一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，包括薄壁本體，所述薄壁本體的上部固接蓋板，位于所述薄壁本體的內(nèi)部開(kāi)有滑槽，于所述滑槽內(nèi)裝置溫度補(bǔ)償板，電阻應(yīng)變片粘接于所述溫度補(bǔ)償板上；于所述薄壁本體的內(nèi)部設(shè)置凸臺(tái)，所述凸臺(tái)內(nèi)開(kāi)有第一安裝孔，于所述第一安裝孔內(nèi)裝置水密連接器。發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧、安裝方便，測(cè)量精度高，利用發(fā)明有效的實(shí)現(xiàn)了深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力的長(zhǎng)期測(cè)量，適應(yīng)水下高壓環(huán)境，滿(mǎn)足深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)量的精度及安裝要求，大大提高了使用壽命，隔絕密封能力好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]深水海洋工程結(jié)構(gòu)包括海洋鉆井平臺(tái)、水下運(yùn)載器、潛水器、船舶等，這些水下工程結(jié)構(gòu)大多是由鋼材制成，這種鋼材結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境中易受到海水腐蝕、波浪沖擊、海水壓力等作用載荷，在長(zhǎng)期使用中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷和破壞是時(shí)有發(fā)生的，一旦有結(jié)構(gòu)損傷出現(xiàn)應(yīng)采取積極有效的措施對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢修加強(qiáng)加固，否則隨著時(shí)間的推移損傷會(huì)逐步擴(kuò)大而造成災(zāi)難性事故。因此，需要及時(shí)地掌握上述結(jié)構(gòu)的安全狀況，對(duì)上述結(jié)構(gòu)的安全狀況進(jìn)行檢測(cè)的一個(gè)重要參數(shù)是結(jié)構(gòu)本身的應(yīng)力水平，通過(guò)結(jié)構(gòu)所受的應(yīng)力狀況從而判斷結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。
[0003]在以往短期測(cè)量中，深水海洋工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測(cè)量是通過(guò)傳感器電阻應(yīng)變片來(lái)實(shí)現(xiàn)的，上述傳感器電阻應(yīng)變片在經(jīng)過(guò)普通密封后基本一直浸泡于海水中，隨著水下工程結(jié)構(gòu)工作深度水壓的直接作用，電阻應(yīng)變片易出現(xiàn)受潮進(jìn)水，導(dǎo)致絕緣值降低、電容加大乃至片基松脫現(xiàn)象。在海洋環(huán)境中的高水壓、高濕、高鹽和溫度變化等的長(zhǎng)期作用，電阻應(yīng)變片的片基容易老化，性能發(fā)生蠕變甚至脫膠或絕緣降低。另外，由于海洋環(huán)境惡劣，目前針對(duì)于海洋工程結(jié)構(gòu)外部結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)量的傳感器，其壽命一般不超過(guò)3個(gè)月，而海洋工程結(jié)構(gòu)的壽命和使用周期則達(dá)10年以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本 申請(qǐng)人:針對(duì)上述現(xiàn)有問(wèn)題，進(jìn)行了研究改進(jìn)，提供一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，有效的實(shí)現(xiàn)了在不同海洋環(huán)境下的長(zhǎng)期測(cè)量，大大提高了電阻應(yīng)變片的抗干擾能力。
[0005]發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，包括薄壁本體，所述薄壁本體的上部固接蓋板，位于所述薄壁本體的內(nèi)部開(kāi)有滑槽，于所述滑槽內(nèi)裝置溫度補(bǔ)償板，電阻應(yīng)變片粘接于所述溫度補(bǔ)償板上；于所述薄壁本體的內(nèi)部設(shè)置凸臺(tái)，所述凸臺(tái)內(nèi)開(kāi)有第一安裝孔，于所述第一安裝孔內(nèi)裝置水密連接器。
[0006]其進(jìn)一步技術(shù)方案在于:
位于所述薄壁本體的上部及下部均開(kāi)有密封槽，于所述密封槽內(nèi)裝置“O”形密封圈；位于蓋板與薄壁本體之間，于所述薄壁本體的上部還設(shè)置耐海水橡膠密封薄膜，所述耐海水橡膠密封薄膜由丁腈橡膠材料制成；
位于所述薄壁本體的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置固定耳，所述固定耳上開(kāi)有螺栓安裝孔；
在所述薄壁本體的上部還設(shè)置多條裙邊，各裙邊由連接形成矩形框體，至少一條裙邊位于所述薄壁本體側(cè)壁內(nèi)側(cè)； 所述電阻應(yīng)變片為箔式電阻應(yīng)變柵；
所述蓋板為矩形，位于所述蓋板的中部開(kāi)有矩形開(kāi)孔，位于所述蓋板上還開(kāi)有多個(gè)用于固接薄壁本體的第三安裝孔；
所述溫度補(bǔ)償板為矩形板，所述溫度補(bǔ)償板的長(zhǎng)度小于所述滑槽的長(zhǎng)度。
