專利名稱：水下壓力記錄器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的一種水下壓力測(cè)試電子記錄器，具體為一種將傳感器部分與采集存儲(chǔ)電路部分結(jié)合起來的環(huán)形水下壓力記錄器。
背景技術(shù)：
壓力測(cè)試電子記錄器技術(shù)廣泛適用于水中柱狀載體表面壓力數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)等。傳統(tǒng)的記錄器與傳感器在結(jié)構(gòu)上分為兩部分，這種設(shè)計(jì)增加了安裝的難度和復(fù)雜性，而且不適合安裝于柱狀載體之上；其次，由于受安裝空間、位置等的限制，僅從結(jié)構(gòu)上做到防水并不可?。辉俅?，傳統(tǒng)的記錄器對(duì)外接口較為復(fù)雜而難以達(dá)到結(jié)構(gòu)上的防水目的，并且接口的內(nèi)部電路沒有考慮由于水而引起的短路問題。綜上所述，一種應(yīng)用于水下的、對(duì)外接口簡(jiǎn)單而且結(jié)構(gòu)上易達(dá)到防水目的以及對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行水中適應(yīng)性設(shè)計(jì)的水下壓力記錄器是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種水下壓力記錄器，將傳感器與記錄器在結(jié)構(gòu)上結(jié)合起來，并且采用適合于柱狀載體安裝并用于測(cè)試其表面壓力的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不僅在結(jié)構(gòu)上具有防水功能，而且對(duì)內(nèi)部電路也進(jìn)行了水中適應(yīng)性設(shè)計(jì)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種水下壓力記錄器，包括密閉鋼殼，其上密閉連接有鋼殼蓋，其特征在于:所述鋼殼為環(huán)形圓柱體，鋼殼內(nèi)緊貼內(nèi)層側(cè)壁設(shè)置環(huán)形電路板，環(huán)形電路板上設(shè)有電池及內(nèi)部電路，鋼殼內(nèi)的外層側(cè)壁上設(shè)置有壓力傳感器；鋼殼內(nèi)部填充灌封材料進(jìn)行強(qiáng)化灌封，內(nèi)部各組件固定在環(huán)形腔內(nèi)形成一個(gè)整體；鋼殼的底部設(shè)有凸出的樁體，鋼殼蓋上設(shè)有記錄器接口，電池、壓力傳感器和記錄器接口通過環(huán)形電路板上的內(nèi)部電路相連接，電池為整個(gè)裝置供電。所述壓力傳感器共設(shè)置八個(gè)，沿外層側(cè)壁的圓周方向均勻布置。所述電池為鋰電池，共設(shè)置三塊。所述記錄器接口包括甩出線纜啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)、外部電源輸入節(jié)點(diǎn)、電池電量測(cè)試節(jié)點(diǎn)、電池充電節(jié)點(diǎn)和通信接口節(jié)點(diǎn)。所述樁體共設(shè)置四個(gè)，其上設(shè)有固定用螺紋孔。所述內(nèi)部電路包括啟動(dòng)接口電路,用于控制記錄器是否自行啟動(dòng)。所述啟動(dòng)接口電路采用的電源芯片為TPS7A4901芯片。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果如下:
(1)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為環(huán)形圓柱體，更適用于柱狀載體，同時(shí)壓力傳感器均勻放置在環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的側(cè)壁上，從而使得記錄器得到壓力參數(shù)更為準(zhǔn)確的采集記錄；
(2)本發(fā)明不僅在結(jié)構(gòu)上具有防水功能，而且對(duì)內(nèi)部電路也進(jìn)行了水中適應(yīng)性設(shè)計(jì)，更適合于在水中進(jìn)行采集測(cè)量工作；
(3)本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，能夠成功應(yīng)用在受測(cè)試空間安裝限制的場(chǎng)合，將壓力傳感器與記錄器結(jié)合起來，極大地節(jié)省了安裝空間并且使安裝變得簡(jiǎn)單易操作。


圖1為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置圖。圖3為本發(fā)明的整體外觀圖。圖4為本發(fā)明的又一整體外觀圖。圖5為本發(fā)明記錄器接口節(jié)點(diǎn)定義示意圖。圖6為本發(fā)明中啟動(dòng)接口電路原理圖。圖中:1、鋼殼,2、鋼殼蓋,3、環(huán)形電路板,4、電池,5、壓力傳感器,6、灌封材料,7、樁
