一种深海结构动态响应传感器的制作方法

本发明是关于一种深海结构动态响应传感器，属于海洋工程信息传输领域。

背景技术：

海洋石油钻井平台的立管、系泊等水下结构可靠性高且经济性好，但是由于受到风、浪、流等环境荷载的作用，水下结构可能会发生涡激振动，使得水下结构在垂直水流方向和顺流方向发生周期性的振动，水下结构受到周期性的疲劳应力作用会导致结构破坏。

传统的自容式传感器需要定期打捞并取出传感器内的储存卡，然后通过计算机读取储存卡内的数据。但是，传统的自容式传感器不能实时获取水下结构的加速度数据，因此不能实时确认水下结构的动态响应，只能通过读取储存卡的方式读取过去一段时间水下结构的加速度数据，具有时间的延后效应，不利于实时发现水下结构的异常行为，且每次对传感器进行打捞均需要花费一定的人力物力。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够实时确认水下结构动态响应的深海结构动态响应传感器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种深海结构动态响应传感器，其特征在于，包括壳体、数据采集发送端和声学接收模块，其中，所述数据采集发送端包括加速度传感器、微处理器、存储数据模块、时钟管理模块、电源管理模块、声学发送模块和电源模块；所述壳体内设置有所述加速度传感器、微处理器、存储数据模块、时钟管理模块、电源管理模块、声学发送模块、电源模块和声学接收模块；所述加速度传感器用于实时采集水下结构测量点处的加速度数据；所述微处理器用于根据预先设定的测量参数，控制所述加速度传感器的开启或关闭；所述存储数据模块用于实时存储测量点的加速度数据；所述时钟管理模块用于为所述微处理器提供当前时间，当所述微处理器休眠时产生用于唤醒所述微处理器的信号；所述声学发送模块用于将加速度数据转化为声信号，并无线发送至所述声学接收模块；所述电源管理模块用于通过所述电源模块为所述数据采集发送端的各用电部件按照不同电压幅值供电；所述声学接收模块用于接收声信号，并通过电信号或光纤信号发送至外部终端处理器，所述声学接收模块还连接外部电源，通过外部电源为所述声学接收模块供电。

优选地，所述壳体是由第一外壳的顶部固定连接第二外壳构成，所述壳体固定设置在水下结构的测量点处，所述第一外壳内设置有电路板和所述电源模块，所述电路板上设置有所述加速度传感器、微处理器、存储数据模块、时钟管理模块、电源管理模块和声学发送模块，所述第二外壳内设置有声学接收模块。

优选地，所述第一外壳内的中部设置有所述电路板，所述电路板上设置有所述加速度传感器、微处理器、存储数据模块、时钟管理模块和电源管理模块；所述第一外壳内的上部设置有所述声学发送模块，所述声学发送模块通过接口连接所述电路板；所述第一外壳内的下部设置有所述电源模块。

优选地，所述第一外壳采用防水密封的t型圆柱体结构，第二外壳采用防水密封的凸型圆柱体结构。

优选地，所述声学发送模块设置在所述第一外壳内的顶部，所述声学接收模块设置在所述第二外壳内的底部。

优选地，所述电源模块采用电池组或串联连接的若干高能锂亚电池。

优选地，所述存储数据模块采用sd卡。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置有声学接收模块和声学发送模块，采用声学传输方式将加速度传感器采集的水下结构的加速度数据实时传输到布设在平台甲板的终端处理器，使得终端处理器能够实时确定水下结构的动态响应。2、本发明采用高度集成化的结构，具有体积小、功耗低、方便安装与打捞更换的优点，壳体采用高强度耐腐蚀材料制成，可以有效防止海洋中悬浮物的撞击，确保传感器能够正常工作。3、本发明可以在陆上先行进行传感器的测量参数设定，实现远程操作控制，可以广泛应用于海洋工程信息传输领域中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的信号传输示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的深海结构动态响应传感器包括壳体1、数据采集发送端2和声学接收模块3，其中，壳体1包括第一外壳11和第二外壳12，第一外壳11采用防水耐压密封的t型圆柱体结构，第二外壳12采用防水耐压密封的凸型圆柱体结构，数据采集发送端2包括电路板21、加速度传感器22、微处理器23、存储数据模块24、时钟管理模块25、电源管理模块26、声学发送模块27和电源模块28。

第一外壳11的顶部固定连接第二外壳12构成壳体1，壳体1固定设置在海洋立管的测量点处，第一外壳11内的中部设置有电路板21，电路板21上设置有加速度传感器22、微处理器23、存储数据模块24、时钟管理模块25和电源管理模块26，第一外壳11内的上部设置有声学发送模块27，声学发送模块27通过接口4连接电路板21，第一外壳11内的下部设置有电源模块28。加速度传感器22用于实时采集测量点的加速度数据。微处理器23用于通过数据接口接收服务器发送的测量参数例如采样时间、采样时长、休眠时间和采样频率等，并根据接收的测量参数，控制加速度传感器22的开启或关闭。存储数据模块24用于实时存储测量点的加速度数据等数据。时钟管理模块25用于为微处理器23提供当前时间，当微处理器23休眠时产生特定信号，以唤醒微处理器23，防止微处理器死机。声学发送模块27用于将测量点的加速度数据转化为声信号，并以声学形式无线发送至声学接收模块3。电源管理模块26用于通过电源模块28为数据采集发送端2的各用电部件按照不同电压幅值供电。

第二外壳12内设置有声学接收模块3，声学接收模块3用于接收声信号，并通过电信号或光纤信号发送至外部终端处理器(例如工控机)。声学接收模块3还通过导线5连接外部电源，通过外部电源为声学接收模块3供电。

在一个优选的实施例中，声学发送模块27设置在第一外壳11内的顶部，声学接收模块3设置在第二外壳12内的底部。

在一个优选的实施例中，存储数据模块24可以采用sd卡，存储数据可以维持3个月以上。

在一个优选的实施例中，电源模块28可以采用大容量电池、电池组或串联连接的若干高能锂亚电池等。

本发明使用时，首先微处理器23通过数据接口与服务器连接，服务器预先设置采样时间、采样时长、休眠时间和采样频率等测量参数，并保存在微处理器23中。然后，将壳体1固定设置在海洋立管上，安装完成后，加速度传感器22按照预先设定的测量参数采集海洋立管的加速度数据并存入存储数据模块24中。同时，声学发送模块27将采集的加速度数据以声学的形式发送至声学接收模块3，声学接收模块3接收声信号，并转换为电信号或光纤信号发送至外部工控机。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。