CN113218611B - 一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，包括一段冲击输入管道，三段冲击波传播管道，一段惯性冲击管道，飞片，撞击活塞，固定支架，直线滚珠活塞和阻振橡胶圈。冲击输入端为冲击输入管道的左端，冲击力首先作用在飞片上，飞片撞击活塞，活塞将冲击力作用到冲击波传播管内的流体上。冲击波经流体传播后作用在靶板上，靶板产生变形，推动直线滚珠活塞运动，对其上安装的传感器进行惯性冲击检测。整个装置布局合理，相比露天水池实验，结构紧凑，操作方便，冲击作用只发生在管道内，减少了环境影响。

Description

一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及传感器检测检验技术领域，具体地说是一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置及其使用方法。

背景技术

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器广泛应用于各种工业环境，涉及船舶、交通、建筑等众多行业。

水下传感器的实际使用环境往往伴随着高压高冲击力。在生产制造过程中，需要对传感器进行瞬间受力检测。普通的受力检测装置检测效率较低且操作繁琐，并且在对疲劳程度及最大承受检测时需要使用不同设备，工作量较大；针对水下传感器的瞬间受力检测方式需要用到露天水池，实验周期长，人力物力耗费大。

目前，已知的一种传感器瞬间受力测试装置(CN 109341942 A)，通过液压缸、推板、固定板、滑孔、滑槽之间的相互配合，能够将力传感器送到落球管出球端的正下方；在检测的同时，工人可以同时在另一个支撑板上的固定板上固定力传感器，并通过转动套进行转动。解决了现有的力传感器瞬间受力检测装置效率低、存在危险的问题，但不适用于大批量的传感器检验。另一公知的一种力传感器的瞬间受力测试装置(CN110553790A)，解决了现有技术中不能连续的对力传感器进行瞬间受力进行检测、不能对高度进行调节以及需要实时改变力传感器的位置的问题，但是瞬间的受力冲击并不能模拟水下传感器受到惯性冲击的实际情况。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明提供了一种用于检测水下传感器受惯性冲击作用下可靠性的装置，可解决现有简易传感器受力冲击装置无法实现水下传感器在水下冲击载荷下的惯性冲击可靠性检测问题，以及专用的水下传感器惯性冲击测试装置需要使用露天水池、实验周期长、耗费大、受环境因素影响大的问题。本发明还提供了该装置的使用方法。

技术方案：一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，包括冲击输入管道、冲击波传播管道组、惯性冲击管道、固定支架、飞片、撞击活塞、直线滚珠活塞、靶板、阻振橡胶环，冲击波传播管道组通过多个固定支架支撑，冲击波传播管道组的首端与冲击输入管道连接，尾端与惯性冲击管道连接，惯性冲击管道通过另一固定支架支撑，使其与冲击波传播管道组同轴，撞击活塞在击波传播管道组与冲击输入管道的连接处设置于冲击输入管道内并封堵冲击波传播管道组首端端口，飞片在冲击输入管道内与撞击活塞间隔设置，靶板、直线滚珠活塞在冲击波传播管道组与惯性冲击管道的连接处设置于惯性冲击管道内，靶板与直线滚珠活塞端面贴合并封堵冲击波传播管道组尾端端口，阻振橡胶环安装于惯性冲击管道的另一端。

进一步的，冲击波传播管道组包括依次螺纹密封连接的冲击波传播管一、冲击波传播管二、冲击波传播管三、冲击波传播管四，四者分别通过一个固定支架支撑使四者同轴，冲击波传播管一的首端与冲击输入管道连接，冲击波传播管四的尾端与惯性冲击管道连接，冲击波传播管一、冲击波传播管二、冲击波传播管三、冲击波传播管四这四者的一个或多个的外周面上分别设有一个注水孔及一个排水孔。

