CN116045922A - 一种用于深海测量的深度计 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于深海测量的深度计，在盆架上设置第一开口和第二开口，第一开口上覆盖有第一敏感振膜，第二开口上覆盖有第二敏感振膜，所述第一敏感振膜驱动两个所述第一电容系统中的梳齿电极相向运动，使所述电容器的电容增加，所述电容器的电容在所述第一敏感振膜的驱动下达到最大值时，所述第二敏感振膜驱动所述梳齿插入所述电容器内，增加所述电容器的电容，可以提高深度计的测量范围。
Description
技术领域
本申请属于海洋勘测技术领域，具体涉及一种用于深海测量的深度计。
背景技术
海洋深度的测量对于海洋勘测具有重要的意义，其测量方式为：通常压力传感器测量任意深度下的水压，然后将水压换算成深度。电容式气压传感器是基于压力变化造成敏感振膜形变，从而使电容器结构变化来实现压力的测量，然后通过压力与深度的换算，实现深度的测量。但是电容式气压传感器中，为了提高测量的灵敏度，通常会选择厚度较小或弹性模量较小的敏感振膜，在大深度的测量时，外界的水压较大，敏感振膜容易出现破裂，进而制约了测量范围。因此，实有必要提供一种用于深海测量的深度计以解决上述问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种用于深海测量的深度计，在盆架上设置第一开口和第二开口，第一开口上覆盖有第一敏感振膜，第二开口上覆盖有第二敏感振膜，所述第一敏感振膜驱动两个所述第一电容系统中的梳齿电极相向运动，使所述电容器的电容增加，所述电容器的电容在所述第一敏感振膜的驱动下达到最大值时，所述第二敏感振膜驱动所述梳齿插入所述电容器内，增加所述电容器的电容，可以提高深度计的测量范围。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
一种用于深海测量的深度计，包括：
盆架，所述盆架围成收容空间，所述盆架沿第一方向的两端设置有第一开口，沿第二方向的两端设置有第二开口，所述第一开口上覆盖有第一敏感振膜，所述第二开口上覆盖有第二敏感振膜，所述第一敏感振膜、第二敏感振膜及所述盆架配合围成密闭空间，所述第一方向和所述第二方向垂直；
第一电容系统，安装于所述收容空间内，所述第一电容系统与所述第一敏感振膜一一对应设置，所述第一电容系统包括：
第一连接件，与所述第一敏感振膜连接；
梳齿电极，多个所述梳齿电极设置于所述第一连接件远离所述第一敏感振膜的一侧；两个所述第一电容系统中的梳齿电极交错设置并留有活动间隙，相邻两个所述梳齿电极配合形成电容器；
第二电容系统，安装于所述收容空间内，所述第二电容系统与所述第二敏感振膜一一对应设置，所述第二电容系统包括：
第二连接件，与所述第二敏感振膜连接；
梳齿，多个所述梳齿设置于所述第二连接件远离所述第二敏感振膜的一侧，所述梳齿为电介质，所述梳齿对应设置于所述电容器旁侧；
所述第一敏感振膜驱动两个所述第一电容系统中的梳齿电极相向运动，使所述电容器的电容增加，所述电容器的电容在所述第一敏感振膜的驱动下达到最大值时，所述第二敏感振膜驱动所述梳齿从旁侧插入所述电容器内，继续增加所述电容器的电容。
优选的，所述第一连接件包括第一连接柱和第一板体，所述第一板体与所述梳齿电极间隔，所述第一连接柱连接所述第一板体和所述第一敏感振膜的中心位置，所述梳齿电极设置于所述第一板体远离所述第一连接柱的一侧。
优选的，所述第一电容系统还包括挡块，所述挡块与所述梳齿电极位于所述第一板体的同侧，所述挡块与所述第一板体一一对应，两个所述第一板体上的挡块正对设置。
优选的，两个所述第一板体上的挡块刚好抵接时，所述梳齿开始插入所述电容器内。
