[發明專利]一種波高測量設備的自平衡機構

有效

• 申請號: 201610210696.X
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105864355B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 常斌;應布;陳佳璧;趙振平;趙驍;宋洪偉;郭子昂;莫固良
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司上海航空測控技術研究所
• 主分類號: F16F15/08
• 分類號: F16F15/08;F16F15/28;G01B21/02
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙)31239
• 代理人: 杜林雪

技術領域

本發明屬于機械式自平衡系統，具體涉及一種應用于波高測量設備上的自平衡機構。

背景技術

目前液體表面波高測量方法主要通過浮標式測量以及探針式測量，其中浮標式測量原理是：可把波浪看成是由無數不同振幅、不同頻率、不同相位和方向各異的正弦波疊加而成，當波浪表面水質點作周期振動時，個水質點在某一瞬間具有確定的垂直加速度，因此當初始條件確定后，當測量設備隨波浪起伏時，內置的垂直加速度傳感器測得各水質點的垂直加速度，經過兩次積分，就可以得到相應的波高。現有浮標式測量機構一般將浮標固定于定位鋼絲上，利用配重塊將定位鋼絲限定在與水平面垂直方向上，從而浮標在浮力作用下隨波浪起伏的移動為在豎直方向上的移動并將該移動通過傳動機構傳遞給測量裝置，采用該結構的平衡機構進行波高測量通常需要結構較為復雜的傳動機構且精度較低，浮標的水平方向的晃動，還會帶來波高測量的誤差。如何更加準確地獲得垂直加速度，進一步提高海浪高度測量的精確度為本發明需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種波高測量設備的自平衡機構，結構簡單，能夠使安裝在其上的加速度傳感器安裝板始終與水平面保持平行，從而更加準確地測得垂直加速度值，更作了進一步地結構改進，能減小所述自平衡機構投入水中時受到的沖擊力，進一步提高了海量高度測量的精確度。

實現本發明目的的技術方案如下：

一種波高測量設備的自平衡機構，包括平衡芯、加速度傳感器安裝板、外平衡環、內平衡環以及配重芯，所述平衡芯、所述內平衡環與所述外平衡環由內而外依次共軸排列，所述平衡芯與所述內平衡環之間通過徑向對稱設置的第一旋轉式連接機構連接，所述內平衡環與所述外平衡環之間通過徑向對稱設置的第二旋轉式連接機構連接，所述第一旋轉式連接機構與所述第二旋轉式連接機構的旋轉軸線相垂直，所述配重芯固定連接于所述平衡芯下方，所述配重芯的重心位于所述平衡芯軸線上，所述加速度傳感器安裝板固定連接于所述平衡芯內，所述加速度傳感器安裝板板面與所述平衡芯軸線相垂直；所述外平衡環固定連接于所述波高測量設備的殼體內。進一步地，所述平衡芯是空心圓柱結構。

優選地，所述第一旋轉式連接機構包括螺柱以及軸承，所述軸承對稱設于所述平衡芯的徑向相對兩端，所述螺柱兩端分別為螺紋端以及錐端，所述錐端與所述軸承內圈連接，所述螺紋端與所述內平衡環上相應徑向端對稱設置的螺紋孔連接。

優選地，所述第二旋轉式連接機構包括螺柱以及軸承，所述軸承分別設于所述內平衡環的徑向相對兩端，所述螺柱兩端分別為螺紋端以及錐端，所述錐端與所述軸承內圈連接，所述螺紋端與所述外平衡環上相應徑向端對稱設置的螺紋孔連接。

優選地，所述平衡芯內表面設有平面凹槽，所述加速度傳感器安裝板固定安裝于所述平面凹槽內。

優選地，還包括通過螺釘固定于所述外平衡環下方的限位擋圈，當所述配重芯相對于所述外平衡環擺動時起限位作用。

進一步地，所述外平衡環與所述限位擋圈之間還均勻分布有若干個橡膠緩沖器，所述螺釘穿過所述橡膠緩沖器將所述外平衡環與所述限位擋圈固定在一起。

進一步地，所述配重芯外表面設有凹槽，所述凹槽內嵌有O型橡膠圈，所述凹槽的設置位置以所述配重芯擺動至限定位置時所述O型橡膠圈正好能與所述限位擋圈碰撞為準，在所述配重芯相對于所述外平衡環擺動時起限位保護作用，有效減小配重芯對限位擋圈的碰撞沖擊，降低噪聲。

優選地，還包括連接于所述外平衡環正上方的過渡板，所述過渡板上開設有小孔，用于固定和保護導線，并使導線不對所述平衡芯的自由活動產生干涉。

進一步地，所述外平衡環的徑向兩端對稱安裝支架，所述支架向所述外平衡環正上方中心位置延伸，所述過渡板的兩端與分別所述支架的端部固定連接。

本發明的有益效果在于：當連接在測量設備殼體上的外平衡環隨波浪起伏時，安裝在平衡芯內的加速度傳感器安裝板始終與水平面保持水平，使得加速度傳感器能準確測得垂直加速度，提高了測量精度；通過外平衡環、限位擋圈以及二者間的橡膠緩沖器的配合，提高了自平衡機構的抗沖擊能力。

附圖說明

圖1為自平衡機構軸側圖；

圖2為自平衡機構主視圖；

圖3為限位擋圈剖視圖；

圖4為螺柱結構圖；

圖5為過渡板結構圖；