[0007]本發(fā)明的有益效果如下:
發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧、安裝方便，測(cè)量精度高，利用發(fā)明有效的實(shí)現(xiàn)了深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力的長(zhǎng)期測(cè)量，適應(yīng)水下高壓環(huán)境，滿(mǎn)足深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)量的精度及安裝要求，大大提高了使用壽命，隔絕密封能力好。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為發(fā)明的主視圖。
[0009]圖2為圖1的正視圖。
[0010]圖3為圖1的側(cè)視圖。
[0011]圖4為圖1在A-A方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖5為發(fā)明中裝置電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖6為發(fā)明中蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖，說(shuō)明發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0015]如圖1、圖4所示，發(fā)明包括薄壁本體3，在薄壁本體3的上部還設(shè)置多條裙邊1，各裙邊I連接形成矩形框體,至少一條裙邊I位于薄壁本體3側(cè)壁內(nèi)側(cè)，剩余三條裙邊I均位于薄壁本體3側(cè)壁外側(cè)。如圖1、圖6所示，位于薄壁本體3的上部還裝置蓋板I，蓋板I為矩形，位于蓋板的中部I開(kāi)有矩形開(kāi)孔101，位于蓋板I上還開(kāi)有多個(gè)用于固接薄壁本體3的第三安裝孔102，發(fā)明中第三安裝孔102為16個(gè)。如圖4所示，位于薄壁本體3的內(nèi)部開(kāi)有滑槽301，于滑槽301內(nèi)裝置溫度補(bǔ)償板302，如圖5所示，電阻應(yīng)變片303粘接于溫度補(bǔ)償板302上，電阻應(yīng)變片303為箔式電阻應(yīng)變柵，該箔式電阻應(yīng)變柵是基于金屬的應(yīng)變效應(yīng)工作對(duì)，其散熱性能好，允許通過(guò)較大的工作電流，蠕變、機(jī)械滯后型小，疲勞壽命高，柵長(zhǎng)可為3mm、5mm、10mm中的任意一種,應(yīng)變片類(lèi)型為根據(jù)需要為單向片、雙向片或三向片中的任意一種，其電阻值為120歐姆或350歐姆；溫度補(bǔ)償板302為矩形板，溫度補(bǔ)償板302的長(zhǎng)度小于滑槽301的長(zhǎng)度，保證溫度補(bǔ)償板302處于自由狀態(tài)并不受外力影響，該補(bǔ)償作用是形成橋路并起到抵消因溫度變化而產(chǎn)生的應(yīng)變，在自由狀態(tài)下因溫度變化而導(dǎo)致的應(yīng)變測(cè)量輸出值為零。如圖4所示，在薄壁本體3的內(nèi)部設(shè)置凸臺(tái)305，凸臺(tái)305內(nèi)開(kāi)有第一安裝孔306，于第一安裝孔306內(nèi)裝置水密連接器(圖中未示出)。位于薄壁本體3的上部及下部均開(kāi)有密封槽304，于密封槽304內(nèi)裝置“O”形密封圈307，“O”形密封圈307用于薄壁本體3的下部與被測(cè)試結(jié)構(gòu)之間，以及薄壁本體3與蓋板I之間的密封，“O”形密封圈307具有密封性好、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，其對(duì)油液、溫度和壓力的適應(yīng)性好，動(dòng)摩擦阻力小。密封方式采用擠壓型密封，依靠密封件發(fā)生彈性變形，使其在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓，從而不發(fā)生泄漏?！癘”形密封圈307的規(guī)格型號(hào)根據(jù)薄壁本體3的尺寸及工作壓力選定。如圖1所示，位于蓋板I與薄壁本體3之間，于薄壁本體3的上部還設(shè)置耐海水橡膠密封薄膜2，耐海水橡膠密封薄膜2由丁腈橡膠材料制成，通過(guò)蓋板壓緊密封。位于薄壁本體3的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置固定耳5，固定耳5上開(kāi)有螺栓安裝孔501，發(fā)明中，固定耳5為4個(gè)，固定耳用于固定薄壁本體不被海水沖走和施加密封預(yù)緊力。
[0016]上述蓋板I的第三安裝孔，及裙邊4的第二安裝孔內(nèi)均貫穿安裝耐腐蝕不銹鋼螺柱，所述耐腐蝕不銹鋼螺柱的數(shù)量為16個(gè)。
[0017]本發(fā)明的具體安裝過(guò)程如下:
(I)準(zhǔn)備階段:在被測(cè)試結(jié)構(gòu)件的外表面標(biāo)記出需要測(cè)量的位置，以該測(cè)量位置為中心，利用油漆筆標(biāo)記出7*7cm的正方形區(qū)域，通過(guò)砂輪機(jī)對(duì)上述區(qū)域進(jìn)行打磨拋光，完成后進(jìn)行清潔處理并標(biāo)記出電阻應(yīng)變片的精確測(cè)量位置。
[0018](2)焊接固定薄壁本體的預(yù)緊螺栓:將4個(gè)固定薄壁本體的預(yù)緊螺栓倒置放于上述被拋光位置的四個(gè)角部，螺栓具有螺紋的一端朝上，通過(guò)薄壁本體3的四個(gè)固定耳5的螺栓安裝孔501來(lái)進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后利用氬弧焊方式將預(yù)緊螺栓牢固焊接于上述拋光位置，焊接完畢后取出薄壁本體3。
