CN105864355B - 一种波高测量设备的自平衡机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波高测量设备的自平衡机构，包括平衡芯、加速度传感器安装板、外平衡环、内平衡环以及配重芯，所述平衡芯为一空心圆柱，所述加速度传感器安装板固定连接于所述平衡芯内；所述平衡芯、内平衡环与外平衡环由内而外依次共轴排列，且所述平衡芯与所述内平衡环之间以及所述内平衡环与所述外平衡环之间分别通过径向对称设置的第一旋转式连接机构以及第二旋转式连接机构连接，以使所述内平衡环相对于所述平衡芯以及所述外平衡环相对于所述内平衡环分别绕相互垂直的径向轴线旋转；所述平衡芯下方固定配重芯，且所述配重芯重心位于所述平衡芯轴线上。所述自平衡机构使加速度传感器安装板始终与水平面保持平行，提高测量精确度。

Description

一种波高测量设备的自平衡机构
技术领域
本发明属于机械式自平衡系统，具体涉及一种应用于波高测量设备上的自平衡机构。
背景技术
目前液体表面波高测量方法主要通过浮标式测量以及探针式测量，其中浮标式测量原理是：可把波浪看成是由无数不同振幅、不同频率、不同相位和方向各异的正弦波叠加而成，当波浪表面水质点作周期振动时，个水质点在某一瞬间具有确定的垂直加速度，因此当初始条件确定后，当测量设备随波浪起伏时，内置的垂直加速度传感器测得各水质点的垂直加速度，经过两次积分，就可以得到相应的波高。现有浮标式测量机构一般将浮标固定于定位钢丝上，利用配重块将定位钢丝限定在与水平面垂直方向上，从而浮标在浮力作用下随波浪起伏的移动为在竖直方向上的移动并将该移动通过传动机构传递给测量装置，采用该结构的平衡机构进行波高测量通常需要结构较为复杂的传动机构且精度较低，浮标的水平方向的晃动，还会带来波高测量的误差。如何更加准确地获得垂直加速度，进一步提高海浪高度测量的精确度为本发明需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种波高测量设备的自平衡机构，结构简单，能够使安装在其上的加速度传感器安装板始终与水平面保持平行，从而更加准确地测得垂直加速度值，更作了进一步地结构改进，能减小所述自平衡机构投入水中时受到的冲击力，进一步提高了海量高度测量的精确度。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种波高测量设备的自平衡机构，包括平衡芯、加速度传感器安装板、外平衡环、内平衡环以及配重芯，所述平衡芯、所述内平衡环与所述外平衡环由内而外依次共轴排列，所述平衡芯与所述内平衡环之间通过径向对称设置的第一旋转式连接机构连接，所述内平衡环与所述外平衡环之间通过径向对称设置的第二旋转式连接机构连接，所述第一旋转式连接机构与所述第二旋转式连接机构的旋转轴线相垂直，所述配重芯固定连接于所述平衡芯下方，所述配重芯的重心位于所述平衡芯轴线上，所述加速度传感器安装板固定连接于所述平衡芯内，所述加速度传感器安装板板面与所述平衡芯轴线相垂直；所述外平衡环固定连接于所述波高测量设备的壳体内。进一步地，所述平衡芯是空心圆柱结构。
优选地，所述第一旋转式连接机构包括螺柱以及轴承，所述轴承对称设于所述平衡芯的径向相对两端，所述螺柱两端分别为螺纹端以及锥端，所述锥端与所述轴承内圈连接，所述螺纹端与所述内平衡环上相应径向端对称设置的螺纹孔连接。
优选地，所述第二旋转式连接机构包括螺柱以及轴承，所述轴承分别设于所述内平衡环的径向相对两端，所述螺柱两端分别为螺纹端以及锥端，所述锥端与所述轴承内圈连接，所述螺纹端与所述外平衡环上相应径向端对称设置的螺纹孔连接。
优选地，所述平衡芯内表面设有平面凹槽，所述加速度传感器安装板固定安装于所述平面凹槽内。
优选地，还包括通过螺钉固定于所述外平衡环下方的限位挡圈，当所述配重芯相对于所述外平衡环摆动时起限位作用。
