CN107917743A - 一种钽丝容差式波浪传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种钽丝容差式波浪传感器装置，包括钽丝、钽丝固定支架系统及采集输出系统；钽丝固定支架系统包括上下支撑板、伸缩套管及钽丝收放线轴；伸缩套管上下两端分别与上下支撑板连接；钽丝收放线轴通过轴杆安装在上支撑板上，钽丝包括金属钽丝及包覆在金属钽丝外侧的绝缘层，钽丝的下端与下支撑板连接，钽丝缠绕在钽丝收放线轴上，金属钽丝及伸缩套管均与采集输出系统电连接；金属钽丝及伸缩套管形成两个电极，水位高低变化时，电容值发生变化，采集输出系统采集电容变化值进而得到水位的变化。本发明创造所述的钽丝容差式波浪传感器装置具有结构简单、精确度高、稳定性强、反应快、环境适应能力强、测量深度可调节的优点。
Description
技术领域
本发明创造属于浪测量技术领域，尤其是涉及一种钽丝容差式波浪传感器装置。
背景技术
波浪测量装置是船舶和海洋工程实验室中必要的试验装置，常用的波浪测量装置有电阻式波浪传感器、电容式波浪传感器等，均是通过水位的变化会引起电路中电阻或电容的变化，建立起水位与电阻或电容的关系的方式来得到测量的水位值。电阻式波浪传感器比较常见的有电阻式测波杆，但电阻式测波杆的精度一般比较低，且由于电阻式测波杆的直径较粗，对测量的水面波浪影响较大；而现有的电容波浪传感器则存在着结构复杂、稳定性差、精确度低、反应慢等问题，同时还存在着不能够根据使用环境中的实际水深调整测量深度的问题，环境适应能力差，适用范围窄。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种结构简单、耐腐蚀、精确度高、稳定性强、反应快、环境适应能力强、测量深度可调节的钽丝容差式波浪传感器装置，以解决上述问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种钽丝容差式波浪传感器装置，包括钽丝、钽丝固定支架系统及采集输出系统；所述钽丝固定支架系统包括上支撑板、下支撑板、伸缩套管及钽丝收放线轴；所述上支撑板为绝缘材质，所述下支撑板为金属材质；所述伸缩套管为金属材质，所述伸缩套管竖直设置，其上下两端分别与所述上支撑板及所述下支撑板连接；所述钽丝收放线轴通过轴杆安装在所述上支撑板上，所述钽丝收放线轴上设有锁紧装置；所述钽丝包括金属钽丝及包覆在所述金属钽丝外表面的绝缘层，所述钽丝的下端与所述下支撑板连接，所述钽丝缠绕在所述钽丝收放线轴上，所述金属钽丝及所述伸缩套管均与所述采集输出系统电连接。
进一步的，所述伸缩套管包括外管及插入到所述外管内的伸缩杆；所述外管的上端与所述上支撑板固定，所述外管的内侧壁上设有内螺纹，所述外管侧壁下端开设有螺纹通孔，所述螺纹通孔内可拆卸的拧入有锁死手柄；所述伸缩杆的下端与所述下支撑板固定，所述伸缩杆的侧壁上设有与所述外管的内螺纹相适应的外螺纹。
进一步的，所述钽丝收放线轴为一圆柱体线轴，所述钽丝收放线轴以其轴线在水平方向上设置，所述钽丝收放线轴的中心处设有轴孔，所述轴杆由所述轴孔的一端插入到所述轴孔中。
进一步的，所述锁紧装置为锁死螺丝，所述锁死螺丝由所述轴孔未插入所述轴杆的一端拧入到所述轴孔中，并在轴孔内与所述轴杆抵接，所述轴孔内壁与所述锁死螺丝接触的部分设有与锁死螺丝相适应的内螺纹。
进一步的，所述钽丝收放线轴上还设有穿线孔，所述钽丝的上端经穿线孔穿出后伸入到所述采集输出系统处，所述金属钽丝的上端与所述采集输出系统电连接。
进一步的，所述下支撑板上设有拉紧弹簧，所述拉紧弹簧的下端与所述下支撑板连接，所述拉紧弹簧的上端与所述钽丝的下端连接。