體，8、記錄器接口，9、固定用螺紋孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明不僅局限于此。如圖1、圖2、圖3及圖4所示，本發(fā)明包括密閉鋼殼，其上密閉連接有鋼殼蓋，其中鋼殼設(shè)計(jì)為環(huán)形圓柱體，鋼殼內(nèi)緊貼內(nèi)層側(cè)壁設(shè)置環(huán)形電路板，環(huán)形電路板上設(shè)有三塊電池及內(nèi)部電路，鋼殼內(nèi)的外層側(cè)壁上沿其圓周方向均勻布置有八個(gè)壓力傳感器；鋼殼內(nèi)部填充灌封材料進(jìn)行強(qiáng)化灌封，內(nèi)部各組件固定在環(huán)形腔內(nèi)形成一個(gè)整體；鋼殼的底部設(shè)有四個(gè)凸出的樁體，其上設(shè)有固定用螺紋孔，鋼殼蓋上設(shè)有記錄器接口 ；電池、壓力傳感器和記錄器接口通過環(huán)形電路板上的內(nèi)部電路相連接，電池為整個(gè)裝置供電。如圖5所示，為本發(fā)明記錄器接口節(jié)點(diǎn)定義示意圖，圖中各字符的含義如下:QD+與QD-代表記錄器甩出線纜啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)采集功能；USBVCC與GND為外部電源輸入節(jié)點(diǎn)，如進(jìn)行讀數(shù)擦除操作時(shí)由外部設(shè)備為記錄器供電從而不會(huì)消耗記錄器內(nèi)部鋰電池的電；TEST為鋰電池電量測(cè)試節(jié)點(diǎn)；CHARGE為鋰電池充電節(jié)點(diǎn)；TX與RX為記錄器的通信接口節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)組成了記錄器的對(duì)外接口，由于內(nèi)部電路的適應(yīng)性設(shè)計(jì)，此接口置于水中時(shí)不影響記錄器正常工作。如圖6所示，為內(nèi)部電路中的啟動(dòng)接口電路原理圖，用于控制記錄器是否自行啟動(dòng)。其中A為電壓調(diào)整芯片，B為測(cè)試電路模塊。當(dāng)啟動(dòng)正觸點(diǎn)與啟動(dòng)負(fù)觸點(diǎn)閉合時(shí)，電容開始充電，一段時(shí)間后電容充電完畢。電壓調(diào)整芯片的使能管腳達(dá)到的電壓就是電阻分壓后的電壓，這個(gè)電壓如果達(dá)到電源芯片的使能電壓閾值，則電源芯片輸出工作電源，系統(tǒng)上電，同時(shí)內(nèi)部控制系統(tǒng)產(chǎn)生有效使能信號(hào)完成供電自保持。經(jīng)測(cè)試水環(huán)境阻抗為8K，按冗余設(shè)計(jì)考慮，設(shè)定水環(huán)境阻抗為3K，即只要水的阻抗大于3K，則啟動(dòng)線置于水中時(shí)就不會(huì)啟動(dòng)。本發(fā)明選用的電源芯片TPS7A4901的使能閾值電壓為2V。記錄器采用兩節(jié)鋰電池供電，兩節(jié)鋰電池正常工作電壓(電池供電輸入)在7 8.4V之間，經(jīng)過二極管Dl IN4007后電壓保持在6.3 7.7V之間。根據(jù)此電壓范圍，設(shè)計(jì)R1、R2的阻值分別為4.4K和2.2K。由歐姆定律計(jì)算可知，當(dāng)鋰電池組電壓為最高電壓7.7V時(shí)，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)QD+與QD-浸入水中時(shí)(啟動(dòng)線不閉合)，7.7V經(jīng)R1、R2以及水的阻抗3K分壓后電源芯片TPS7A4901的使能端得到的電壓為1.76V(小于使能閾值電壓為2V)，記錄器不發(fā)生自行啟動(dòng)。當(dāng)鋰電池組電壓降到最低電壓6.3V時(shí)，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)QD+與QD-閉合后，6.3V經(jīng)R1、R2分壓后電源芯片TPS7A4901的使能端得到的電壓為2.1V (大于使能閾值電壓為2V)，電源芯片TPS7A4901開始正常工作，此時(shí)測(cè)試電路模塊B會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自保持電壓經(jīng)過一個(gè)二極管D2送給電源芯片TPS7A4901，這樣就形成了一個(gè)閉環(huán)。因此，本發(fā)明保證了以下兩條:(I)在最低的電池電壓6.3V時(shí)，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)閉合后，仍可以正常使能啟動(dòng)；(2)在最高的電池電壓7.7V時(shí)，兩根啟動(dòng)信號(hào)線浸入水中時(shí)(啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)不閉合)，仍不發(fā)生自行啟動(dòng)。