深水水文觀測無線供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，屬于戶外環(huán)境中進行深水條件下水文巡測作業(yè)時的重要輔助裝置。該裝置是一種利用便攜式大功率電源產(chǎn)生交變磁場作用，通過電磁諧振線圈將電磁能傳給水下水文測量裝置，從而可以保證水下測量器械正常工作的先進裝置。主要包括有：直流電源(1)；振蕩電路(2)；功率晶閘管(3)；諧振發(fā)射線圈(4)；諧振接收線圈(5)；整流電路(6)；蓄電池(7)；測量裝置(8)。本發(fā)明可為戶外環(huán)境中進行深水條件下水文巡測作業(yè)時提供電功率，具有工作范圍廣、輸電方式靈活與安全可靠等優(yōu)點。
【專利說明】深水水文觀測無線供電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，屬于戶外環(huán)境中進行深水條件下水文巡測作業(yè)時的重要輔助裝置。特別是涉及一種能夠使水文測量裝置在深水的條件下可以獲得電能并長期工作的無線供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用振蕩電路作用于諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生交變磁場，被諧振接收線圈接收后重新整流成直流電能向水文測量裝置供電，具有工作范圍廣、下潛深度深與安全可靠的優(yōu)點，從而為戶外環(huán)境中進行深水條件下水文巡測作業(yè)提供了一種長期可靠無線供電的有效方案。
【背景技術(shù)】
[0002]戶外水文巡測作業(yè)基本內(nèi)容包括:河流、湖泊、水庫的水文特征和測站特性，水文要素的季節(jié)性變化和水質(zhì)狀況；水位流量關(guān)系形式，流量與輸沙率關(guān)系特性；各有關(guān)水文站、輔助站和調(diào)查點間在不同時期，不同水文情勢下的相互關(guān)系。在作業(yè)過程中需要使用相關(guān)的水文測量裝置深入水下測取水位及流速等物理信息。但是在深水條件下作業(yè)時，水文測量裝置由于長期靜置于深水條件中會導(dǎo)致蓄電池電量耗盡而使測量失敗，因此解決水文測量裝置在深水下獲得電能的問題成為水文巡測的一個重要課題。
[0003]本發(fā)明公開一種深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，主要針對在深水條件下作業(yè)時，水文測量裝置由于長期靜置于深水條件中會導(dǎo)致蓄電池電量耗盡而使測量失敗的問題，開發(fā)的一種通過非接觸式無線電能傳輸技術(shù)向水文測量裝置進行供電，以保證測量能夠順利進行的裝置，該裝置具有工作范圍廣、下潛深度深與安全可靠的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，通過大功率振蕩電路作用于諧振發(fā)射線圈產(chǎn)生交變磁場，并被諧振接收線圈高效的吸收，然后通過整流電路重新將交變電能轉(zhuǎn)化為直流電能，從而為深水條件下水文測量作業(yè)提供有力保證。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，包括有直流電源(I)向振蕩電路⑵供電，功率晶閘管⑶產(chǎn)生自激振蕩后電功率由諧振發(fā)射線圈⑷傳遞至諧振接收線圈(5)，接收到的功率經(jīng)過整流電路(6)向蓄電池(7)及測量裝置(8)供電，同時蓄電池(7)也可以向測量裝置⑶供電。
[0006]所述的直流電源(I)通過便攜式直流移動電源或者可提供大電流的蓄電池組實現(xiàn)，同時要保證電源攜帶的便捷性與防水特性。
[0007]所述的振蕩電路(2)通過新型單路考比子振蕩電路搭建，兩路對稱的電感線圈，電阻，N溝道增強型功率晶閘管(3)以及相互反接的快速回復(fù)二極管，可實現(xiàn)任意振蕩頻率的正弦波輸出。
[0008]所述的諧振發(fā)射線圈(4)由高品質(zhì)因數(shù)的銅質(zhì)導(dǎo)線構(gòu)成，密繞匝數(shù)則需要根據(jù)該電路具體的工作情況確定。同時與并聯(lián)的諧振電容同時工作以確定發(fā)射端的工作頻率。
[0009]所述的諧振接收線圈(5)由高品質(zhì)因數(shù)的銅質(zhì)導(dǎo)線構(gòu)成，與并聯(lián)的諧振電容同時工作以確定接收端的工作頻率，該頻率必須保持與發(fā)射端頻率一致。同時導(dǎo)線外層必須涂有防水層并進行防水深度極限的相關(guān)測試。
[0010]所述的整流電路(6)，首先將交變電能通過整流橋后在進行濾波，同時通過硅整流二極管代替穩(wěn)壓二極管工作，一方面向蓄電池進行充電；另一方面向測量裝置(8)進行供電。
[0011]本發(fā)明的深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，通過振蕩電路產(chǎn)生交變磁場作用于振蕩電路，產(chǎn)生的交變電磁能通過諧振發(fā)射線圈傳遞給諧振接收線圈，后者在經(jīng)過整流穩(wěn)壓后向蓄電池與測量裝置供電，從而對深水條件下工作的水文測量裝置進行供電，以保證其在水下長期正常工作。本裝置為深水條件下水文巡測作業(yè)提供了一種長期供電的有效方案，具有工作范圍廣、下潛深度深與安全可靠的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2是交變磁場大功率振蕩發(fā)生電路；
[0014]圖3是諧振接收線圈的幾何正視圖；
[0015]圖4是接收側(cè)整流電路原理圖；
