一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，其技術(shù)方案是，它包括：水池(1)、自升式平臺(tái)(2)、應(yīng)力應(yīng)變片組(3)、三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)、聲發(fā)射傳感器組(5)、波高傳感器(6)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)、數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)。本實(shí)用新型采用同時(shí)布置多個(gè)傳感器布置方式，在一次實(shí)驗(yàn)即可得到多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果值，且多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以相互驗(yàn)證，在保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性的基礎(chǔ)上極大地減小了實(shí)驗(yàn)工作量，可以很好地保證各傳感器的同步采集問(wèn)題，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的所有環(huán)境數(shù)據(jù)一次完整的采集下來(lái)，大大提高了波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的精度，解決了目前波流載荷實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大、人力物力浪費(fèi)等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種波流載荷數(shù)據(jù)采集裝置法。
【背景技術(shù)】
[0002]在海洋工程建設(shè)中，海域環(huán)境十分惡劣，經(jīng)常同時(shí)受到臺(tái)風(fēng)、海浪、海流、海冰、潮汐以及地震等的作用。海上自升式平臺(tái)的穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性要求更高，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，外部載荷及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)很難精確確定。海浪和海流載荷是海上結(jié)構(gòu)物的控制載荷，對(duì)工程的造價(jià)、安全度及壽命起著非常重要的作用。因此，準(zhǔn)確的波流載荷計(jì)算和合理的強(qiáng)度評(píng)估在自升式平臺(tái)設(shè)計(jì)階段尤為重要。
[0003]常規(guī)波流載荷實(shí)驗(yàn)中，主要采用的均是單片式應(yīng)力應(yīng)變片采集方法，因受實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的諸多因素影響，導(dǎo)致采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較大，且為保證實(shí)驗(yàn)要求需進(jìn)行大量的重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn)，人力物力浪費(fèi)嚴(yán)重。并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中受拖車設(shè)備振動(dòng)，波流耦合下的渦旋釋放影響以及其他各類環(huán)境噪聲的影響，會(huì)導(dǎo)致單片式應(yīng)力應(yīng)變片采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在較大的誤差。本實(shí)用新型提出了一種可準(zhǔn)確采集自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，為不同規(guī)格的自升式海洋平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集提供了方法指導(dǎo)，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是:提供一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，提高了波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的精度，解決了目前波流載荷實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大，人力物力浪費(fèi)等問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，它包括:水池(I)、自升式平臺(tái)粧腿(2)、應(yīng)力應(yīng)變片組(3)、三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)、聲發(fā)射傳感器組(5)、波高傳感器(6)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)、數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8);
[0006]所述水池(I)用于模擬產(chǎn)生海浪、海流等海洋波流載荷環(huán)境；
[0007]所述自升式平臺(tái)粧腿(2)放置于水池中，用于模擬海洋中的各類平臺(tái)粧腿，并可在外部作用力下在所述水池(I)中水平多方向運(yùn)動(dòng)；
[0008]所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的測(cè)力桿表面，用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所述自升式平臺(tái)粧腿(2)所受到的環(huán)境載荷信號(hào)，并將組內(nèi)單個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片所采集的環(huán)境載荷信號(hào)，分別發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7);
[0009]所述三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的測(cè)力桿底部位置，用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的振動(dòng)加速度時(shí)域響應(yīng)，并將所采集的時(shí)域響應(yīng)信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7);
[0010]所述聲發(fā)射傳感器組(5)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的上表面，用于采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的環(huán)境噪聲信號(hào)，為后期數(shù)據(jù)降噪處理提供支持，并將所采集的環(huán)境噪聲信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7);
[0011]所述波高傳感器(6)固定于水池中，并與所述自升式平臺(tái)粧腿(2)平行，用于采集測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的適時(shí)波高信號(hào)，并將所采集的波高信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7);
[0012]所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)用于收集所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)的單個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片傳送的環(huán)境載荷數(shù)據(jù)信號(hào)，所述三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)傳送的時(shí)域響應(yīng)信號(hào)，所述聲發(fā)射傳感器組(5)的單個(gè)聲發(fā)射傳感器傳送的環(huán)境噪聲信號(hào)，所述波高傳感器(6)傳送的波高信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成適應(yīng)所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)的格式，發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8);
[0013]所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)用于將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)傳送的經(jīng)過(guò)處理后的環(huán)境載荷數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)、時(shí)域響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)、環(huán)境噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)、波高信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步處理后，顯示出來(lái)。