最佳的，冲击波传播管一、冲击波传播管二、冲击波传播管三、冲击波传播管四依次连通的内部通道的轴截面呈矩形或锥形。

进一步的，本装置还包括两个旋转卡扣式法兰，旋转卡扣式法兰包括限位圈、环扣，环扣与限位圈的一端固定，两个旋转卡扣式法兰通过各自的环扣相对对接成一对，阻振橡胶环设置于一对旋转卡扣式法兰的内圈中，阻振橡胶环的外周面上间隔开设有两条环形凹槽，两个旋转卡扣式法兰的限位圈分别卡设于对应的一条环形凹槽中，其中一个旋转卡扣式法兰的一端与惯性冲击管道连接。

进一步的，直线滚珠活塞包括活塞本体、直线滚珠、密封圈一，活塞本体的外周面上间隔安装有多个直线滚珠，直线滚珠沿轴向设置，密封圈一在活塞本体两端的外周面上分别至少嵌入安装有一个，活塞本体一端的中部开设有传感器安装槽。

最佳的，惯性冲击管道内周壁上开设有多条与直线滚珠匹配的轴线凹槽，直线滚珠活塞上的每条直线滚珠置于相应的轴线凹槽中。

进一步的，固定支架包括上部、下部、固定销，上部的底面和下部的顶面均设有内凹的弧面，上部的底面上的弧面的相对两侧分别设有一个插销块，下部的顶面上的弧面的相对两侧分别对应设有插销槽，两个插销块对应插入两个插销槽中，使上部和下部对接，两个弧面构成圆弧孔供管道通过，两个插销槽中分别插入一个固定销。

最佳的，撞击活塞两端的外周面上分别至少嵌入安装有一个密封圈二。

一种上述的一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：布置本装置的固定支架下部，确定管道摆放位置；

步骤二：放置冲击管道，将冲击输入管道、冲击波传播管道组和惯性冲击管道依次摆放在固定支架上并依次相互连接；

步骤三：安装靶板，靶板安装在冲击传播管道组和惯性冲击管道之间；

步骤四：安装撞击活塞，从冲击输入管道口推入，直至和冲击传播管道组首端贴合；

步骤五：安装直线滚珠活塞，首先将传感器安装在直线滚珠活塞上，然后在直线滚珠活塞的滚珠上均匀涂抹一层油膜，然后从惯性冲击管道尾端推入，直至贴合靶板，然后整理传感器传输线；

步骤六：安装阻振橡胶环于惯性冲击管道尾端上；

步骤七：安装固定支架上部，将固定支架上部与固定支架下部的对接；

步骤八：注水，在冲击波传播管道组内注水；

步骤九：在冲击输入管道首端向管内激发轻气炮或其他冲击波发生装置进行冲击实验；

步骤十：对管内受到冲击的传感器进行性能检测。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明装置结构简单，无需露天水池和爆炸物，实验安全且费用少。

(2)本发明的冲击波传播管道内部形状可以根据实验需要灵活替换。

(3)本发明产生的冲击只发生在管道内，将环境因素的影响降到最低，保障了实验结果的精度。

(4)本发明装置所用的冲击波为平面冲击波，实验成本小，门槛低。

(5)本发明整体结构采用金属材料，可以重复使用。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明的剖视结构示意图；

图3为图2的放大视图X；

图4为图2的放大视图Y；

图5是旋转卡扣式法兰的结构示意图；

图6是旋转卡扣式法兰的剖视结构示意图；

图7是阻振橡胶环的结构示意图；

图8旋转卡扣式法兰与阻振橡胶环的装配结构示意图；

图9是固定支架的结构示意图；

图10是固定支架上部侧视图；

图11是固定支架下部俯剖面图；

图12是直线滚珠活塞的结构示意图；

图13是直线滚珠活塞的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，如图1～13所示，包括冲击输入管道1-1、冲击波传播管道组、惯性冲击管道3-1、固定支架、飞片4-1、撞击活塞5-1、直线滚珠活塞7-1、靶板9、阻振橡胶环8-1、两个旋转卡扣式法兰3-2。