[0019](3)裝置電阻應(yīng)變片:將上述拋光區(qū)域進(jìn)行清洗，烘干后利用專(zhuān)用膠水將電阻應(yīng)變片(該電阻應(yīng)變片不是安裝于溫度補(bǔ)償板302上的電阻應(yīng)變片303)粘貼于上述電阻應(yīng)變片的精確測(cè)量位置，對(duì)該電阻應(yīng)變片進(jìn)行電氣檢查合格后，用硅膠對(duì)其進(jìn)行絕緣密封。
[0020](4)接線:將上述電阻應(yīng)變片的導(dǎo)線引出并與溫度補(bǔ)償板302上的電阻應(yīng)變片303的導(dǎo)線連接，在上述兩根導(dǎo)線的連接處引出一根導(dǎo)線絕緣，并將電阻應(yīng)變片303的導(dǎo)線及引出線與水密連接器上的對(duì)應(yīng)接線端連接，組成半橋測(cè)量方式。
[0021](5)安裝薄壁本體:將“O”形密封圈307分別安裝在薄壁本體3上部及下部的密封槽304內(nèi)部，同時(shí)將薄壁本體3的4個(gè)固定耳5的螺栓安裝孔501穿過(guò)上述預(yù)緊螺栓，使薄壁本體3位于上述被測(cè)量區(qū)域；將帶有電阻應(yīng)變片303的溫度補(bǔ)償板302裝置于薄壁本體3的滑槽301內(nèi)，通過(guò)4個(gè)外六角螺母按預(yù)定扭矩壓緊在預(yù)緊螺栓上，保證了薄壁本體3的下部與被測(cè)試結(jié)構(gòu)的完全接觸。
[0022](6)填充硅膠:對(duì)薄壁本體3的內(nèi)部進(jìn)行電路測(cè)量，測(cè)量結(jié)束無(wú)問(wèn)題后對(duì)薄壁本體3的內(nèi)部填充硅膠絕緣。
[0023](7)安裝耐海水橡膠密封薄膜:待上述硅膠凝固后，將耐海水橡膠密封薄膜2鋪蓋在薄壁本體3的上部，通過(guò)蓋板1、第三安裝孔102及第二安裝孔，以及固定螺栓實(shí)現(xiàn)蓋板I與薄壁本體3的固定。
[0024](8)連接采集器:通過(guò)水密連接器的尾線與外部采集器連接實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)試結(jié)構(gòu)的測(cè)量。
[0025]以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋?zhuān)皇菍?duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求，在不違背本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括薄壁本體(3)，所述薄壁本體(3)的上部固接蓋板(1)，位于所述薄壁本體(3)的內(nèi)部開(kāi)有滑槽(301)，于所述滑槽(301)內(nèi)裝置溫度補(bǔ)償板(302)，電阻應(yīng)變片(303)粘接于所述溫度補(bǔ)償板(302)上；于所述薄壁本體(3)的內(nèi)部設(shè)置凸臺(tái)(305)，所述凸臺(tái)(305)內(nèi)開(kāi)有第一安裝孔(306 )，于所述第一安裝孔(306 )內(nèi)裝置水密連接器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:位于所述薄壁本體(3)的上部及下部均開(kāi)有密封槽(304)，于所述密封槽(304)內(nèi)裝置“O”形密封圈(307)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:位于蓋板(I)與薄壁本體(3)之間，于所述薄壁本體(3)的上部還設(shè)置耐海水橡膠密封薄膜(2 )，所述耐海水橡膠密封薄膜(2 )由丁腈橡膠材料制成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:位于所述薄壁本體(3)的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置固定耳(5)，所述固定耳(5)上開(kāi)有螺栓安裝孔(501)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述薄壁本體(3)的上部還設(shè)置多條裙邊(I )，各裙邊(I)由連接形成矩形框體，至少一條裙邊(I)位于所述薄壁本體(3)側(cè)壁內(nèi)側(cè)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述電阻應(yīng)變片(303)為箔式電阻應(yīng)變柵。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述蓋板(I)為矩形，位于所述蓋板的中部(I)開(kāi)有矩形開(kāi)孔(101)，位于所述蓋板(I)上還開(kāi)有多個(gè)用于固接薄壁本體(3)的第三安裝孔(102)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種用于深水海洋工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力長(zhǎng)期測(cè)量的傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述溫度補(bǔ)償板(302)為矩形板，所述溫度補(bǔ)償板(302)的長(zhǎng)度小于所述滑槽(301)的長(zhǎng)度。
【文檔編號(hào)】G01K1/26GK103471733SQ201310437963
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】楊華偉, 張平平, 張金佐, 祁江濤, 向楊君 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所