此設(shè)計(jì)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證，當(dāng)水的阻抗大于3K時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)線浸入水中后，不會(huì)自行啟動(dòng)上電。鋰電池電量測(cè)試點(diǎn)TEST接IM電阻R3，當(dāng)記錄器浸入水中時(shí)由此處產(chǎn)生的電流幾乎等于0，從而不會(huì)引起電池電量的浪費(fèi)。鋰電池充電節(jié)點(diǎn)CHARGE經(jīng)過二極管D3后接到鋰電池正端，這樣保證了充電時(shí)不會(huì)出現(xiàn)電流倒流問題。當(dāng)記錄器浸入水中時(shí)此節(jié)點(diǎn)也不會(huì)放電。
權(quán)利要求
1.一種水下壓力記錄器，包括密閉鋼殼，其上密閉連接有鋼殼蓋，其特征在于:所述鋼殼為環(huán)形圓柱體，鋼殼內(nèi)緊貼內(nèi)層側(cè)壁設(shè)置環(huán)形電路板，環(huán)形電路板上設(shè)有電池及內(nèi)部電路，鋼殼內(nèi)的外層側(cè)壁上設(shè)置有壓力傳感器；鋼殼內(nèi)部填充灌封材料進(jìn)行強(qiáng)化灌封，內(nèi)部各組件固定在環(huán)形腔內(nèi)形成一個(gè)整體；鋼殼的底部設(shè)有凸出的樁體，鋼殼蓋上設(shè)有記錄器接口，電池、壓力傳感器和記錄器接口通過環(huán)形電路板上的內(nèi)部電路相連接，電池為整個(gè)裝置供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下壓力記錄器，其特征在于:所述壓力傳感器共設(shè)置八個(gè)，沿外層側(cè)壁的圓周方向均勻布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下壓力記錄器，其特征在于:所述電池為鋰電池，共設(shè)置三塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下壓力記錄器，其特征在于:所述記錄器接口包括 甩出線纜啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)、外部電源輸入節(jié)點(diǎn)、電池電量測(cè)試節(jié)點(diǎn)、電池充電節(jié)點(diǎn)和通信接口節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下壓力記錄器，其特征在于:所述樁體共設(shè)置四個(gè)，其上設(shè)有固定用螺紋孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下壓力記錄器，其特征在于:所述內(nèi)部電路包括啟動(dòng)接口電路，用于控制記錄器是否自行啟動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的水下壓力記錄器，其特征在于:所述啟動(dòng)接口電路采用的電源芯片為TPS7A4901芯片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水下壓力記錄器，包括密閉鋼殼，其上密閉連接有鋼殼蓋，其特征在于所述鋼殼為環(huán)形圓柱體，鋼殼內(nèi)緊貼內(nèi)層側(cè)壁設(shè)置環(huán)形電路板，環(huán)形電路板上設(shè)有電池及內(nèi)部電路，鋼殼內(nèi)的外層側(cè)壁上設(shè)置有壓力傳感器；鋼殼內(nèi)部填充灌封材料進(jìn)行強(qiáng)化灌封，內(nèi)部各組件固定在環(huán)形腔內(nèi)形成一個(gè)整體；鋼殼的底部設(shè)有凸出的樁體，鋼殼蓋上設(shè)有記錄器接口，電池、壓力傳感器和記錄器接口通過環(huán)形電路板上的內(nèi)部電路相連接，電池為整個(gè)裝置供電。本發(fā)明將傳感器與記錄器在結(jié)構(gòu)上結(jié)合起來，并且采用適合于柱狀載體安裝并用于測(cè)試其表面壓力的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不僅在結(jié)構(gòu)上具有防水功能，而且對(duì)內(nèi)部電路也進(jìn)行了水中適應(yīng)性設(shè)計(jì)，更適合于在水中工作。
文檔編號(hào)G01L19/14GK103148979SQ20131002291
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者文豐, 陳建軍, 任勇峰, 姚宗, 李士照, 宋丹 申請(qǐng)人:中北大學(xué)