进一步的，所述采集输出系统包括采集装置及信号输出装置；所述采集装置与所述金属钽丝及所述伸缩套管电连接；所述信号输出装置的输入端与所述采集装置的输出端连接，所述信号输出装置输出端与控制显示装置连接。
进一步的，所述信号输出装置上设有多个采集信号信道插孔及信道通讯指示灯；所述采集装置输出端通过信号线插入到所述采集信号信道插孔中。
进一步的，所述采集装置内集成设置有采集电容变化值的电容采集电路、将采集到的电容变化值转换为电压值的转换输出电路及采集供电电路；所述信号输出装置内集成设置有将所述转换输出电路输出的电压值进行放大的信号放大电路、将信号放大电路输出的模拟量转换成数字量的A/D转换器、接收所述A/D转换器信号的单片机、与单片机输出端连接的串口输出电路及信号输出供电电路。
进一步的，所述采集装置内还集成设置有容差调节电路及滤波电路；所述信号输出装置内还集成设置有信号基准电路及带通滤波电路。
相对于现有技术，本发明创造所述的钽丝容差式波浪传感器装置具有以下优势：
(1)本发明创造所述的钽丝容差式波浪传感器装置结构简单、设计合理，通过对钽丝及伸缩套管长度的调节，可实现对不同测量深度要求的满足，环境适应能力强，适用范围广；钽丝固定支架系统为钽丝提供了稳定的固定方式，确保装置伸入水中的部分的稳定性，从而为容差数据的准确采集提供保证；
(2)本发明所述的钽丝收放线轴可以方便的将钽丝收起或放出，配合伸缩套管的伸缩，可快速满足不同测量深度的要求，操作方便快捷；
(3)本发明所述的钽丝下端与下支撑板之间通过拉近弹簧连接，拉紧弹簧的设计可以确保由钽丝收放线轴放出的无论多长的钽丝，均处于拉直状态，进一步确保测量数据的准确度；
(4)本发明创造所述的钽丝容差式波浪传感器装置只有作为两极的钽丝及伸缩套管与水接触，提高了整个装置的耐腐蚀性能，克服了现有相关传感器在海水中长期浸泡而被腐蚀的问题；
(5)本发明创造所述的钽丝容差式波浪传感器装置的采集输出系统将采集到的电容变化值转换成电压信号，进而计算成水深度值显示装置上显示，采集输出系统具有抗干扰、滤波、现线性修正的功能，测量精确度高、灵敏度高、反应快，信号稳定性强，抗干扰能力强。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造所述钽丝容差式波浪传感器装置工作时的连接示意图；
图2为本发明创造所述钽丝固定支架系统伸缩两种状态时的结构示意图；
图3为本发明创造所述钽丝收放线轴的结构示意图；
图4为本发明创造具体实施例中电路模块的原理框图。
附图标记说明：
1-钽丝；2-上支撑板；3-下支撑板；4-伸缩套管；5-钽丝收放线轴；6-外管；7-伸缩杆；8-锁死手柄；9-轴孔；10-锁死螺丝；11-穿线孔；12-拉紧弹簧；13-采集装置；14-信号输出装置；15-控制显示装置；16-采集信号信道插孔；17-信道通讯指示灯。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1到3所示，一种钽丝容差式波浪传感器装置，包括钽丝1、钽丝固定支架系统、采集装置13及信号输出装置14；
其中，钽丝固定支架系统包括上支撑板2、下支撑板3、伸缩套管4及钽丝收放线轴5；上支撑板2为绝缘材质，下支撑板3为金属材质；伸缩套管4为金属材质，伸缩套管4包括外管6及伸缩杆7；外管6内壁设有内螺纹，伸缩杆7侧壁设有与外管6的内螺纹相适应的外螺纹，外管6上端与上支撑板2固定，伸缩杆7的下端与下支撑板3固定，伸缩杆7通过螺纹拧入到外管6中，外管6下端开设有螺纹通孔，螺纹通孔内可拆卸的拧入有锁死手柄8，锁死手柄8与螺纹通孔之间通过螺纹可拆卸连接，当伸缩杆7需要从外管6中伸出或缩入外管6内时，拧出锁死手柄8，将伸缩杆7旋出或旋入外管6中，高度调节完毕后，将锁死手柄8拧入螺纹通孔，用力旋转以固定锁伸缩杆7，完成伸缩套管4长度调节工作；