进一步地，所述外平衡环与所述限位挡圈之间还均匀分布有若干个橡胶缓冲器，所述螺钉穿过所述橡胶缓冲器将所述外平衡环与所述限位挡圈固定在一起。
进一步地，所述配重芯外表面设有凹槽，所述凹槽内嵌有O型橡胶圈，所述凹槽的设置位置以所述配重芯摆动至限定位置时所述O型橡胶圈正好能与所述限位挡圈碰撞为准，在所述配重芯相对于所述外平衡环摆动时起限位保护作用，有效减小配重芯对限位挡圈的碰撞冲击，降低噪声。
优选地，还包括连接于所述外平衡环正上方的过渡板，所述过渡板上开设有小孔，用于固定和保护导线，并使导线不对所述平衡芯的自由活动产生干涉。
进一步地，所述外平衡环的径向两端对称安装支架，所述支架向所述外平衡环正上方中心位置延伸，所述过渡板的两端与分别所述支架的端部固定连接。
本发明的有益效果在于：当连接在测量设备壳体上的外平衡环随波浪起伏时，安装在平衡芯内的加速度传感器安装板始终与水平面保持水平，使得加速度传感器能准确测得垂直加速度，提高了测量精度；通过外平衡环、限位挡圈以及二者间的橡胶缓冲器的配合，提高了自平衡机构的抗冲击能力。
附图说明
图1为自平衡机构轴侧图；
图2为自平衡机构主视图；
图3为限位挡圈剖视图；
图4为螺柱结构图；
图5为过渡板结构图；
其中1-外平衡环；2-内平衡环；3-限位挡圈；4-橡胶缓冲器；5-螺柱；6-轴承；7-平衡芯；8-支架；9-螺柱；10-过渡板；11-加速度传感器安装板；12-配重芯；13-O型橡胶圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1和图2所示，一种波高测量设备的自平衡机构，包括外平衡环1、内平衡环2、限位挡圈3、6个橡胶缓冲器4、2个第一螺柱5、4个轴承6、平衡芯7、支架8、2个第二螺柱9、过渡板10、加速度传感器安装板11、配重芯12、O型橡胶圈13。
所述加速度传感器安装板11固定连接于所述平衡芯7内，所述加速度传感器安装板11板面与所述平衡芯7轴线相垂直；
所述内平衡环2及所述平衡芯7上径向两端先分别安装好轴承6，通过2个第一螺柱5将他们连接牢靠并保证同轴，所述第一螺柱5的锥端与所述平衡芯7上的轴承6相接，所述第一螺柱5的螺纹端与所述内平衡环2上相应位置的螺纹孔相连，安装时需保证他们轴线的同心度。
再利用第二螺柱9将外平衡环1和内平衡环2连接并保证同轴，同样，所述第二螺柱9的锥端与所述内平衡环2上的轴承6相接，所述第二螺柱9的螺纹端与所述外平衡环1上相应位置的螺纹孔相连，安装时需保证他们轴线的同心度。所述第一螺柱5以及第二螺柱9的结构如图4所示。
所述限位挡圈3与所述外平衡环1之间设有6个所述橡胶缓冲器4，并使用螺钉相固定，所述橡胶缓冲器4可以有效的提高自平衡机构的抗冲击能力，所述限位挡圈3的结构如图3所示。通过所述螺钉同时将所述外平衡环1固定于波高测量设备的壳体内。
将所述配重芯12安装于所述平衡芯7上，调节第一螺柱5和第二螺柱9的松紧，使所述配重芯12可以自由活动，且无串动。所述O型橡胶圈13安装于所述配重芯12的圆形槽内，上述限位挡圈3可以对所述配重芯12的转动角度进行限制，所述O型橡胶圈13安装的位置正好是配重芯与限位挡圈的碰撞位置，这样可以有效地减小配重芯对限位挡圈的碰撞冲击。
所述过渡板10通过所述支架8安装于所述外平衡环正上方，将所述加速度传感器安装板11的连接线通过所述过渡板10转接出去，使连接线不对所述平衡芯7的自由活动产生干涉，所述过渡板10的结构如图5所示。
安装后由于配重芯在重力作用下，始终保持与水平面垂直，从而加速度传感器安装板始终与水平面平行。由于配重芯可以在一定的角度自由活动，也保证了安装在波高测量设备中的加速度传感器安装板始终与水平面平行。
上述实施例是对本发明构思和原理的解释，而不应理解为对本发明保护范围的限制。对上述实施例还可作进一步的改进或变形，例如，可以将轴承与螺纹孔的位置互换；在保证平衡芯的自由活动的情况下还可以用螺栓与孔的间隙配合代替螺栓与轴承的配合连接，以使所述平衡芯7相对于所述内平衡环2或所述内平衡环2相对于所述外平衡环1分别绕径向轴线转动。