[0014]更進(jìn)一步地，所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)包括3組應(yīng)力應(yīng)變片，每組應(yīng)力應(yīng)變片之間的垂向間距不相等，每組應(yīng)力應(yīng)變片有兩個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片組成，兩個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片采用90度半橋式貼片法固定。
[0015]更進(jìn)一步地，所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)中的應(yīng)力應(yīng)變片固定前去除所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的測(cè)力桿表面的油污及鐵肩，固定后做防水處理。
[0016]更進(jìn)一步地，所述聲發(fā)射傳感器組(5)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)上表面時(shí)，在所述聲發(fā)射傳感器組(5)的發(fā)射傳感器與所述自升式平臺(tái)粧腿(2)上表面之間，填充耦合劑；
[0017]更進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)傳送的聲發(fā)射傳感器組(5)傳送的多個(gè)環(huán)境噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行完整采集輸出，得到最終完整有效的環(huán)境噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0018]更進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)傳送的應(yīng)力應(yīng)變片組(3)傳送的多個(gè)環(huán)境載荷數(shù)據(jù)信號(hào)，分別根據(jù)3組應(yīng)力應(yīng)變片之間的距離AL1、A L2和Δ LI+AL2，在同一次實(shí)驗(yàn)中計(jì)算出三組不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到最終有效的三個(gè)不同的環(huán)境載荷信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0019]本實(shí)用新型采用同時(shí)布置多個(gè)傳感器布置方式，在一次實(shí)驗(yàn)即可得到多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果值，且多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以相互驗(yàn)證，在保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性的基礎(chǔ)上極大地減小了實(shí)驗(yàn)工作量，可以很好地保證各傳感器的同步采集問(wèn)題，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的所有環(huán)境數(shù)據(jù)一次完整的采集下來(lái)，大大提高了波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的精度，解決了目前波流載荷實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大，人力物力浪費(fèi)等問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]實(shí)施例1:參加圖1，一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，它包括:水池
(I)、自升式平臺(tái)粧腿(2)、應(yīng)力應(yīng)變片組(3)、三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)、聲發(fā)射傳感器組(5)、波高傳感器(6)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)、數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)。
[0022]所述水池(I)用于模擬產(chǎn)生海浪、海流等海洋波流載荷環(huán)境。
[0023]所述自升式平臺(tái)粧腿(2)放置于水池中，用于模擬海洋中的各類平臺(tái)粧腿，并可在外部作用力下在所述水池(I)中水平多方向運(yùn)動(dòng)。
[0024]所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的測(cè)力桿表面，用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所述自升式平臺(tái)粧腿(2)所受到的環(huán)境載荷信號(hào)，并將組內(nèi)單個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片所采集的環(huán)境載荷信號(hào)，分別發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7);所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)包括3組應(yīng)力應(yīng)變片，每組應(yīng)力應(yīng)變片之間的垂向間距不相等，每組應(yīng)力應(yīng)變片有兩個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片組成，兩個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片采用90度半橋式貼片法固定;所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)中的應(yīng)力應(yīng)變片固定前去除所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的測(cè)力桿表面的油污及鐵肩，固定后做防水處理。
[0025]所述三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的測(cè)力桿底部位置，用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的振動(dòng)加速度時(shí)域響應(yīng)，并將所采集的時(shí)域響應(yīng)信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)。
[0026]所述聲發(fā)射傳感器組(5)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的上表面，用于采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的環(huán)境噪聲信號(hào)，為后期數(shù)據(jù)降噪處理提供支持，并將所采集的環(huán)境噪聲信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7);所述聲發(fā)射傳感器組(5)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)上表面時(shí)，在所述聲發(fā)射傳感器組(5)的發(fā)射傳感器與所述自升式平臺(tái)粧腿(2)上表面之間，填充耦合劑。
[0027]所述波高傳感器(6)固定于水池中，并與所述自升式平臺(tái)粧腿(2)平行，用于采集測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的適時(shí)波高信號(hào)，并將所采集的波高信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)。
[0028]所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)用于收集所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)的單個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片傳送的環(huán)境載荷數(shù)據(jù)信號(hào)，所述三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)傳送的時(shí)域響應(yīng)信號(hào)，所述聲發(fā)射傳感器組(5)的單個(gè)聲發(fā)射傳感器傳送的環(huán)境噪聲信號(hào)，所述波高傳感器(6)傳送的波高信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成適應(yīng)所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)的格式，發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8) ο
