一種用于重力儀的電渦流阻尼結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于重力儀的電渦流阻尼結構，涉及重力儀技術領域，為解決現有技術中的重力儀的抗干擾能力差。所述用于重力儀的電渦流阻尼結構包括外殼，以及安裝于外殼中的:采樣質量塊、檢測彈簧、電渦流板和磁路裝置,采樣質量塊通過絲狀連接件與外殼相連；檢測彈簧的一端與外殼相連，另一端伸入采樣質量塊的空腔且與采樣質量塊相連；采樣質量塊的底部與電渦流板的頂部相連；電渦流板的底部和筒狀骨架均位于磁路裝置中。所述電渦流阻尼結構的抗干擾能力強，檢測精度高。
【專利說明】
一種用于重力儀的電渦流阻尼結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及重力儀技術領域，尤其是涉及一種用于重力儀的電渦流阻尼結構。
【背景技術】
[0002]海洋重力儀工作時，外部動態(tài)環(huán)境的變化對觀測結果的影響，是海洋重力儀測量的主要誤差源。測量船在實施海洋重力測量時，六個自由度上都有可能產生運動，進而產生擾動加速度，這其中垂直方向的擾動加速度對海洋重力測量的影響最大。這種擾動加速度數值是待測重力變化值的15?16倍，和需要測量的重力加速度混雜在一起，給海洋重力測量帶來很大的困難，并產生很大的觀測誤差。所以海洋重力儀在海洋動態(tài)環(huán)境下實施測量的前提，就是采取各種措施消除測量船在各個自由度的運動、特別是垂直方向運動對重力測量的影響，盡最大努力削弱動態(tài)環(huán)境變化對海洋重力測量產生干擾這一最大誤差源。
[0003]由于垂直擾動加速度具有周期性的特點，而且其周期遠比重力加速度小，所以海洋重力儀一般都對采樣質量施加強阻尼，把由垂直擾動加速度引起的采樣質量的位移進行大幅度的壓縮，然后再用數字濾波把剩余部分完全消除掉。海洋重力儀經過強阻尼處理后，對高頻的垂直擾動加速度反映非常遲鈍，垂直擾動對重力儀的影響可以減小到10—6，甚至更小，而對變化比較緩慢、頻率很低的實際重力變化卻非常敏感。此外由于采樣質量的運動幅度被大幅度的壓縮，大大減小了機械結構、電容傳感器以及零長檢測彈簧技術不夠完善而產生的非線性誤差；同時還消除了垂直加速度的高次效應。因此，先進的阻尼技術是海洋重力儀能夠在復雜的海洋動態(tài)環(huán)境下實施高精度快速測量的重要保證。
[0004]有一種重力儀中應用的是空氣阻尼器，這種儀器采用了斜拉擺桿式彈性系統，動力系數小，無需過大的阻尼系數即可滿足動態(tài)測量要求。擺桿處于一對空氣阻尼器中間，可以在垂直與水平方向都提供阻尼。當受到外部垂直擾動加速度影響時，擺桿帶動阻尼器中活塞上下運動壓縮空氣，從而產生較大阻尼將垂直擾動加速度的幅值壓縮到設計范圍內。但是空氣阻尼器具有很多的局限性，無法得到大的阻尼系數，對垂直擾動的衰減幅度有限，而且由于空氣的可壓縮性，當測量系統的振動周期較短時，空氣阻尼器的工作就好像一個附加的檢測彈簧，不但沒有阻礙垂直方向活塞運動的作用，反而還會增強這種垂直活塞運動，引起更大的擾動誤差。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種用于重力儀的電渦流阻尼結構，以解決現有技術中的重力儀的抗干擾能力差。
[0006]為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0007]本實用新型提供的用于重力儀的電渦流阻尼結構，包括外殼，以及安裝于所述外殼中的:
[0008]具有空腔的采樣質量塊，所述采樣質量塊通過絲狀連接件與所述外殼相連；
[0009]檢測彈簧，所述檢測彈簧的一端與所述外殼相連，另一端伸入所述采樣質量塊的空腔且與所述采樣質量塊相連；
[0010]電渦流板，所述采樣質量塊的底部與所述電渦流板的頂部相連；
[0011 ]磁路裝置，所述電渦流板的底部和筒狀骨架均位于所述磁路裝置中。
[0012]優(yōu)選地，所述采樣質量塊的外表面鍍有磁屏蔽層。
[0013]優(yōu)選地，所述采樣質量塊為管狀質量塊。