优选的，所述挡块包括第一挡条和第二挡条，所述第一挡条的数量为两个，两个所述第一挡条平行间隔，所述第二挡条连接两个所述第一挡条，所述第二挡条的数量为两个，两个所述第二挡条对称设置于所述第一挡条的两端，两个所述第二挡条将所述梳齿电极分割形成长电极和短电极，所述长电极位于两个所述第二挡条之间，所述短电极位于两个所述第二挡条之外。
优选的，所述第二连接件包括第二连接柱和第二板体，所述第二板体与所述梳齿电极间隔，所述第二连接柱连接所述第二板体和所述第二敏感振膜的中心位置，所述梳齿设置于所述第二板体远离所述第二连接柱的一侧。
优选的，所述第二敏感振膜的厚度大于所述第一敏感振膜的厚度，或所述第二敏感振膜的弹性模量大于所述第一敏感振膜的弹性模量。
优选的，所述盆架包括横板及竖板，所述横板的数量为两个，两个所述横板平行间隔，所述竖板连接两个所述横板，所述竖板的数量为两个，两个所述竖板设置于任意一个所述横板的相对两侧，所述横板与所述竖板配合围成所述收容空间，两个所述第二开口位于所述收容空间的两端，所述第二开口连通所述收容空间和外界；所述第一开口设置于所述横板上，所述第一开口连通所述收容空间和外界，位于两个所述横板上的两个开口正对设置。
在本申请实施例中，在盆架上设置第一开口和第二开口，第一开口上覆盖有第一敏感振膜，第二开口上覆盖有第二敏感振膜，所述第一敏感振膜驱动两个所述第一电容系统中的梳齿电极相向运动，使所述电容器的电容增加，所述电容器的电容在所述第一敏感振膜的驱动下达到最大值时，所述第二敏感振膜驱动所述梳齿插入所述电容器内，增加所述电容器的电容，可以提高深度计的测量范围。
附图说明
图1是本申请提供的一种用于深海测量的深度计的立体结构示意图；
图2是图1所示的一种用于深海测量的深度计的分解结构示意图；
图3是图1所示的一种用于深海测量的深度计沿A-A线的剖视图；
图4是图1所示的一种用于深海测量的深度计沿B-B线的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请结合参阅图1-4，本申请实施例提供一种用于深海测量的深度计100，包括盆架10、第一敏感振膜20、第二敏感振膜30、第一电容系统40及第二电容系统50。
所述盆架10为长方体，沿第一方向的两端设置有第一开口10A，沿第二方向的两端设置有第二开口10B，所述第一方向和所述第二方向垂直。在本实施方式中，所述第一方向为所述盆架10的高度方向，所述第二方向为所述盆架10的长边方向。
所述第一开口10A上覆盖有第一敏感振膜20，所述第二开口10B上覆盖有第二敏感振膜30，所述第一敏感振膜20、第二敏感振膜30及所述盆架10配合围成密闭空间。
具体的，所述盆架10包括横板11及竖板12，所述横板11的数量为两个，两个所述横板11平行间隔，所述竖板12连接两个所述横板11，所述竖板12的数量为两个，两个所述竖板12设置于任意一个所述横板11的相对两侧，所述横板11与所述竖板12配合围成收容空间，两个所述第二开口10B位于所述收容空间的两端，所述第二开口10B连通所述收容空间和外界；所述第一开口10A设置于所述横板11上，所述第一开口10A连通所述收容空间和外界，位于两个所述横板11上的两个开口10A正对设置。
所述第一电容系统40安装于所述收容空间内，所述第一电容系统40与所述第一敏感振膜20一一对应设置，所述第一电容系统40包括第一连接件41、梳齿电极42和挡块43。
所述第一连接件41与所述第一敏感振膜20连接，所述第一连接件41包括第一连接柱411和第一板体412，所述第一板体412与所述第一敏感振膜20间隔，所述第一连接柱411连接所述第一板体412和所述第一敏感振膜20的中心位置，多个所述梳齿电极42设置于所述第一板体412远离所述第一连接柱411的一侧，两个所述第一电容系统40中的梳齿电极42交错设置并留有活动间隙，相邻两个所述梳齿电极42配合形成电容器。
