专利名称：一种深海自容式加速度传感器数据采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据采集装置，特别是关于一种深海自容式加速度传感器数据采
集装直装置。
背景技术：
由于受到风、浪、流等环境荷载的作用，海洋立管可能发生涡激振动(VIV)，使立管 在垂直水流方向和顺流方向发生周期性的振动。海洋立管的工业设计标准API RP2RD和 DNV OS F201都指出涡激振动荷载易引起立管的疲劳破坏，在设计中要充分考虑，设计中要 考虑海流参数等来确定立管的疲劳寿命。水下自容式加速度传感器用于测量立管的振动参 数。一般加速度数据采集器多为外部供电，采集结果输送到计算机进行存储。加速度 传感器与计算机之间采用电缆连接，不能安装在诸如深水布线受限制的场所。因此，考虑采 用独立的存储和电池供电的自容式传感器数据采集装置来进行深海立管的测量。但是，现 有的数据采集器大多采用MCS51和PIC单片机作为其控制单元，受到功耗的影响，如用电池 供电，不能实现长时间自容式采集。因此，必须采用超低功耗的控制芯片，同时，还要克服低 功耗芯片的工作频率较低的问题，完成加速度数据采集和存储。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种用于测量海洋立管三个轴向的运动加速度的深海 自容式加速度传感器数据采集装置。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种深海自容式加速度传感器数据 采集装置，其特征在于它包括一具有防水和耐压特性的圆柱形密封外壳，所述密封外壳内 封装有微处理器、存储器、加速度传感器、实时时钟芯片、电源稳压芯片和电池；所述存储 器、加速度传感器、实时时钟芯片和电源稳压芯片通过总线电路板与所述微处理器连接；所 述电池放置在所述密封外壳的下部，并通过排线连接所述电源稳压芯片，通过所述电源稳 压芯片向整个装置供电。所述总线电路板上设置有能与PC机相连的RS232/485接口。所述微处理器的型号为MSP430F149。所述存储器采用2G以上的SD卡。所述实时时钟芯片的型号为PCF8563。所述电池采用两节以上串联的高容量锂亚电池。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明包括一具有防水和耐 压特性的圆柱形密封外壳，并在密封外壳内封装微处理器、存储器、加速度传感器、实时时 钟芯片、电源稳压芯片和电池，装置体积小，方便于水下安装。2、本发明的微处理器、加速度 传感器、实时时钟芯片和电源稳压芯片与总线电路板垂直安装，存储器与总线电路板平行 安装，这种安装方式使得结构清晰，空间利用率高，同时加速度传感器的ζ轴垂直于地面符合测量方向，存储器与总线电路板的平行安装使得电路板整体结构的稳定性增强。3、本发 明的总线电路板上设置有能与PC机相连的RS232/485接口，可自由设定采样时间，采样时 长，休眠时间和采样频率。4、本发明的存储器采用2G以上的SD卡，存储器按测量时间间隔 为3小时，测量时长20分钟，测量频率为IOOHz的情况计算，存储数据可以维持3个月以 上。5、本发明的电池采用两节以上串联的高容量锂亚电池，电池按测量间隔3小时，测量时 长20分钟，测量频率为IOOHz的情况计算，可为装置提供三个月以上的电量。6、本发明具 有多种方式的数据读取形式，既可以通过RS232/485接口读取数据，也可以将存储器取下 后插入PC机直接读取数据。
图1是本发明的结构示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明包括一具有防水和耐压特性的圆柱形密封外壳1，密封外壳1 内封装有微处理器2、存储器3、加速度传感器4、实时时钟芯片5、电源稳压芯片6和电池7。 存储器3、加速度传感器4、实时时钟芯片5和电源稳压芯片6通过总线电路板8与微处理 器2连接，且微处理器2、加速度传感器4、实时时钟芯片5和电源稳压芯片6与总线电路板 8垂直安装，存储器3与总线电路板8平行安装。电池7放置在密封外壳1的下部，并通过 排线连接电源稳压芯片6，通过电源稳压芯片6向整个装置提供3. 3V电压。上述实施例中，总线电路板8上设置有能与PC机相连的RS232/485接口 9，用于采 样前参数的设定和采样后数据的收集。上述实施例中，微处理器2的型号为MSP430F149，微处理器2是本发明的核心控制 处理单元，负责按照给定的测量参数，完成加速度传感器4的数据采集、存储和传输，并协 调各个组成部分安全可靠的运行。上述实施例中，存储器3可以采用2G以上的SD卡，存储器3按测量时间间隔为3 小时，测量时长20分钟，测量频率为IOOHz的情况计算，存储数据可以维持3个月以上。