冲击波传播管道组通过多个固定支架支撑，冲击波传播管道组包括依次螺纹密封连接的冲击波传播管一2-1、冲击波传播管二2-2、冲击波传播管三2-3、冲击波传播管四2-4，四者分别通过一个固定支架支撑使四者同轴，冲击波传播管一2-1的首端与冲击输入管道1-1连接，冲击波传播管四2-4的尾端与惯性冲击管道3-1连接，冲击波传播管一2-1、冲击波传播管二2-2、冲击波传播管三2-3、冲击波传播管四2-4这四者上分别设有注水孔一2-1-1、注水孔二2-2-1、注水孔三2-3-1、注水孔四2-4-1，冲击波传播管四2-4上还设有一个排水孔2-4-2。冲击波传播管一2-1、冲击波传播管二2-2、冲击波传播管三2-3、冲击波传播管四2-4依次连通的内部通道的轴截面呈矩形或锥形。

惯性冲击管道3-1通过另一固定支架支撑，使其与冲击波传播管道组同轴，撞击活塞5-1在击波传播管道组与冲击输入管道1-1的连接处设置于冲击输入管道1-1内并封堵冲击波传播管道组首端端口，撞击活塞5-1的两端的外周面上分别至少嵌入安装有一个密封圈二，可安装于橡胶圈凹槽一5-1-1和橡胶圈凹槽二5-1-2。飞片4-1在冲击输入管道1-1内与撞击活塞5-1间隔设置，飞片4-1用以冲击撞击活塞5-1，将输入端传递的非药式冲击能量传递给撞击活塞5-1，靶板9、直线滚珠活塞7-1在冲击波传播管道组与惯性冲击管道3-1的连接处设置于惯性冲击管道3-1内，靶板9与直线滚珠活塞7-1端面贴合并封堵冲击波传播管道组尾端端口，直线滚珠活塞7-1包括活塞本体、直线滚珠7-1-1、密封圈一，活塞本体的外周面上间隔安装有多个直线滚珠7-1-1，直线滚珠7-1-1沿轴向设置，密封圈一在活塞本体两端的外周面上分别至少嵌入安装有一个，可安装于橡胶圈凹槽三7-1-2、橡胶圈凹槽四7-1-3、橡胶圈凹槽五7-1-4中，活塞本体一端的中部开设有传感器安装槽7-1-5。惯性冲击管道3-1内周壁上开设有多条与直线滚珠匹配的轴线凹槽，直线滚珠活塞7-1上的每条直线滚珠7-1-1置于相应的轴线凹槽中。

旋转卡扣式法兰3-2包括限位圈3-2-1、环扣3-2-2，环扣3-2-2与限位圈3-2-1的一端固定，两个旋转卡扣式法兰3-2通过各自的环扣3-2-2相对对接成一对，阻振橡胶环8-1设置于一对旋转卡扣式法兰3-2的内圈中，阻振橡胶环8-1的外周面上间隔开设有两条环形凹槽，即环形凹槽一8-1-1和环形凹槽二8-1-2，两个旋转卡扣式法兰3-2的限位圈分别卡设于对应的一条环形凹槽中，其中一个旋转卡扣式法兰3-2的一端与惯性冲击管道3-1连接，阻振橡胶环8-1通过一对旋转卡扣式法兰3-2安装于惯性冲击管道3-1的另一端。

阻振橡胶环8-1的内径小于直线滚珠活塞7-1的外径但大于传感器安装槽7-1-5的直径，故阻振橡胶环8-1可以在不对待测传感器造成二次伤害的前提下，避免直线滚珠活塞冲出惯性冲击管道3-1。