所述第一敏感振膜20的边缘位置固定，因此所述第一敏感振膜20发生形变时，所述第一敏感振膜20上与中心距离不同的位置的形变量不同，同时，所述第一敏感振膜20的中心位置的自由度最高，对力的感应最为敏感，因此将所述第一连接柱411设置于所述第一敏感振膜20的中心位置，使所述第一连接柱411可以线性运动，进而带动所述第一板体412及所述梳齿电极42线性运动，使得电容的变化更加灵敏、更加线性。
所述挡块43与所述梳齿电极42位于所述第一板体412的同侧，所述挡块43一方面用于支撑所述第一板体412，起到加强所述第一板体412的作用，使所述第一板体412保持平整度，进而保持线性的运动；另一方面起到限位作用，所述挡块43与所述第一板体412一一对应，两个所述第一板体412上的挡块43正对设置，两个所述第一敏感振膜20相向运动时，两个所述挡块43之间的间距逐渐缩小，直至两个所述挡块43抵接，限制所述第一板体412的进一步运动，可以起到保护所述第一敏感振膜20的作用，避免所述第一敏感振膜20的过度形变造成破裂。可以理解的是，为了使两个所述第一电容系统40中的梳齿电极42能够形成所述电容器，所述挡块43的高度需要小于所述梳齿电极42的高度。
所述挡块43包括第一挡条431和第二挡条432，所述第一挡条431的数量为两个，两个所述第一挡条431平行间隔，所述第二挡条432连接两个所述第一挡条431，所述第二挡条432的数量为两个，两个所述第二挡条432对称设置于所述第一挡条431的两端，两个所述第二挡条432将所述梳齿电极42分割形成长电极421和短电极422，所述长电极421位于两个所述第二挡条432之间，所述短电极422位于两个所述第二挡条432之外。
所述第二电容系统50安装于所述收容空间内，所述第二电容系统50与所述第二敏感振膜30一一对应设置，所述第二电容系统50包括第二连接件51及梳齿52，所述第二连接件51与所述第二敏感振膜30连接。
所述第二连接件51包括第二连接柱511和第二板体512，所述第二板体512与所述第二敏感振膜30间隔，所述第二连接柱511连接所述第二板体512和所述第二敏感振膜30的中心位置。所述第二连接件51的设置原理与所述第一连接件41的设置原理相同，可以使所述梳齿52的运动更加灵敏、更加线性。
多个所述梳齿52设置于所述第二板体512远离所述第二连接柱511的一侧，所述梳齿52为电介质，所述梳齿52对应设置于所述电容器的旁侧。所述第一敏感振膜20驱动两个所述第一电容系统40中的梳齿电极42相向运动，使所述电容器的电容增加，所述电容器的电容在所述第一敏感振膜20的驱动下达到最大值时，所述第二敏感振膜30驱动所述梳齿52插入所述电容器内，增加所述电容器的电容。
由于所述第一敏感振膜20和所述第二敏感振膜30接受相同的压力作用，因此保证所述第二敏感振膜30在大深度的测量条件下不会出现破裂，所述第二敏感振膜30的厚度大于所述第一敏感振膜20的厚度，或所述第二敏感振膜30的弹性模量大于所述第一敏感振膜20的弹性模量。
随着测量深度的增加，所述第一敏感振膜20和所述第二敏感振膜30形变量逐渐增加，正对的两个梳齿电极42交叠面积逐渐增加，所述电容器的电容逐渐增加，所述梳齿52逐渐向所述电容器靠近，直至两个相对的所述挡块43抵接，限制所述第一敏感振膜20的进一步形变，此时所述电容器的电容达到最大值；此时所述梳齿52开始从旁侧插入所述电容器内，随着深度的进一步增加，所述第二敏感振膜30继续发生形变，增加所述梳齿52向所述电容器内的插入深度，使所述梳齿52与所述电容器的极板的交叠面积逐渐增加，所述电容器的电容也逐渐增加，可以大幅增加测量范围。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (8)
