所述光纤光栅应变传感器通过所述光纤连接器与所述光纤解调仪连接，所述应变片通过所述电连接器与所述带采集卡的计算机连接；
[0020]所述加压装置包括压力表，控制柜、增压泵、水箱；所述增压泵通过管道与所述进水孔连接。
[0021]进一步的，所述光电连接器与传感器安装组件包括光纤连接器、电连接器、温度传感器(中国电科49所生产的CWJ-4065)、压力传感器(中国电科49所生产的CUY-YZ-317C2)、排气口。压力传感器、温度传感器都是常规传感器，输出为电压信号，与计算机的采集卡连接。
[0022]光电连接器与传感器安装组件5和电连接器与光纤连接器连接组件11采用的光纤连接器是相同型号的产品，采用的电连接器也是相同型号的产品。光电连接器与传感器安装组件5和电连接器与光纤连接器连接组件11的不同是:电连接器与光纤连接器连接组件11只包含光纤连接器和电连接器，而光电连接器与传感器安装组件5包含光纤连接器、电连接器、温度传感器、压力传感器、排气口等。光电连接器与传感器安装组件5比电连接器与光纤连接器连接组件11的功能更多，除了可以作为线缆传输用，也可以用传感器采集温度和压力信号，还可以排气。
[0023]在本实施例中，所述加压试验舱包括一筒形试验舱体，试验舱体一端设置有一舱盖4，试验舱体的舱壁上开孔，设置有进水孔14、出水孔15、与线缆防护通道连接的法兰盘16、光电信号连接器和传感器安装组件5。通过进水口 14、排气口对加压试验舱内进行注水，光电信号连接器和传感器安装组件用来安装温度传感器、压力传感器，并将试验舱内的光纤线缆和电缆引出至舱外。试验舱体内的底部水平设置有导轨装置6。所述导轨装置是两条平行设置的导轨。
[0024]所述模型结构体的底部设置有两排与试验舱体内导轨相配合的滚轮13，一端设置有一法兰盖10，法兰盖上设有与线缆防护通道连接的法兰盘12，模型筒体上设有电连接器与光纤连接器连接组件11。
[0025]所述加压装置主要功能为对加压试验舱注水，产生模拟深海环境的水压力。包括压力表，控制柜、增压泵、水箱等装置。通过控制增压泵的开启和关闭，实现压力舱内加压、泄压和保压功能。
[0026]通过连接组件可实现加压试验舱内部光纤光栅应变传感器线缆、应变片电线缆、声源与水听器光电缆或电线缆和加压试验舱外带采集卡的计算机、光纤解调仪、电源等的连接。为加压试验舱内光纤光栅应变传感器、应变片、声源与水听器提供相应的电源和光源(光纤解调仪内自带光源)，并将其输出信号通过计算机采集卡和光纤解调仪采集、处理并显不。
[0027]所述光电连接器与传感器安装组件5、电连接器与光纤连接器连接组件11和线缆防护通道构成了连接组件。光电连接器与传感器安装组件主要包括光纤连接器、电连接器和温度传感器、压力传感器、排气口等，电连接器与光纤连接器连接组件主要包括光纤连接器(例如:0ptoLink API系列光纤连接器)和电连接器(例如:SM30GZ4K_S深水电连接器)，线缆防护通道主要包括金属软管及配套的法兰盘等。
[0028]进一步的，所述加压试验舱的内部设有声源和水听器，所述声源通过所述光电连接器与传感器安装组件中的电连接器与电源连接，所述水听器通过所述光电连接器与传感器安装组件中的电连接器与所述带采集卡的计算机连接。在加压试验舱内部以吊杆形式，装设声源及水听器，声源与水听器位置大于1.4米(加压试验舱的长度加长时，声源与水听器距离可以增加)。
[0029]上述技术方案通过模型结构体进入加压试验舱内部，通过注水加压，可以模拟潜水器在不同水深下的真实受压情况，从而实现对潜水器的水下应力应变测试。通过将模型结构体撤出加压试验舱，在加压试验舱内部指定位置安装声源和水听器，从而可以进行不同水深下的水声测试试验。
[0030]下面举例说明水下压力综合试验装置的使用方法:
[0031]参见图3，第一步，在加压试验舱外实现模型结构体上需要测量部位(内壁和外壁)安装光纤光栅应变传感器(例如:Μ0Ι公司的os3100)和应变片，外壁的光纤光栅应变传感器的光纤线缆和应变片的电线缆通过电连接器与光纤连接器连接组件11引入到模型结构体内部，并与内壁的光纤光栅应变传感器的光纤线缆和应变片的电线缆一并从线缆防护通道中引出至模型结构体外，通过螺栓将模型筒体与法兰盖锁紧，实现水密封连接。