固定支架包括上部6-1、下部6-2、固定销6-3，上部6-1的底面和下部6-2的顶面均设有内凹的弧面，上部6-1的底面上的弧面的相对两侧分别设有一个插销块6-1-1，下部6-2的顶面上的弧面的相对两侧分别对应设有插销槽6-2-1，两个插销块6-1-1对应插入两个插销槽6-2-1中，使上部6-1和下部6-2对接，两个弧面构成圆弧孔供管道通过，两个插销槽6-2-1中分别插入一个固定销6-3。安装时先将上部6-1的插销块6-1-1和下部6-2的插销槽6-2-1对齐插入，然后将上部6-1向右或左移动卡入凹槽，最后插入固定销6-3，填满空隙让支架稳固。

冲击输入管道左端连接冲击波输入设备，连接方式可灵活选择；右端连接冲击波传播管道组，采用螺栓固定，保证其密封性。飞片为冲击输入设备的冲击传递件。固定支架为可拆卸的上下结构，方便安装。

本装置可对传感器进行惯性冲击，验证传感器惯性冲击下的可靠性，上述的水下传感器惯性冲击可靠性检测装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：固定传感器惯性冲击可靠性测试装置的固定支架，用接地螺栓连接固定支架下部。

步骤二：放置冲击管道，将冲击输入管道、冲击传播管道和惯性冲击管道依次安置在固定支架上，并用螺栓连接，保障各管道之间连接紧密。

步骤三：安装靶板，将冲击靶板安装在冲击波传播管道和惯性冲击管道的连接处。

步骤四：撞击活塞从惯性冲击管道开口处安装，划入管道内，直至贴紧冲击波传播管一。

步骤五：将被测传感器安装在直线滚珠活塞的传感器安装孔内，然后从惯性冲击管道右端缓慢推入，直至直线滚珠活塞贴紧靶板。推入前对直线滚珠均匀涂抹润滑油，减小管道内阻力。

步骤六：整理被测传感器连接的传感线，将传感线从阻振橡胶环的中心穿出。

步骤七：安装环形减振橡胶圈，先将环形凹槽一对齐其中一个旋转卡扣式法兰上的限位圈，按压贴合，保证环形凹槽一卡紧限位圈；然后安装旋转卡扣式法兰，将环形凹槽二对齐另一旋转卡扣式法兰上的限位圈，按压贴合，保证环形凹槽二卡紧限位圈；

步骤八：安装固定支架上部，固定支架上部的插销块从固定支架下部的插销槽推入，然后向左/右推动固定支架上部，卡紧。然后在插销槽内插入固定销，固定支架安装完毕。

步骤九：注水，取下堵住注水口的栓塞，使用软管从注水口给冲击传播管道组注水，注满水后用栓塞堵住注水口。

步骤十：激发轻气炮或其他冲击波发生装置。

冲击波发生装置推动飞片，飞片推动撞击活塞。撞击活塞紧贴冲击传播管道1，将冲击力传递给冲击传播管道中的流体。冲击波经流体传递作用到靶板上，靶板在冲击波作用下产生沿管道轴向的变形。轴向变形作用在直线滚珠活塞的底部，推动直线滚珠活塞沿惯性冲击管道内的滑道运动。惯性冲击管道右端法兰上安装有减震橡胶圈，可避免直线滚珠活塞冲出管道，误伤实验人员。同时，减震橡胶圈中心部位留有足够空位，作为传感器传感线的连接通道，同时避免传感器直接撞击减震橡胶圈，造成二次伤害，影响实验结果。

Claims (8)

1.一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，其特征在于：包括冲击输入管道、冲击波传播管道组、惯性冲击管道、固定支架、飞片、撞击活塞、直线滚珠活塞、靶板、阻振橡胶环，冲击波传播管道组通过多个固定支架支撑，冲击波传播管道组的首端与冲击输入管道连接，尾端与惯性冲击管道连接，惯性冲击管道通过另一固定支架支撑，使其与冲击波传播管道组同轴，撞击活塞在冲击波传播管道组与冲击输入管道的连接处设置于冲击输入管道内并封堵冲击波传播管道组首端端口，飞片在冲击输入管道内与撞击活塞间隔设置，靶板、直线滚珠活塞在冲击波传播管道组与惯性冲击管道的连接处设置于惯性冲击管道内，靶板与直线滚珠活塞端面贴合并封堵冲击波传播管道组尾端端口，阻振橡胶环安装于惯性冲击管道的另一端；

