專利名稱：水下艇速測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水下測(cè)量船艇運(yùn)動(dòng)速度的艇速測(cè)量裝置，屬于體育訓(xùn)練學(xué)和 訓(xùn)練器械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于競(jìng)速性體育項(xiàng)目來說，速度是衡量運(yùn)動(dòng)成績好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)。比賽的最終成 績又決定于每一槳的劃槳效果，也就是說每一槳船艇所獲得的速度大小對(duì)運(yùn)動(dòng)員至關(guān)重 要。充分細(xì)致的了解每一槳的劃槳效果，讓運(yùn)動(dòng)員有針對(duì)性的改進(jìn)劃槳技術(shù)，對(duì)提高運(yùn)動(dòng)員 的運(yùn)動(dòng)成績有重要意義。充分調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)船艇運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行測(cè)量的方法，主要有接 觸式和非接觸式兩種形式。非接觸式測(cè)量速度的設(shè)備主要有GPS和加速度計(jì)，GPS的測(cè)量 精度比較高，能夠達(dá)到0. lm/s，但價(jià)格比較昂貴；而用加速度計(jì)來檢測(cè)速度，需要有一個(gè)標(biāo) 定設(shè)備，在開始測(cè)量之前必須對(duì)加速度傳感器進(jìn)行標(biāo)定，使用過程過于繁瑣。接觸式測(cè)量速 度的設(shè)備種類比較多，主要有流速計(jì)、流量計(jì)、皮托管和渦輪傳感器等。現(xiàn)有流量計(jì)、流速計(jì) 原理相近，通過測(cè)量固定管徑長度的體積計(jì)算流體速度，體積大、比較笨重，使用過程中對(duì) 船艇造成的阻力較大；皮托管是利用壓差原理計(jì)算流速，檢測(cè)設(shè)備同樣體積大、笨重，對(duì)被 測(cè)船艇造成的阻力比較大；渦輪傳感器雖然體積較小、阻力小，但在使用過程中水里的雜草 等容易進(jìn)入渦輪內(nèi)從而影響測(cè)量的精度。賽艇的質(zhì)量非常輕，速度敏感性強(qiáng)，急需一種質(zhì)量 輕、體積小、阻力小、測(cè)量精度高的速度傳感器，完成對(duì)船艇運(yùn)動(dòng)速度的精確測(cè)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種水下賽艇速度的艇速測(cè)量裝置，可以在水下對(duì)船艇 的運(yùn)動(dòng)速度實(shí)現(xiàn)較高精度檢測(cè)，同時(shí)對(duì)船艇的阻力較小。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種水下賽艇速度的艇速測(cè)量裝置，其特征在于所述艇速測(cè)量裝置包括迎水罩、 傳感測(cè)量裝置和支撐結(jié)構(gòu)，所述的迎水罩表面形狀采用流線型曲面；所述的傳感測(cè)量裝置 包括預(yù)緊螺釘、預(yù)緊弱彈簧、壓力傳感器、傳感裝置外殼和信號(hào)處理電路；所述的預(yù)緊螺釘 的下底面通過預(yù)緊弱彈簧與壓力傳感器相接觸，預(yù)緊螺釘上部通過螺紋與迎水罩固定連 接；所述的壓力傳感器與支撐結(jié)構(gòu)的前端部固定連接，所述傳感裝置外殼與支撐結(jié)構(gòu)通過 螺紋連接；所述的信號(hào)處理電路包括預(yù)緊力調(diào)節(jié)電路、濾波電路和壓力速度轉(zhuǎn)換電路，壓力 傳感器輸出的壓力信號(hào)首先經(jīng)過預(yù)緊力調(diào)節(jié)電路消除由于安裝造成的預(yù)壓力，然后通過濾 波電路消除噪聲后，再經(jīng)過壓力速度轉(zhuǎn)換電路將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為速度信號(hào)輸出。由于該測(cè)速裝置在浸水環(huán)境工作，所以設(shè)計(jì)了兩種防水方式首先迎水罩和傳感 裝置外殼之間留有縫隙，形成氣封；其次壓力傳感器的表面設(shè)有一層防水膜，防止電壓傳感 器電源線和信號(hào)線之間連接。為了適應(yīng)賽艇這種特殊的被測(cè)裝置，支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成圓柱形和圓錐形兩部分合成，截面為圓形，在中心線沿徑向開有通槽，便于安裝在船舵上。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果該測(cè)量裝置具有質(zhì)量 輕、體積小(直徑僅20mm左右，長IOOmm左右)、安裝方便、測(cè)量精度高等特點(diǎn)；表面的流線 型結(jié)構(gòu)不僅阻力小，而且使水中的雜質(zhì)(水草等)無法進(jìn)入測(cè)量裝置內(nèi)影響測(cè)量精度，無論 是在低速或高速段，都能夠提供較高精度的測(cè)量結(jié)果。

圖1為本實(shí)用新型提供的水下賽艇速度的艇速測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為傳感測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為支撐結(jié)構(gòu)安裝示意圖。圖4為信號(hào)轉(zhuǎn)換電路原理圖。圖中1_迎水罩；2-預(yù)緊螺釘；3-預(yù)緊弱彈簧；4-傳感裝置外殼；5-壓力傳感器； 6_防水墊圈；7-支撐結(jié)構(gòu)；8-緊固夾；9-固定螺釘；10-壓力傳感器觸點(diǎn)；11-通槽；12-船 舵；13-預(yù)緊力調(diào)節(jié)電路；14-濾波電路；15-壓力速度轉(zhuǎn)換電路；16-壓力信號(hào)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理、結(jié)構(gòu)和工作過程做進(jìn)一步的說明。