[0032]第二步，将锁紧后的模型结构体沿加压试验舱内部导轨推入试验舱体内指定位置(能关闭加压试验舱舱盖的任意位置)，锁紧模型结构体的滚轮，防止其任意滑动，通过金属软管(例如:新鑫公司的DNlOO L2500mm松套法兰)连接模型结构体与舱壁上防护通道的法兰，将光纤线缆和电线缆通过金属软管引出至加压试验舱外，引出后的光纤线缆连接至光纤解调仪(例如=MOI的SM125)的光纤通道上，引出后的电线缆连接到计算机(例如:联想启天M7300)的采集卡(例如:泛华测控公司的PC1-3361)上；通过螺栓将加压试验舱舱体与舱盖锁紧，实现水密封连接，通过舱壁进水口进行注水打压，排气口进行排气。
[0033]第三步，供电，调试光纤光栅应变传感器和应变片，使其输出正确信号。
[0034]第四步，通过控制柜控制增压泵(例如:4DY[165/6.3?15/80]])，逐步增加水压，模拟不同水深环境，试验压力可以根据不同需要设置，最高可达1MPa(若改变加压试验舱和模型结构体的尺寸将压力增大到1MPa以上)；根据舱壁上压力表(例如:YN10-0-16mpa)显示的压力值，可以控制所加压力的大小，舱内压力达到试验设定压力时，通过舱外计算机和光纤光栅解调仪采集并显示实验过程中光纤光栅应变传感器和应变片产生的应变数据，通过数据分析，可以得到模型结构体的应力分布情况。
[0035]参见图4，第五步，通过控制柜控制增压泵，对加压试验舱泄压排水，将模型结构体沿舱内导轨撤出加压试验舱；在舱内指定位置(可以是加压试验舱中轴线上的任意位置)安装声源(例如:WBT-15)和水听器(例如:丹麦BK公司的8104)，将声源和水听器的电源线及信号线通过舱壁上光电连接器与传感器安装组件中的电连接器引出至舱外，引出后的声源电线缆连接到电源上，水听器电线缆连接到计算机的采集卡上；通过螺栓将加压试验舱筒体与法兰盖锁紧，实现水密封连接，通过舱壁进水口进行注水打压，排气口进行排气。
[0036]第六步，通过控制柜控制增压泵，逐步增加水压至试验需要水压值，最高可达1MPa (若改变改变加压试验舱的尺寸将压力增大到1MPa以上)，在水压值与试验所需的水压值一致的情况下，通过舱外计算机采集水声试验过程中产生的声波信号数据，通过数据分析，可以完成在不同水压情况下声源的发声特性、声波的传播特性、水听器的接收特性等试验。
[0037]实施例的内容仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种水下压力综合试验装置，包括加压试验舱、模型结构体、加压装置、光纤解调仪、带采集卡的计算机；其特征在于: 所述加压试验舱包括试验舱体和舱盖，所述试验舱体由舱体封头、舱体、舱体端部依次固定连接构成，所述试验舱体与所述舱盖之间密封连接，所述试验舱体的顶部设有光电连接器与传感器安装组件、进水孔，所述试验舱体的底部设有出水孔，所述试验舱体内的底部设有导轨装置，所述试验舱体的侧壁上设有法兰盘； 所述模型结构体包括模型筒体和法兰盖，所述模型筒体由筒体封头、筒体、筒体端部依次固定连接构成，所述模型筒体与所述法兰盖之间密封连接，所述模型筒体的侧壁上设有电连接器与光纤连接器连接组件，所述电连接器与光纤连接器连接组件包括光纤连接器和电连接器，所述法兰盖上设有法兰盘，所述模型筒体的底部设有与所述加压试验舱内的导轨装置配合的滚轮；所述模型筒体的内壁上安装有光纤光栅应变传感器和应变片，所述模型筒体的外壁上安装有光纤光栅应变传感器和应变片；所述法兰盖上的法兰盘通过线缆防护通道与所述试验舱体的法兰盘连接； 所述光纤光栅应变传感器通过所述光纤连接器与所述光纤解调仪连接，所述应变片通过所述电连接器与所述带采集卡的计算机连接； 所述加压装置包括压力表，控制柜、增压泵、水箱；所述增压泵通过管道与所述进水孔连接。
2.根据权利要求1所述的水下压力综合试验装置，其特征在于:所述光电连接器与传感器安装组件包括光纤连接器、电连接器、温度传感器、压力传感器、排气口。
3.根据权利要求2所述的水下压力综合试验装置，其特征在于:所述加压试验舱的内部设有声源和水听器，所述声源通过所述光电连接器与传感器安装组件中的电连接器与电源连接，所述水听器通过所述光电连接器与传感器安装组件中的电连接器与所述带采集卡的计算机连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的水下压力综合试验装置，其特征在于:所述线缆防护通道包括金属软管及配套的法兰盘。
【文档编号】G01M99/00GK104316342SQ201410658318
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】张晓灿, 范茂军, 卜雄洙, 于靖, 何永刚, 张德 申请人:中国电子科技集团公司第三研究所