直线滚珠活塞包括活塞本体、直线滚珠、密封圈一，活塞本体的外周面上间隔安装有多个直线滚珠，直线滚珠沿轴向设置，密封圈一在活塞本体两端的外周面上分别至少嵌入安装有一个，活塞本体一端的中部开设有传感器安装槽。

2.根据权利要求1所述的一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，其特征在于：冲击波传播管道组包括依次螺纹密封连接的冲击波传播管一、冲击波传播管二、冲击波传播管三、冲击波传播管四，四者分别通过一个固定支架支撑使四者同轴，冲击波传播管一的首端与冲击输入管道连接，冲击波传播管四的尾端与惯性冲击管道连接，冲击波传播管一、冲击波传播管二、冲击波传播管三、冲击波传播管四这四者的一个或多个的外周面上分别设有一个注水孔及一个排水孔。

3.根据权利要求2所述的一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，其特征在于：冲击波传播管一、冲击波传播管二、冲击波传播管三、冲击波传播管四依次连通的内部通道的轴截面呈矩形或锥形。

4.根据权利要求1所述的一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，其特征在于：还包括两个旋转卡扣式法兰，旋转卡扣式法兰包括限位圈、环扣，环扣与限位圈的一端固定，两个旋转卡扣式法兰通过各自的环扣相对对接成一对，阻振橡胶环设置于一对旋转卡扣式法兰的内圈中，阻振橡胶环的外周面上间隔开设有两条环形凹槽，两个旋转卡扣式法兰的限位圈分别卡设于对应的一条环形凹槽中，其中一个旋转卡扣式法兰的一端与惯性冲击管道连接。

5.根据权利要求1所述的一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，其特征在于：惯性冲击管道内周壁上开设有多条与直线滚珠匹配的轴线凹槽，直线滚珠活塞上的每条直线滚珠置于相应的轴线凹槽中。

6.根据权利要求1所述的一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，其特征在于：固定支架包括上部、下部、固定销，上部的底面和下部的顶面均设有内凹的弧面，上部的底面上的弧面的相对两侧分别设有一个插销块，下部的顶面上的弧面的相对两侧分别对应设有插销槽，两个插销块对应插入两个插销槽中，使上部和下部对接，两个弧面构成圆弧孔供管道通过，两个插销槽中分别插入一个固定销。

7.根据权利要求1所述的一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置，其特征在于：撞击活塞两端的外周面上分别至少嵌入安装有一个密封圈二。

8.一种权利要求1～7任一所述的一种水下传感器惯性冲击可靠性检测装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：布置本装置的固定支架下部，确定管道摆放位置；

步骤二：放置冲击管道，将冲击输入管道、冲击波传播管道组和惯性冲击管道依次摆放在固定支架上并依次相互连接；

步骤三：安装靶板，靶板安装在冲击传播管道组和惯性冲击管道之间；

步骤四：安装撞击活塞，从冲击输入管道口推入，直至和冲击传播管道组首端贴合；

步骤五：安装直线滚珠活塞，首先将传感器安装在直线滚珠活塞上，然后在直线滚珠活塞的滚珠上均匀涂抹一层油膜，然后从惯性冲击管道尾端推入，直至贴合靶板，然后整理传感器传输线；

步骤六：安装阻振橡胶环于惯性冲击管道尾端上；

步骤七：安装固定支架上部，将固定支架上部与固定支架下部对接；

步骤八：注水，在冲击波传播管道组内注水；

步骤九：在冲击输入管道首端向管内激发轻气炮或其他冲击波发生装置进行冲击实验；

步骤十：对管内受到冲击的传感器进行性能检测。

Images