[發明專利]一種用于水下輪式小車的速度測量裝置

有效

• 申請號: 201410382405.6
• 申請日: 2014-08-05
• 公開（公告）號: CN104122408A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 徐國華;趙寅;夏英凱;張向明;徐侃;陳鶯
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481;G01C23/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發明涉及一種速度測量裝置，特別涉及一種用于水下輪式小車的速度測量裝置，屬于測量技術領域。

背景技術

隨著人類對于海洋資源的探索，海洋實力的發展越來越得到各國的重視。水下輪式小車由于具有操控性好，水下通過性強等多種優點而被廣泛應用于水下探礦、水下作業及水下試驗等多個方面。在各種水下作業中，經常需要測量水下輪式小車的運動速度。

目前較為常用的水下輪式小車速度測量工具為慣性導航系統(INS)，多普勒測速聲納(DVS)等。慣性導航系統(INS)利用慣性傳感器測量被測運動體的加速度值，積分得出其速度值，對于速度的變化有較好的響應；但其算法較為復雜，成本較高，且受初態誤差影響較大。多普勒測速聲納(DVS)通過比較發出聲波與接收反射聲波的頻率計算出水下運動體的運動速度；但其基于漫反射試驗環境，對于環境要求較高。顯然，現有技術用于水下輪式小車的速度測量工具均存在較大的局限性。

現有技術中也有采用“五輪儀”測量汽車速度。五輪儀分為接觸式和非接觸式。接觸式五輪儀為在汽車的尾部或側面安裝一個小巧的輪子接觸路面，用它可以準確地測定汽車行駛的距離并計算出車速，以紙帶方式記錄或用數字顯示。非接觸式五輪儀裝置由第五輪儀、傳感器、二次儀表及安裝機架等部分組成，采用非接觸式光電成像原理，即用CCD和一種光電傳感器通過對地面快速拍照并接收地面圖像的變化，來達到速度測量的目的。

但是如果將上述用于汽車測速的五輪儀直接應用于水下輪式小車的測速，則存在明顯的缺陷與不足：接觸式五輪儀的測速輪由于水下摩擦力較小而容易打滑，磁感應裝置的密封性、防腐蝕性較差，不能適應水體環境等；非接觸式五輪儀裝置的測速方法復雜、操作不便，光信號在水中傳播的折射、延時等引起的測量誤差較大，因而也不適用于水體環境。

實用新型專利：“一種水下運動體初始段0-70米有線測速器”，公告日：1999.12.29，公告號：CN2356320Y，公開了一種測量水下運動體(如魚雷、導彈等)發射初始速度的水下測速裝置，測速輪固定在支架上，與待測速物體通過測速線連接，測量時，測速裝置通過固定于被測物體尾部的測速線帶動測速輪轉動，通過測量測速輪的轉速得到被測物體的運動速度，屬間接測量的方法。顯然，上述測速裝置受制于測速線的長度，只能在有限的范圍內對被測物體速度進行測量，適用面窄，尤其不適用水下作業面大、作業距離長的輪式小車的測速。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術的水下輪式小車測速裝置存在的不適用水體環境、測量范圍窄、測量方法復雜、測量精度低等缺陷與不足，提供一種用于水下輪式小車的測速裝置，采用由測速輪、測速盤、傳感器、支架等組成的獨立測速裝置，與小車為可拆卸連接，測速輪設置雙重防打滑措施，測速盤采用抗腐蝕性強的特殊材質，脈沖傳感器選用具有良好的密封耐壓性的水下脈沖傳感器，使整個測速裝置完全適用水體環境，能夠精確、方便地測量輪式小車的速度，測量精度和可靠性高。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于水下輪式小車的速度測量裝置，所述速度測量裝置包括固定支架、測速輪、測速碼盤、脈沖傳感器和速度處理器，所述固定支架包括支撐桿、輪軸、傳感器固定桿和頂板，所述支撐桿的一端固定連接輪軸和傳感器固定桿，另一端固定連接頂板，所述傳感器固定桿與輪軸相垂直并且中心固定在支撐桿上對應輪軸的位置，所述傳感器固定桿的長度大于測速輪的直徑，所述頂板固定連接在水下輪式小車上，所述測速輪和測速碼盤同軸安裝在輪軸上并可繞輪軸轉動，所述測速輪支撐于地面上，所述脈沖傳感器固定安裝在傳感器固定桿的端部，所述脈沖傳感器通過信號線與速度處理器相連，所述支撐桿上沿軸向還裝有預緊彈簧，所述預緊彈簧的一端固定，另一端壓在測速輪的外緣。

一種用于水下輪式小車的速度測量裝置，所述測速碼盤由純鐵制成。

一種用于水下輪式小車的速度測量裝置，所述測速輪為不銹鋼材質，表面硫化防滑橡膠。

一種用于水下輪式小車的速度測量裝置，所述脈沖傳感器包括第一脈沖傳感器和第二脈沖傳感器，所述第一脈沖傳感器和第二脈沖傳感器對稱安裝在傳感器固定桿的兩端，并分別通過信號線與速度處理器相連。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1、測速輪設置雙重防打滑措施。由于水下摩擦力較小，測速輪打滑幾率相比陸地顯著增大，會直接對速度測量精度造成影響，因此本發明的測速裝置采用在測速輪上硫化防滑橡膠，并且通過預緊彈簧對測速輪所施加的徑向預緊壓力，雙重設置增加測速輪的摩擦力，能夠嚴格防止測速輪打滑跳動。