[0029]所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)用于將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)傳送的經(jīng)過(guò)處理后的環(huán)境載荷數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)、時(shí)域響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)、環(huán)境噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)、波高信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步處理后，顯示出來(lái)。所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)傳送的聲發(fā)射傳感器組
(5)傳送的多個(gè)環(huán)境噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行完整采集輸出，得到最終完整有效的環(huán)境噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)傳送的應(yīng)力應(yīng)變片組(3)傳送的多個(gè)環(huán)境載荷數(shù)據(jù)信號(hào)，分別根據(jù)3組應(yīng)力應(yīng)變片之間的距離△ L1、△ L2和△ Ll+Δ L2，在同一次實(shí)驗(yàn)中計(jì)算出三組不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到最終有效的三個(gè)不同的環(huán)境載荷信號(hào)數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，它包括:水池(I)、自升式平臺(tái)粧腿(2)、應(yīng)力應(yīng)變片組(3)、三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)、聲發(fā)射傳感器組(5)、波高傳感器(6)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)、數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8); 所述水池(I)用于模擬產(chǎn)生海浪、海流等海洋波流載荷環(huán)境； 所述自升式平臺(tái)粧腿(2)放置于水池中，用于模擬海洋中的各類平臺(tái)粧腿，并可在外部作用力下在所述水池(I)中水平多方向運(yùn)動(dòng)； 所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的測(cè)力桿表面，用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所述自升式平臺(tái)粧腿(2)所受到的環(huán)境載荷信號(hào)，并將組內(nèi)單個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片所采集的環(huán)境載荷信號(hào)，分別發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7); 所述三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的測(cè)力桿底部位置，用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的振動(dòng)加速度時(shí)域響應(yīng)，并將所采集的時(shí)域響應(yīng)信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7); 所述聲發(fā)射傳感器組(5)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的上表面，用于采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的環(huán)境噪聲信號(hào)，為后期數(shù)據(jù)降噪處理提供支持，并將所采集的環(huán)境噪聲信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7); 所述波高傳感器(6)固定于水池中，并與所述自升式平臺(tái)粧腿(2)平行，用于采集測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的適時(shí)波高信號(hào)，并將所采集的波高信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7); 所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)用于收集所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)的單個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片傳送的環(huán)境載荷數(shù)據(jù)信號(hào)，所述三軸振動(dòng)加速度傳感器(4)傳送的時(shí)域響應(yīng)信號(hào)，所述聲發(fā)射傳感器組(5)的單個(gè)聲發(fā)射傳感器傳送的環(huán)境噪聲信號(hào)，所述波高傳感器(6)傳送的波高信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成適應(yīng)所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)的格式，發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)； 所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)用于將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)傳送的經(jīng)過(guò)處理后的環(huán)境載荷數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)、時(shí)域響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)、環(huán)境噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)、波高信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步處理后，顯示出來(lái)。2.如權(quán)利要求1所述的一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)包括3組應(yīng)力應(yīng)變片，每組應(yīng)力應(yīng)變片之間的垂向間距不相等，每組應(yīng)力應(yīng)變片有兩個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片組成，兩個(gè)應(yīng)力應(yīng)變片采用90度半橋式貼片法固定。3.如權(quán)利要求2所述的一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述應(yīng)力應(yīng)變片組(3)中的應(yīng)力應(yīng)變片固定前去除所述自升式平臺(tái)粧腿(2)的測(cè)力桿表面的油污及鐵肩，固定后做防水處理。4.如權(quán)利要求1所述的一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述聲發(fā)射傳感器組(5)固定在所述自升式平臺(tái)粧腿(2)上表面時(shí)，在所述聲發(fā)射傳感器組(5)的發(fā)射傳感器與所述自升式平臺(tái)粧腿(2)上表面之間，填充耦合劑。5.如權(quán)利要求1所述的一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)傳送的聲發(fā)射傳感器組(5)傳送的多個(gè)環(huán)境噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行完整采集輸出，得到最終完整有效的環(huán)境噪聲信號(hào)數(shù)據(jù)。6.如權(quán)利要求1所述的一種自升式平臺(tái)波流載荷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理顯示設(shè)備(8)將所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備(7)傳送的應(yīng)力應(yīng)變片組(3)傳送的多個(gè)環(huán)境載荷數(shù)據(jù)信號(hào)，分別根據(jù)3組應(yīng)力應(yīng)變片之間的距離Δ L1、Δ L2和Δ LI+ Δ L2，在同一次實(shí)驗(yàn)中計(jì)算出三組不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到最終有效的三個(gè)不同的環(huán)境載荷信號(hào)數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK205426231SQ201620212916
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】田曉潔, 陳鵬飛, 高志明, 孫國(guó)欽, 劉貴杰, 穆為磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)海洋大學(xué)