CN2133527Y - 智能检水仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种船舶吃水测量及载重量计 量仪器。其特征是为便携式，具有便携式微机、安装 在传感器固定装置上的电缆长度控制装置、温度检测 单元，由开关电路和镍镉蓄电池组成的电源单元。可 不需外部电源对不同类型的船舶进行计量，检测精度 满足我国对船装货物重量计量标准要求，且能适应一 定幅度波浪下船体纵横摇等不利环境。该检水仪用 于船舶吃水及载重量的计量。

Description

本实用新型属于一种船舶吃水测量及载重量计量仪器。

船舶散装货物重量的计量，目前国内外普遍采用由船舶吃水换算成载重吨位的方法。为了方便人工观察吃水值，在船体两舷的中部、首部和尾部均设有水尺。对应船舶不同吃水的载重量，通常制作成“水尺与载重量对照表”，由此可通过吃水插值计算船舶载重量。

人工观察水尺以确定吃水值存在的主要问题是：观察者需要一定的熟练程序，不易读准；水尺不清晰或船体向下瘦削往往造成取值困难；在波浪及船舶纵、横摇条件下则产生较大的误差（往往超过船装散货载重量计量标准）。

近年来，国内外陆续开发出一些船用仪器以确定船舶吃水，其中较好的有日本发明专利平2－45294“吃水、油量、水量计测装置”，为船舶专用装置。其由设在船体首部、中部、尾部和各油、水舱上部的多套超声波测距装置及中心控制、显示单元组成，通过测量各超声波传感器至水（油）面的距离，换算出船舶的吃水及各舱的水（油）量。其不足之处在于：1.由于采用多套超声波测距装置而费用较高，不适宜在船舶总值较低及内河船舶上使用，尤其不适用于主要运输散货的无人驳船（如无人分节驳）；2.在风浪条件下吃水检测精度受测量方案限制。超声波向水面发射时形成一锥形波束，传感器离水面越高，此锥形底部就越大。当超声波波束底部面积大到足以覆盖1～2个波长的浪的波形时，传感器接收到的回波是由波峰反射的。这样就难以采集到整个波浪波形的信息，也就难以确定相对静止水面时的水位，这种情况在传感器离水面3～4米以上时可能发生。因此，该项专利在船舶空载或半载时若遇风浪，其对吃水的检测精度将因传感器离水面距离过大而下降。

本实用新型的目的是提供一种改进的船舶吃水测量和载重量计量仪器，它是便携式、通用的，其计测精度能满足我国对船装货物重量计量标准，且能适应一定幅度的波浪及船体纵横摇等不利检测环境。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型具有便携式微机、温度检测单元、超声波发射单元及接收单元、超声波传感器、传感器固定装置及安装在其上的电缆长度控制装置、电源单元、屏幕、微型打印机。

如图2所示，仪器测得的船体主甲板（12）至水面（11）的距离A、干舷值B（即船体中部满载水线至主甲板的距离）、满载水线值Q、吃水值R均以船底（13）为基准向上计算，则吃水值R＝Q－（A－B）。

本实用新型进行检测时，超声波频率、采样频率均由微机控制，其控制信号通过总线送至集成电路，它的选通是通过地址译码电路实现的。集成电路将控制信号送至超声波发射单元，产生一组超声波脉冲驱动传感器，反射波使其振动逆向产生微弱电信号，经超声波接收单元放大整形产生控制信号来控制计数器的计数过程。计数器在超声波开始发射时对一高频基准信号进行计数（高频基准信号由振荡电路产生），在超声波接收单元控制信号到达计数器的控制门时其计数过程结束。计数结果经处理后即可表示为传感器至水面的距离。

由于空气密度受温度影响较大，而声速又与介质密度有关，声速的误差直接影响测距精度，因此还要对环境温度进行检测以修正所测距离。本实用新型所设温度传感器产生的模拟电信号经A／D转换器转换为数字量，经集成电路送至微机进行误差修正的计算。

此外，在测量吃水时，须分别对船体的左、右舷中部及首、尾部进行测量，数据经处理消除因船体可能存在纵横倾而引起对平均吃水产生的误差后，方才有效。为了提高波浪条件下的船舶吃水测量精度，由电缆长度控制装置通过收放电缆使传感器至水面的距离保持在2米以内。

在测得吃水值R后，微机由“水尺与载重量对照表”插值计算出该吃水值对应的载重量，并可由屏幕显示和微型打印机打印结果。

本实用新型的便携式微机的存储器中存有控制程序，根据图5所示的程序框图，不难写出源程序。

便携式微机可选用不同的型号，但需具有16K以上的内存及能直接使用机器语言的能力；传感器为用于空气中测距的专用超声波传感器；传感器固定装置需按不同类型的船体配置，但在驳船上可通用；电源单元由开关电路和镍镉蓄电池组成。

本实用新型由于采用上述结构，可以通用，既能供船方使用，也能适应港方对不同类型的船舶进行计量；为便携式，无需外部电源即可正常工作，这尤其有利于对无人驳船的检测，且携带方便，费用低廉；检测精度高，满足我国对船装货物重量计量标准要求，且能适应一定幅度波浪下船体纵横摇等不利检测环境。

下列附图描述了本实用新型的一个实施例。

图1——智能检水仪的结构示意图

图2——确定吃水值R的原理图

图中：A——智能检水仪测得的船体主甲板（12）至水面（11）的距离

B——干舷值

Q——满载水线值

R——吃水值

11——水面

12——船体主甲板

13——船底

图3——微机接口原理图

图4——超声波发射、接收及温度检测原理图

图5——程序框图

下面将结合附图来详细说明：

本实用新型微机（1）的控制信号通过总线（14）至接口集成电路（15）（为8255），它的选通是通过地址译码电路（17）实现的。集成电路（15）将控制信号送至超声波发射单元（5），产生一组超声波脉冲驱动传感器（10）发射超声波。经过一段时间，超声波束遇水面（11）后反射回传感器（10），并使其振动逆向产生微弱电信号。该信号经超声波接收单元（6）放大整形产生控制信号来控制计数器（16）（为8253）的计数过程。计数器（16）在超声波开始发射时对一高频基准信号（由振动荡电路（20）产生）进行计数，在超声波接收单元控制信号到达计数器（16）的控制门时其计数过程结束。计数结果经处理后即可表示为传感器（10）至水面（11）的距离。

此外，温度传感器（19）产生的模拟电信号经A／D转换器（18）转化为数字量，经集成电路（15）送至微机（1）进行误差修正的计算。

在测得吃水值R后，微机（1）由“水尺与载重量对照表”插值计算出该吃水值对应的载重量，并可由屏幕（3）显示和微型打印机（2）打印结果。

Claims (2)

1、一种船舶吃水测量及载重量计量仪器，具有超声波传感器(10)、传感器固定装置(8)、超声波发射单元(5)及接收单元(6)、屏幕(3)，其特征在于：为便携式，具有便携式微机(1)、安装在传感器固定装置(8)上的电缆长度控制装置(9)、温度检测单元(4)、由开关电路和镍镉蓄电池组成的电源单元(7)。

2、根据权利要求1所述的船舶吃水测量及载重量计量仪器，其特征在于：电缆长度控制装置（9）通过收放电缆使传感器（10）至水面（11）的距离保持在2米以内。

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