1.一种用于深海测量的深度计，其特征在于，包括：
盆架，所述盆架围成收容空间，所述盆架沿第一方向的两端设置有第一开口，沿第二方向的两端设置有第二开口，所述第一开口上覆盖有第一敏感振膜，所述第二开口上覆盖有第二敏感振膜，所述第一敏感振膜、第二敏感振膜及所述盆架配合围成密闭空间，所述第一方向和所述第二方向垂直；
第一电容系统，安装于所述收容空间内，所述第一电容系统与所述第一敏感振膜一一对应设置，所述第一电容系统包括：
第一连接件，与所述第一敏感振膜连接；
梳齿电极，多个所述梳齿电极设置于所述第一连接件远离所述第一敏感振膜的一侧；两个所述第一电容系统中的梳齿电极交错设置并留有活动间隙，相邻两个所述梳齿电极配合形成电容器；
第二电容系统，安装于所述收容空间内，所述第二电容系统与所述第二敏感振膜一一对应设置，所述第二电容系统包括：
第二连接件，与所述第二敏感振膜连接；
梳齿，多个所述梳齿设置于所述第二连接件远离所述第二敏感振膜的一侧，所述梳齿为电介质，所述梳齿对应设置于所述电容器旁侧；
所述第一敏感振膜驱动两个所述第一电容系统中的梳齿电极相向运动，使所述电容器的电容增加，所述电容器的电容在所述第一敏感振膜的驱动下达到最大值时，所述第二敏感振膜驱动所述梳齿从旁侧插入所述电容器内，继续增加所述电容器的电容。
2.根据权利要求1所述的用于深海测量的深度计，其特征在于，所述第一连接件包括第一连接柱和第一板体，所述第一板体与所述梳齿电极间隔，所述第一连接柱连接所述第一板体和所述第一敏感振膜的中心位置，所述梳齿电极设置于所述第一板体远离所述第一连接柱的一侧。
3.根据权利要求2所述的用于深海测量的深度计，其特征在于，所述第一电容系统还包括挡块，所述挡块与所述梳齿电极位于所述第一板体的同侧，所述挡块与所述第一板体一一对应，两个所述第一板体上的挡块正对设置。
4.根据权利要求3所述的用于深海测量的深度计，其特征在于，两个所述第一板体上的挡块刚好抵接时，所述梳齿开始插入所述电容器内。
5.根据权利要求3所述的用于深海测量的深度计，其特征在于，所述挡块包括第一挡条和第二挡条，所述第一挡条的数量为两个，两个所述第一挡条平行间隔，所述第二挡条连接两个所述第一挡条，所述第二挡条的数量为两个，两个所述第二挡条对称设置于所述第一挡条的两端，两个所述第二挡条将所述梳齿电极分割形成长电极和短电极，所述长电极位于两个所述第二挡条之间，所述短电极位于两个所述第二挡条之外。
6.根据权利要求1所述的用于深海测量的深度计，其特征在于，所述第二连接件包括第二连接柱和第二板体，所述第二板体与所述梳齿电极间隔，所述第二连接柱连接所述第二板体和所述第二敏感振膜的中心位置，所述梳齿设置于所述第二板体远离所述第二连接柱的一侧。
7.根据权利要求1所述的用于深海测量的深度计，其特征在于，所述第二敏感振膜的厚度大于所述第一敏感振膜的厚度，或所述第二敏感振膜的弹性模量大于所述第一敏感振膜的弹性模量。
8.根据权利要求1所述的用于深海测量的深度计，其特征在于，所述盆架包括横板及竖板，所述横板的数量为两个，两个所述横板平行间隔，所述竖板连接两个所述横板，所述竖板的数量为两个，两个所述竖板设置于任意一个所述横板的相对两侧，所述横板与所述竖板配合围成所述收容空间，两个所述第二开口位于所述收容空间的两端，所述第二开口连通所述收容空间和外界；所述第一开口设置于所述横板上，所述第一开口连通所述收容空间和外界，位于两个所述横板上的两个开口正对设置。
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