钽丝收放线轴5为一圆柱体线轴，钽丝收放线轴5以其轴线在水平方向上设置，钽丝收放线轴5的中心处设有轴孔9，上支撑板2上设置有一水平方向上的轴杆，轴杆由轴孔9的一端插入到轴孔9中；钽丝收放线轴5上设有锁紧装置，锁紧装置为锁死螺丝10，锁死螺丝10由轴孔9未插入轴杆的一端拧入到轴孔9中，并在轴孔9内与轴杆抵接，轴孔9内壁与锁死螺丝10接触的部分设有与锁死螺丝10相适应的内螺纹；钽丝收放线轴5可以以轴杆为圆心旋转，从而放出钽丝1，锁死螺丝10拧入轴孔9中时，锁死螺丝10的尾端紧密的贴合在轴杆上，从而固定住钽丝收放线轴5的位置，防止钽丝收放线轴5旋转；
钽丝1包括金属钽丝及包覆在金属钽丝外表面的绝缘层；钽丝1的下端通过拉紧弹簧12与下支撑板3连接(由于包覆有绝缘层，内部金属钽丝与弹簧12不接触)，钽丝1缠绕在钽丝收放线轴5上，钽丝收放线轴5上还设有穿线孔11，钽丝1的上端经穿线孔穿11出后伸入到采集输出系统处，金属钽丝的上端及伸缩套管4均与采集输出系统电连接，金属钽丝及伸缩套管4形成两个电极，水位高低变化时，电容值发生变化，采集输出系统采集电容变化值进而得到水位的变化；
采集输出系统包括采集装置13及信号输出装置14；采集装置13安装在上支撑板2上端面，采集装置13的输入端与金属钽丝及伸缩套管4电连接，以采集电容变化值；信号输出装置14上设有多个采集信号信道插孔16及信道通讯指示灯17；采集装置13输出端通过信号线插入到采集信号信道插孔16中，信号输出装置14的输出端通过数据线与控制显示装置15连接，控制显示装置15可以为计算机；
采集装置13内集成设置有采集电容变化值的电容采集电路、将采集到的电容变化值转换为电压值的转换输出电路、采集供电电路、容差调节电路及滤波电路；
信号输出装置14内集成设置有将转换输出电路输出的电压值进行放大的信号放大电路、将信号放大电路输出的模拟量转换成数字量的A/D转换器、接收/D转换器信号的单片机、与单片机输出端连接的串口输出电路、信号输出供电电路、信号基准电路及带通滤波电路。
本发明创造的使用过程如下：
(1)根据使用环境的实际水深，调节伸缩套管4及钽丝1的长度，旋出锁死螺丝10及锁死手柄8，放出钽丝1及旋转出伸缩杆7至合适位置后，将锁死螺丝10拧入轴孔9，将锁死手柄8拧入外管6的螺纹通孔内，固定锁死住钽丝收放线轴5及伸缩套管4；将调整好的钽丝1及钽丝固定支架系统放到待测点；
(2)将采集装置13的输出端通过信号线插入到信号输出装置14上的采集信号信道插孔16中；信号输出装置14上有多个采集信号信道插孔16，可以与多个采集装置13的输出端连接，进行多点位监测；
(3)将信号输出装置14的输出端通过数据线与计算机连接，打开计算机上的波浪传感器采集分析软件；
(4)打开信号输出装置14开关，信道通讯指示灯17会显示每个通道的通讯状态，用以表示采集装置13的状态是否正常；
(5)上述步骤完成后，可进行监测工作。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：包括钽丝(1)、钽丝固定支架系统及采集输出系统；所述钽丝固定支架系统包括上支撑板(2)、下支撑板(3)、伸缩套管(4)及钽丝收放线轴(5)；所述上支撑板(2)为绝缘材质，所述下支撑板(3)为金属材质；所述伸缩套管(4)为金属材质，所述伸缩套管(4)竖直设置，其上下两端分别与所述上支撑板(2)及所述下支撑板(3)连接；所述钽丝收放线轴(5)通过轴杆安装在所述上支撑板(2)上，所述钽丝收放线轴(5)上设有锁紧装置；所述钽丝(1)包括金属钽丝及包覆在所述金属钽丝外表面的绝缘层，所述钽丝(1)的下端与所述下支撑板(3)连接，所述钽丝(1)缠绕在所述钽丝收放线轴(5)上，所述金属钽丝及所述伸缩套管(4)均与所述采集输出系统电连接。