[0014]優(yōu)選地，所述絲狀連接件的數量為多個，多個所述絲狀連接件分為多組，每組內的各所述絲狀連接件均位于同一平面，各組絲狀連接件沿所述采樣質量塊的軸向間隔分布。
[0015]優(yōu)選地，所述絲狀連接件有兩組，每組包括三個所述絲狀連接件，每組內的三個所述絲狀連接件分別沿所述采樣質量塊的周向均勻分布。
[0016]優(yōu)選地，所述采樣質量塊上設置有一對用于抵消拉力的扭矩彈簧，所述扭矩彈簧位于兩組所述絲狀連接件之間，且與兩組所述絲狀連接件之間的距離相等。
[0017]優(yōu)選地，所述絲狀連接件的兩端分別通過固裝在所述采樣質量塊和所述殼體上的夾持裝置進行固定，所述夾持裝置包括螺接在一起的一對金屬片。
[0018]優(yōu)選地，所述檢測彈簧通過柱狀連接件與所述采樣質量塊相連，所述柱狀連接件設置于所述采樣質量塊的空腔底端，所述柱狀連接件的外圓柱面與所述采樣質量的空腔的內壁固定連接，所述檢測彈簧與所述柱狀連接件的上端相連。
[0019]優(yōu)選地，所述柱狀連接件的底端伸入所述電渦流板并設置有翻邊，所述柱狀連接件通過所述翻邊與所述電渦流板卡合連接。
[0020]優(yōu)選地，所述外殼為圓柱狀殼體，所述圓柱狀殼體、所述采樣質量塊、所述電渦流板和所述磁路裝置的豎直方向的穩(wěn)定軸在同一條直線上。
[0021]相對于現有技術，本實用新型所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構具有以下優(yōu)勢:
[0022]在本實用新型提供的電渦流阻尼結構中，由于采樣質量塊通過絲狀連接件與殼體相連，因此采樣質量塊在水平方向上不能相對外殼運動，只能相對外殼產生沿豎直方向上的運動。由于采樣質量塊的底部與電渦流板的頂部相連，因此采樣質量塊可帶動電渦流板靠近或遠離磁路裝置。在使用過程中，當采樣質量塊受到垂直擾動加速度干擾時，采樣質量塊帶動電渦流板向靠近或遠離磁路裝置的方向運動，也就是說，電渦流板在磁路裝置產生的磁場中上下運動，從而使得電渦流板內部的磁通發(fā)生變化，在電渦流板內形成強大的電渦流，繼而產生一個反向的洛倫茲力，繼而產生阻尼阻礙采樣質量塊運動。而電渦流板產生的電渦流最終會轉化為焦耳熱釋放出去。
[0023]由于本實用新型提供的電渦流阻尼結構是利用導體(電渦流板)在磁場中運動產生電渦流效應的基本原理，相對于液體阻尼對環(huán)境溫度波動不敏感，時間常數小，重力變化滯后小，也不存在流體對流力的影響，本實用新型提供的電渦流阻尼結構具有阻尼系數大、非接觸、無機械摩擦和磨損、無須潤滑、維護方便、可靠性高等優(yōu)點。當將本實用新型提供的電渦流阻尼結構應用于海洋重力儀時，相對于現有技術中的海洋重力儀，應用本實用新型提供的電渦流阻尼結構的海洋重力儀對海浪這種低頻、大幅值垂直擾動具有更好的壓縮效果，可以極大的提高重力儀的精度，滿足快速高效大范圍海洋重力測量。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本實用新型【具體實施方式】或現有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本實用新型實施例提供的電渦流阻尼結構的結構示意圖；
[0026]圖2為圖1中A-A處的剖視圖。
[0027]附圖標記:
[0028]1-米樣質量塊；2_電禍流板； 3_絲狀連接件；
[0029]4-檢測彈簧； 5-磁路裝置； 51-外導磁體；
[0030]52-內導磁體；53-稀土永磁體；6-柱狀連接件；
[0031]7-筒狀骨架。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0033]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0034]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0035]圖1為本實用新型實施例提供的電渦流阻尼結構的結構示意圖，圖2為圖1中A-A處的剖視圖，如圖1和圖2所示，本實用新型實施例提供的用于重力儀的電渦流阻尼結構，包括外殼，以及安裝于外殼中的:具有空腔的采樣質量塊I，采樣質量塊I通過絲狀連接件3與外殼相連;檢測彈簧4，檢測彈簧4的一端與外殼相連，另一端伸入采樣質量塊I的空腔且與采樣質量塊I相連;電渦流板2，采樣質量塊I的底部與電渦流板2的頂部相連;磁路裝置5，電渦流板2的底部和筒狀骨架7均位于磁路裝置5中。