上述实施例中，实时时钟芯片5的型号为PCF8563，实时时钟芯片5可以为装置提 供准确的时间，并可以在装置休眠时采用报警模式定时产生中断信号唤醒微处理器2，还可 以充当外部看门狗防止微处理器2死机或者程序跑飞。上述实施例中，电池7采用两节以上串联的高容量锂亚电池，电池7按测量间隔3 小时，测量时长20分钟，测量频率为IOOHz的情况计算，可为装置提供三个月以上的电量。本发明工作时，其工作原理如下首先通过RS232/485接口 9与PC机相连设置采集时间、采样时长、休眠时间和采 样频率，这些参数将会保存在微处理器2的FLASH中。然后将本发明竖直安装在海洋立管 上，安装完成后，本发明将会按照此前设定的时间自动启动，并按照设置的采集时间、采样 时长、休眠时间和采样频率采集加速度数据并存入存储器3中，达到设置的采样时间后停 止工作。在采样结束后，将本发明回收，打开密封外壳1后，可通过RS232/485接口 9将数 据上传至PC机，也可以将存储器3拔出直接由PC机读取，将数据取出后，即可进行下一步仿真研究。 本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有 所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同 变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其特征在于它包括一具有防水和耐 压特性的圆柱形密封外壳，所述密封外壳内封装有微处理器、存储器、加速度传感器、实时 时钟芯片、电源稳压芯片和电池；所述存储器、加速度传感器、实时时钟芯片和电源稳压芯 片通过总线电路板与所述微处理器连接；所述电池放置在所述密封外壳的下部，并通过排 线连接所述电源稳压芯片，通过所述电源稳压芯片向整个装置供电。
2.如权利要求1所述的一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其特征在于所 述总线电路板上设置有能与PC机相连的RS232/485接口。
3.如权利要求1所述的一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其特征在于所 述微处理器的型号为MSP430F149。
4.如权利要求2所述的一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其特征在于所 述微处理器的型号为MSP430F149。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其 特征在于所述存储器采用2G以上的SD卡。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其 特征在于所述实时时钟芯片的型号为PCF8563。
7.如权利要求5所述的一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其特征在于所 述实时时钟芯片的型号为PCF8563。
8.如权利要求1或2或3或4所述的一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其 特征在于所述电池采用两节以上串联的高容量锂亚电池。
9.如权利要求5所述的一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其特征在于所 述电池采用两节以上串联的高容量锂亚电池。
10.如权利要求7所述的一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其特征在于所 述电池采用两节以上串联的高容量锂亚电池。
全文摘要
本发明涉及一种深海自容式加速度传感器数据采集装置，其特征在于它包括一具有防水和耐压特性的圆柱形密封外壳，所述密封外壳内封装有微处理器、存储器、加速度传感器、实时时钟芯片、电源稳压芯片和电池；所述存储器、加速度传感器、实时时钟芯片和电源稳压芯片通过总线电路板与所述微处理器连接；所述电池放置在所述密封外壳的下部，并通过排线连接所述电源稳压芯片，通过所述电源稳压芯片向整个装置供电。
文档编号G01P15/00GK102062785SQ201110021469
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者刘家悦, 唐达, 屈衍, 岳前进, 时忠民, 武文华, 苏建东 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油研究中心, 大连理工大学