CN103821502B - 一种海洋管柱振动数据采集及传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，它包括通过同轴电缆串行连接的数据采集装置，其内部包含信号电缆、DC-DC芯片、射频通信芯片、微处理器和三轴加速度陀螺仪芯片，数据采集装置紧贴在海洋管柱上。同轴电缆为数据采集装置输送电源的同时，传输由微处理器实时采集的三轴加速度陀螺仪芯片所测量的三维角度、三维加速度和三维坐标数据。数据采集装置整体防水，通过防水射频接头将信号电缆与同轴电缆连接。本发明具有结构简单、体积小、数据传输实时性强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及管柱振动检测领域，具体的说，是一种海洋管柱振动数据采集及传输装置。
背景技术
在进行海洋油气开发作业时，隔水管作为连接钻井平台和海底井口的纽带，是最关键也是最易受损坏的部件之一。在水深超过100m的海域，隔水管的相对刚度会降低，其固有频率可能同海流产生的涡泄频率接近而出现涡激振动现象。涡激振动不仅导致隔水管出现大幅度振动，更重要的是它将显著降低隔水管的疲劳寿命。因此，海洋管柱振动响应及状态监测是目前海洋石油工程研究的热点问题之一。现有监测管柱振动的方法是利用三轴振动传感器实现管柱的振动加速度测量。但其测量数据种类太少，无法全面反映管柱的振动状态。
发明内容
本发明的目的是：提供一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，通过三轴加速度陀螺仪芯片采集安装在海洋管柱上相应位置处的三维角度、三维加速度和三维坐标数据，这些数据通过射频通信芯片经同轴电缆实时传输到地面，实现海洋管柱振动状态的全面监测。
本发明的技术方案是：一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，包括通过同轴电缆串行连接的数据采集装置，所述的数据采集装置紧贴在海洋管柱上。
同轴电缆为数据采集装置输送电源的同时传输数据。
数据采集装置内部包含信号电缆、DC-DC芯片、射频通信芯片、微处理器和三轴加速度陀螺仪芯片。
信号电缆连接DC-DC芯片和射频通信芯片；所述的DC-DC芯片将同轴电缆输送的高压直流电源变换为低压直流电源供射频通信芯片、微处理器和三轴加速度陀螺仪芯片使用。
微处理器连接射频通信芯片和三轴加速度陀螺仪芯片。微处理器将实时采集三轴加速度陀螺仪芯片所测量的数据，并将该数据提供射频通信芯片发射出去。
三轴加速度陀螺仪芯片所测量的数据是数据采集装置所安装在海洋管柱上相应位置处的三维角度、三维加速度和三维坐标。三轴加速度陀螺仪芯片选用InvenSense公司生产的MPU-6050。
射频通信芯片采用可配置通道的低电流射频收发器。射频通信芯片选用SiliconLabs公司的Si4463。
数据采集装置整体防水，通过防水射频接头将信号电缆与同轴电缆连接。
本发明的优点在于：(1)装置结构简单、体积小；(2)数据传输实时性强。
附图说明
图1是本发明整体安装示意图。
图2是本发明数据采集装置内部结构示意图。
图中：1为海洋管柱，2为同轴电缆，3为数据采集装置，30为防水射频接头，31为信号电缆，32为DC-DC芯片，33为三轴加速度陀螺仪芯片，34为微处理器，35为射频通信芯片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，包括有通过同轴电缆2串行连接的数据采集装置3，所述的数据采集装置3紧贴在海洋管柱1上。
同轴电缆2为数据采集装置3输送电源的同时传输数据。
数据采集装置3内部包含信号电缆31、DC-DC芯片32、射频通信芯片35、微处理器34和三轴加速度陀螺仪芯片33。
信号电缆31连接DC-DC芯片32和射频通信芯片35。DC-DC芯片32将同轴电缆2输送的高压直流电源变换为低压直流电源供射频通信芯片35、微处理器34和三轴加速度陀螺仪芯片33使用。
微处理器34连接射频通信芯片35和三轴加速度陀螺仪芯片33。处理器34将实时采集三轴加速度陀螺仪芯片33所测量的数据，并将该数据提供射频通信芯片35发射出去。
三轴加速度陀螺仪芯片33所测量的数据是数据采集装置3所安装在海洋管柱1上相应位置处的三维角度、三维加速度和三维坐标。三轴加速度陀螺仪芯片33选用InvenSense公司生产的MPU-6050。
射频通信芯片35采用可配置通道的低电流射频收发器。射频通信芯片35选用SiliconLabs公司的Si4463。
数据采集装置3整体防水，通过防水射频接头30将信号电缆31与同轴电缆2连接。
Claims (6)
1.一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，其特征在于，包括有通过同轴电缆(2)串行连接的数据采集装置(3)，所述的数据采集装置(3)紧贴在海洋管柱上，数据采集装置(3)内部包含信号电缆(31)，DC-DC芯片(32)、射频通信芯片(35)、微处理器(34)和三轴加速度陀螺仪芯片(33)。
2.根据权利要求1所述的一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，其特征在于，所述的信号电缆(31)连接DC-DC芯片(32)和射频通信芯片(35)；所述的DC-DC芯片(32)将同轴电缆(2)输送的高压直流电源变换为低压直流电源供射频通信芯片(35)、微处理器(34)和三轴加速度陀螺仪芯片(33)使用。
3.根据权利要求2所述的一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，其特征在于，所述的微处理器(34)连接射频通信芯片(35)和三轴加速度陀螺仪芯片(33)；所述的微处理器(34)将实时采集三轴加速度陀螺仪芯片(33)所测量的数据，并将该数据提供射频通信芯片(35)发射出去。
4.根据权利要求3所述的一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，其特征在于，所述的三轴加速度陀螺仪芯片(33)所测量的数据是数据采集装置(3)所安装在海洋管柱(1)上相应位置处的三维角度、三维加速度和三维坐标；所述的三轴加速度陀螺仪芯片(33)选用InvenSense公司生产的MPU-6050。
5.根据权利要求3所述的一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，其特征在于，所述的射频通信芯片(35)采用可配置通道的低电流射频收发器；所述的射频通信芯片(35)选用SiliconLabs公司的Si4463。
6.根据权利要求3所述的一种海洋管柱振动数据采集及传输装置，其特征在于，所述的数据采集装置(3)整体防水，通过防水射频接头(30)将信号电缆(31)与同轴电缆(2)连接。
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