Claims (10)

1.一种波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，包括平衡芯(7)、加速度传感器安装板(11)、外平衡环(1)、内平衡环(2)以及配重芯(12)，所述平衡芯(7)、所述内平衡环(2)与所述外平衡环(1)由内而外依次共轴排列，所述平衡芯(7)与所述内平衡环(2)之间通过径向对称设置的第一旋转式连接机构连接，所述内平衡环(2)与所述外平衡环(1)之间通过径向对称设置的第二旋转式连接机构连接，所述第一旋转式连接机构与所述第二旋转式连接机构的旋转轴线相垂直，所述配重芯(12)固定连接于所述平衡芯(7)下方，所述配重芯(12)的重心位于所述平衡芯(7)轴线上，所述加速度传感器安装板(11)固定连接于所述平衡芯(7)内，所述加速度传感器安装板(11)板面与所述平衡芯(7)轴线相垂直；所述外平衡环(1)固定连接于所述波高测量设备的壳体内。
2.根据权利要求1所述的波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，所述平衡芯(7)是空心圆柱结构。
3.根据权利要求1所述的波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，所述第一旋转式连接机构包括螺柱(5)以及轴承(6)，所述轴承(6)对称设于所述平衡芯(7)的径向相对两端，所述螺柱(5)两端分别为螺纹端以及锥端，所述锥端与所述轴承(6)内圈连接，所述螺纹端与所述内平衡环(2)上相应径向端对称设置的螺纹孔连接。
4.根据权利要求1所述的波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，所述第二旋转式连接机构包括螺柱(9)以及轴承(6)，所述轴承(6)分别设于所述内平衡环(7)的径向相对两端，所述螺柱(9)两端分别为螺纹端以及锥端，所述锥端与所述轴承(6)内圈连接，所述螺纹端与所述外平衡环(1)上相应径向端对称设置的螺纹孔连接。
5.根据权利要求1所述的波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，所述平衡芯(7)内表面设有平面凹槽，所述加速度传感器安装板(11)固定安装于所述平面凹槽内。
6.根据权利要求1所述的波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，还包括通过螺钉固定于所述外平衡环(1)下方的限位挡圈(3)。
7.根据权利要求6所述的波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，所述外平衡环(1)与所述限位挡圈(3)之间还均匀分布有若干个橡胶缓冲器(4)，所述螺钉穿过所述橡胶缓冲器将所述外平衡环(1)与所述限位挡圈(3)固定在一起。
8.根据权利要求6所述的波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，所述配重芯(12)外表面设有凹槽，所述凹槽内嵌有O型橡胶圈，所述凹槽的设置位置以所述配重芯(12)摆动至限定位置时所述O型橡胶圈正好能与所述限位挡圈(3)碰撞为准。
9.根据权利要求1所述的波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，还包括连接于所述外平衡环(1)正上方的过渡板(10)，所述过渡板上开设有小孔。
10.根据权利要求9所述的波高测量设备的自平衡机构，其特征在于，所述外平衡环(1)的径向两端对称安装支架(8)，所述支架(8)向所述外平衡环(1)正上方中心位置延伸，所述过渡板(10)的两端分别与所述支架(8)的端部固定连接。
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