2.根据权利要求1所述的一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：所述伸缩套管(4)包括外管(6)及插入到所述外管(6)内的伸缩杆(7)；所述外管(6)的上端与所述上支撑板(2)固定，所述外管(6)的内侧壁上设有内螺纹，所述外管(6)侧壁下端开设有螺纹通孔，所述螺纹通孔内可拆卸的拧入有锁死手柄(8)；所述伸缩杆(7)的下端与所述下支撑板(3)固定，所述伸缩杆(7)的侧壁上设有与所述外管(6)的内螺纹相适应的外螺纹。
3.根据权利要求1所述的一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：所述钽丝收放线轴(5)为一圆柱体线轴，所述钽丝收放线轴(5)以其轴线在水平方向上设置，所述钽丝收放线轴(5)的中心处设有轴孔(9)，所述轴杆由所述轴孔(9)的一端插入到所述轴孔(9)中。
4.根据权利要求3所述的一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：所述锁紧装置为锁死螺丝(10)，所述锁死螺丝(10)由所述轴孔(9)未插入所述轴杆的一端拧入到所述轴孔(9)中，并在所述轴孔(9)内与所述轴杆抵接，所述轴孔(9)内壁与所述锁死螺丝(10)接触的部分设有与所述锁死螺丝(10)相适应的内螺纹。
5.根据权利要求3所述的一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：所述钽丝收放线轴(5)上还设有穿线孔(11)，所述钽丝(1)的上端经所述穿线孔(11)穿出后伸入到所述采集输出系统处，所述金属钽丝的上端与所述采集输出系统电连接。
6.根据权利要求3所述的一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：所述下支撑板(3)上设有拉紧弹簧(12)，所述拉紧弹簧(12)的下端与所述下支撑板(3)连接，所述拉紧弹簧(12)的上端与所述钽丝(1)的下端连接。
7.根据权利要求1到6任一项所述的一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：所述采集输出系统包括采集装置(13)及信号输出装置(14)；所述采集装置(13)与所述金属钽丝及所述伸缩套管(4)电连接；所述信号输出装置(14)的输入端与所述采集装置(13)的输出端连接，所述信号输出装置(14)输出端与控制显示装置(15)连接。
8.根据权利要求7所述的一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：所述信号输出装置(14)上设有多个采集信号信道插孔(16)及信道通讯指示灯(17)；所述采集装置(13)输出端通过信号线插入到所述采集信号信道插孔(16)中。
9.根据权利要求7所述的一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：所述采集装置(13)内集成设置有采集电容变化值的电容采集电路、将采集到的电容变化值转换为电压值的转换输出电路及采集供电电路；所述信号输出装置(14)内集成设置有将所述转换输出电路输出的电压值进行放大的信号放大电路、将信号放大电路输出的模拟量转换成数字量的A/D转换器、接收所述A/D转换器信号的单片机、与单片机输出端连接的串口输出电路及信号输出供电电路。
10.根据权利要求9所述的一种钽丝容差式波浪传感器装置，其特征在于：所述采集装置(13)内还集成设置有容差调节电路及滤波电路；所述信号输出装置(14)内还集成设置有信号基准电路及带通滤波电路。
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