[發明專利]一種深海結構動態響應傳感器

在審

• 申請號: 201911226610.2
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN110954712A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 王世圣;武文華;李松;韓旭亮;劉成;趙梓舒;趙晶瑞;于思源;黃龔賽
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司;大連理工大學
• 主分類號: G01P15/00
• 分類號: G01P15/00;B63C11/52
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王胥慧

本發明涉及一種深海結構動態響應傳感器，其特征在于，包括殼體、數據采集發送端和聲學接收模塊，其中，所述數據采集發送端包括加速度傳感器、微處理器、存儲數據模塊、時鐘管理模塊、電源管理模塊、聲學發送模塊和電源模塊；殼體內設置有加速度傳感器、微處理器、存儲數據模塊、時鐘管理模塊、電源管理模塊、聲學發送模塊、電源模塊和聲學接收模塊；微處理器用于根據預先設定的測量參數，控制加速度傳感器的開啟或關閉；聲學發送模塊用于將測量點的加速度數據轉化為聲信號，并無線發送至聲學接收模塊；聲學接收模塊用于接收聲信號，并通過電信號或光纖信號發送至外部終端處理器，本發明可以廣泛應用于海洋工程信息傳輸領域中。

技術領域

本發明是關于一種深海結構動態響應傳感器，屬于海洋工程信息傳輸領域。

背景技術

海洋石油鉆井平臺的立管、系泊等水下結構可靠性高且經濟性好，但是由于受到風、浪、流等環境荷載的作用，水下結構可能會發生渦激振動，使得水下結構在垂直水流方向和順流方向發生周期性的振動，水下結構受到周期性的疲勞應力作用會導致結構破壞。

傳統的自容式傳感器需要定期打撈并取出傳感器內的儲存卡，然后通過計算機讀取儲存卡內的數據。但是，傳統的自容式傳感器不能實時獲取水下結構的加速度數據，因此不能實時確認水下結構的動態響應，只能通過讀取儲存卡的方式讀取過去一段時間水下結構的加速度數據，具有時間的延后效應，不利于實時發現水下結構的異常行為，且每次對傳感器進行打撈均需要花費一定的人力物力。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠實時確認水下結構動態響應的深海結構動態響應傳感器。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種深海結構動態響應傳感器，其特征在于，包括殼體、數據采集發送端和聲學接收模塊，其中，所述數據采集發送端包括加速度傳感器、微處理器、存儲數據模塊、時鐘管理模塊、電源管理模塊、聲學發送模塊和電源模塊；所述殼體內設置有所述加速度傳感器、微處理器、存儲數據模塊、時鐘管理模塊、電源管理模塊、聲學發送模塊、電源模塊和聲學接收模塊；所述加速度傳感器用于實時采集水下結構測量點處的加速度數據；所述微處理器用于根據預先設定的測量參數，控制所述加速度傳感器的開啟或關閉；所述存儲數據模塊用于實時存儲測量點的加速度數據；所述時鐘管理模塊用于為所述微處理器提供當前時間，當所述微處理器休眠時產生用于喚醒所述微處理器的信號；所述聲學發送模塊用于將加速度數據轉化為聲信號，并無線發送至所述聲學接收模塊；所述電源管理模塊用于通過所述電源模塊為所述數據采集發送端的各用電部件按照不同電壓幅值供電；所述聲學接收模塊用于接收聲信號，并通過電信號或光纖信號發送至外部終端處理器，所述聲學接收模塊還連接外部電源，通過外部電源為所述聲學接收模塊供電。

優選地，所述殼體是由第一外殼的頂部固定連接第二外殼構成，所述殼體固定設置在水下結構的測量點處，所述第一外殼內設置有電路板和所述電源模塊，所述電路板上設置有所述加速度傳感器、微處理器、存儲數據模塊、時鐘管理模塊、電源管理模塊和聲學發送模塊，所述第二外殼內設置有聲學接收模塊。

優選地，所述第一外殼內的中部設置有所述電路板，所述電路板上設置有所述加速度傳感器、微處理器、存儲數據模塊、時鐘管理模塊和電源管理模塊；所述第一外殼內的上部設置有所述聲學發送模塊，所述聲學發送模塊通過接口連接所述電路板；所述第一外殼內的下部設置有所述電源模塊。

優選地，所述第一外殼采用防水密封的T型圓柱體結構，第二外殼采用防水密封的凸型圓柱體結構。

優選地，所述聲學發送模塊設置在所述第一外殼內的頂部，所述聲學接收模塊設置在所述第二外殼內的底部。

優選地，所述電源模塊采用電池組或串聯連接的若干高能鋰亞電池。

優選地，所述存儲數據模塊采用SD卡。