[0016]圖5是深水下測量系統(tǒng)整體工作原理圖。
[0017]其中:
[0018](I):直流電源；(2):振蕩電路；(3):功率晶閘管；(4):諧振發(fā)射線圈；(5):諧振接收線圈；(6):整流電路；`(7):蓄電池:(8)測量裝置。
[0019]R1:Q1鉗位電阻R1:Q2鉗位電阻
[0020]T1:Q1 電感T2:Q2 電感
[0021]Q1:功率晶閘管IQ2:功率晶閘管2
[0022]D1:快速回復(fù)二極管ID2:快速回復(fù)二極管2
[0023]C1:諧振發(fā)射電容L1:諧振發(fā)射電感
[0024]C2:諧振接收電容L2:諧振接收電感
[0025]C3:濾波電容FU:熔斷保險
[0026]R3:限流電阻Rl:等效負(fù)載
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合實例和附圖對本發(fā)明的深水水文觀測無線供電系統(tǒng)做出詳細說明。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明的深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，包括有直流電源(I);振蕩電路⑵；功率晶閘管⑶；諧振發(fā)射線圈⑷；諧振接收線圈(5);整流電路(6);蓄電池(7)；測量裝置(8)。本發(fā)明利用便攜式大功率電源產(chǎn)生交變磁場作用于振蕩電路，產(chǎn)生的交變電磁能通過諧振發(fā)射線圈傳遞給諧振接收線圈，后者在經(jīng)過整流穩(wěn)壓后向蓄電池與測量裝置供電，從而對深水條件下工作的水文測量裝置進行供電，以保證其在水下長期正常工作。
[0029]如圖2所示，所述的振蕩電路(2)由兩路對稱的電感線圈，電阻，N溝道增強型功率晶閘管(3)以及相互反接的快速回復(fù)二極管組成。兩路對稱的電路同時向功率晶閘管(3)的基極饋電，由于反并聯(lián)的快速回復(fù)二極管Dl與D2的作用，功率晶閘管(3)的集電極所在電路實現(xiàn)交替導(dǎo)通，使諧振發(fā)射線圈(4)輸出正弦波的全波形。
[0030]如圖3所示，所述的諧振接收線圈(5)由高品質(zhì)因數(shù)的銅質(zhì)導(dǎo)線構(gòu)成，與并聯(lián)的諧振電容同時工作以確定接收端的工作頻率，該頻率必須保持與發(fā)射端頻率一致。當(dāng)振蕩電路(2)工作時，諧振接收線圈(5)將會接收到與諧振發(fā)射線圈(4)頻率一致的電磁能。同時導(dǎo)線外層必須涂有防水層并進行防水深度極限的相關(guān)測試。
[0031]如圖4所示，所述的整流電路(6)首先將交變電能通過整流橋后在進行濾波，同時通過硅整流二極管代替穩(wěn)壓二極管工作，一方面向蓄電池進行充電；另一方面向測量裝置
(8)進行供電。
[0032]本發(fā)明的深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，當(dāng)測量裝置工作于深水條件時，振蕩電路
(2)開始工作，交變電磁能加載到諧振發(fā)射線圈(4)，并發(fā)射給諧振接收線圈(5)，后者通過整流與穩(wěn)壓環(huán)節(jié)后，一方面向蓄電池進行充電；另一方面向測量裝置(8)進行供電。本裝置為深水條件下水文巡測作業(yè)提供了一種長期供電的有效方案，具有工作范圍廣、下潛深度深與安全可靠的優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，包括有直流電源(I)向振蕩電路(2)供電，功率晶閘管(3)產(chǎn)生自激振蕩后電功率由諧振發(fā)射線圈(4)傳遞至諧振接收線圈(5)，接收到的功率經(jīng)過整流電路(6)向蓄電池(7)及測量裝置⑶供電，同時蓄電池(7)也可以向測量裝置(8)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，其特征還在于，所述的振蕩電路(2)通過新型單路考比子振蕩電路搭建，兩路對稱的電感線圈，電阻，N溝道增強型功率晶閘管(3)以及相互反接的快速回復(fù)二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，其特征還在于，所述的諧振發(fā)射線圈(4)由高品質(zhì)因數(shù)的銅質(zhì)導(dǎo)線構(gòu)成，密繞匝數(shù)則需要根據(jù)該電路具體的工作情況確定；同時與并聯(lián)的諧振電容同時工作以確定發(fā)射端的工作頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，其特征還在于，所述的諧振接收線圈(5)由高品質(zhì)因數(shù)的銅質(zhì)導(dǎo)線構(gòu)成，與并聯(lián)的諧振電容同時工作以確定接收端的工作頻率；同時導(dǎo)線外層必須涂有防水層并進行防水深度極限的相關(guān)測試。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水水文觀測無線供電系統(tǒng)，其特征還在于，所述的首先將交變電能通過整流橋后在進行濾波，同時通過硅整流二極管代替穩(wěn)壓二極管工作，一方面向蓄電池進行充電；另一方面向測量裝置(8)進行供電。
【文檔編號】H02J7/02GK103825372SQ201410092509
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】張獻, 楊慶新, 章鵬程, 金亮, 李陽, 張欣 申請人:天津工業(yè)大學(xué)