圖1為本實(shí)用新型提供的水下賽艇速度的艇速測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖，該艇 速測(cè)量裝置包括迎水罩1、傳感測(cè)量裝置和支撐結(jié)構(gòu)7，迎水罩表面形狀采用流線型曲面； 傳感測(cè)量裝置包括預(yù)緊螺釘2、預(yù)緊弱彈簧3、壓力傳感器5、傳感裝置外殼4和信號(hào)處理電 路；壓力傳感器5與支撐結(jié)構(gòu)7的前端部固定連接，傳感裝置外殼4與支撐結(jié)構(gòu)7通過螺紋 連接。由于該測(cè)速裝置在浸水環(huán)境工作，所以設(shè)計(jì)了兩種防水方式首先迎水罩1和傳 感裝置外殼之間留有縫隙，形成氣封；其次壓力傳感器的表面設(shè)有一層防水膜，防止電壓傳 感器電源線和信號(hào)線之間連接。圖2為傳感測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。預(yù)緊螺釘2上部與迎水罩1通過螺紋連接，迎水 罩1與傳感裝置外殼4采用間隙配合，確保二者之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)有摩擦力的作用。預(yù) 緊螺釘2底部將預(yù)緊弱彈簧3壓在傳感裝置外殼4內(nèi)側(cè)頂部，當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)7與傳感裝置外 殼4之間的螺紋擰緊后，預(yù)緊弱彈簧3受壓產(chǎn)生的作用力，使預(yù)緊螺釘2的下底面與傳感器 觸點(diǎn)10相接處，并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力。艇速測(cè)量裝置在水中沿圖中-χ軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，迎水 罩受到沿χ軸方向的作用力，通過預(yù)緊螺釘2作用到壓力傳感器5上。圖3為支撐結(jié)構(gòu)安裝示意圖。為了適應(yīng)賽艇這種特殊的被測(cè)裝置，艇速測(cè)量裝置 被安裝在船舵12上，因此將支撐結(jié)構(gòu)7設(shè)計(jì)成圓柱形和圓錐形兩部分合成，截面為圓形，在 中心線沿徑向開有通槽11，船舵12穿過通槽，固定螺釘9將緊固板8壓緊在船舵上，將整個(gè) 測(cè)量裝置固定到船舵上，迎水罩水平朝向賽艇前進(jìn)的方向。對(duì)于不同安裝環(huán)境可以將支撐 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成不同的結(jié)構(gòu)。圖4為信號(hào)轉(zhuǎn)換電路原理圖，該電路必須與本測(cè)量裝置配套使用，因?yàn)閴毫鞲?器5輸出的壓力信號(hào)，必須經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換才能成為速度信號(hào)。壓力信號(hào)16首先經(jīng)過預(yù)緊力 消除電路13，消除由于安裝造成的預(yù)壓力；然后通過濾波電路14消除各電磁元件產(chǎn)生的噪聲；最后經(jīng)過壓力速度轉(zhuǎn)換電路15，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為速度電路。
權(quán)利要求一種水下艇速測(cè)量裝置，其特征在于所述艇速測(cè)量裝置包括迎水罩(1)、傳感測(cè)量裝置和支撐結(jié)構(gòu)(7)，所述的迎水罩表面形狀采用流線型曲面；所述的傳感測(cè)量裝置包括預(yù)緊螺釘(2)、預(yù)緊弱彈簧(3)、壓力傳感器(5)、傳感裝置外殼(4)和信號(hào)處理電路；所述的預(yù)緊螺釘?shù)南碌酌嫱ㄟ^預(yù)緊弱彈簧與壓力傳感器相接觸，預(yù)緊螺釘上部通過螺紋與迎水罩固定連接；所述的壓力傳感器與支撐結(jié)構(gòu)的前端部固定連接，所述傳感裝置外殼與支撐結(jié)構(gòu)通過螺紋連接；所述的信號(hào)處理電路包括預(yù)緊力調(diào)節(jié)電路(13)、濾波電路(14)和壓力速度轉(zhuǎn)換電路(15)，壓力傳感器輸出的壓力信號(hào)(16)首先經(jīng)過預(yù)緊力調(diào)節(jié)電路消除由于安裝造成的預(yù)壓力，然后通過濾波電路消除噪聲后，再經(jīng)過壓力速度轉(zhuǎn)換電路將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為速度信號(hào)輸出。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種水下賽艇速度的艇速測(cè)量裝置，其特征在于所述的迎 水罩和傳感裝置外殼之間留有縫隙形成氣封。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種水下賽艇速度的艇速測(cè)量裝置，其特征在于在壓 力傳感器的表面設(shè)有一層防水膜。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種水下賽艇速度的艇速測(cè)量裝置，其特征在于所述的支 撐結(jié)構(gòu)由圓柱形和圓錐形兩部分組成，在中心線沿徑向開有通槽。
專利摘要水下艇速測(cè)量裝置，屬于體育運(yùn)動(dòng)測(cè)量設(shè)備領(lǐng)域。該裝置包括迎水罩、傳感測(cè)量裝置和支撐結(jié)構(gòu)，迎水罩表面形狀采用流線型曲面，減小測(cè)量裝置的阻力；傳感測(cè)量裝置包括預(yù)緊螺釘、預(yù)緊弱彈簧、壓力傳感器、傳感裝置外殼和信號(hào)處理電路。該測(cè)量裝置具有質(zhì)量輕、體積小、安裝方便、阻力小、測(cè)量精度高等特點(diǎn)，無論是在低速或高速段，都能夠完成對(duì)船艇運(yùn)動(dòng)速度較高精度的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01P5/02GK201654058SQ20102000396
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者于培鋒, 康建斌, 張衍國, 李清海, 王兆軍 申請(qǐng)人:清華大學(xué)