[0036]在本實用新型實施例提供的電渦流阻尼結構中，由于采樣質量塊I通過絲狀連接件3與殼體相連，因此采樣質量塊I在水平方向上不能相對外殼運動，只能相對外殼產生沿豎直方向上的運動。由于采樣質量塊I的底部與電渦流板2的頂部相連，因此采樣質量塊I可帶動電渦流板2靠近或遠離磁路裝置5。在使用過程中，當采樣質量塊I受到垂直擾動加速度干擾時，采樣質量塊I帶動電渦流板2向靠近或遠離磁路裝置5的方向運動，也就是說，電渦流板2在磁路裝置5產生的磁場中上下運動，從而使得電渦流板2內部的磁通發(fā)生變化，在電渦流板2內形成強大的電渦流，繼而產生一個反向的洛倫茲力，繼而產生阻尼阻礙采樣質量塊I運動。而電渦流板2產生的電渦流最終會轉化為焦耳熱釋放出去。
[0037]由于本實用新型實施例提供的電渦流阻尼結構是利用導體(電渦流板2)在磁場中運動產生電渦流效應的基本原理，相對于液體阻尼對環(huán)境溫度波動不敏感，時間常數小，重力變化滯后小，也不存在流體對流力的影響，本實用新型提供的電渦流阻尼結構具有阻尼系數大、非接觸、無機械摩擦和磨損、無須潤滑、維護方便、可靠性高等優(yōu)點。當將本實用新型提供的電渦流阻尼結構應用于海洋重力儀時，相對于現有技術中的海洋重力儀，應用本實用新型實施例提供的電渦流阻尼結構的海洋重力儀對海浪這種低頻、大幅值垂直擾動具有更好的壓縮效果，可以極大的提高重力儀的精度，滿足快速高效大范圍海洋重力測量。
[0038]磁路裝置5包括外導磁體51、內導磁體52和稀土永磁體體54，所述外導磁體內部設有容置腔，所述電渦流板2、筒狀骨架7和磁體安裝筒均置于所述容置腔內，所述內導磁體安裝于所述磁體安裝筒內，所述稀土永磁體體54兩端分別與內導磁體和容置腔連接。
[0039]本實施例中，磁路裝置5作為電磁阻尼的主要執(zhí)行元件，精確、穩(wěn)定的電磁力的產生有賴于高度穩(wěn)定的均勻磁場。系統的氣隙磁場由稀土永磁體體54產生，其特性與永磁材料的性能、磁路結構與參數、磁鋼工作點設置與穩(wěn)定性等密切相關。稀土永磁體體54由于具有很高的矯頑力、很高的磁能積、退磁曲線拐點低，滿足磁路設計的要求。稀十鉆永磁材料是由不同的稀土族元素和鈷組成的金屬間化合物。稀土元素主要指化學元素周期表中原子序數從57到Π的15種元素。它們和過渡金屬(如Fe、Co、Ni等)可以形成多種金屬間化合物，其中稀土金屬與鈷形成的XCo(X代表稀土元素)型化合物具有很高的晶體各向異性和飽和磁化強度，并具有很高的居里點，可以制成性能優(yōu)異的永磁材料。
[0040]在本實用新型實施例的其中一種【具體實施方式】中，外殼為圓柱狀殼體，圓柱狀殼體、采樣質量塊1、電渦流板2和磁路裝置5的豎直方向的穩(wěn)定軸在同一條直線上。電渦流板2可以由鈦合金、鋁或銀制成，優(yōu)選為鈦合金;采樣質量塊I可以由鋁鎂合金或者鈦合金制成，優(yōu)選為鈦合金，由于鈦合金具有很高的強度，因此采用鈦合金材料制成的采樣質量塊I的后期應力釋放小，不易發(fā)生形變，穩(wěn)定性較強。采樣質量快的外表面鍍有厚度為0.1mm磁屏蔽層，磁屏蔽層的作用是避免磁路裝置5的磁力線在檢測彈簧4上升成感應電流影響檢測彈簧4的靈敏度。
[0041]本實施例中，為了便于裝設絲狀連接件3，采樣質量塊I為管狀結構，絲狀連接件3的數量為多個，多個絲狀連接件3分為多組，每組內的各絲狀連接件3均位于同一平面，各組絲狀連接件3沿采樣質量塊I的軸向間隔分布。
[0042]當絲狀連接件3的數量為六個時，絲狀連接件3平均分為兩組，分別安裝在管狀的采樣質量塊I的上部區(qū)域和下部區(qū)域，每組內的三個絲狀連接件3分別沿采樣質量塊I的周向均勻分布。具體地，每組內的三個絲狀連接件3分別沿采樣質量塊I的外表面的切向安裝，且在同組的三個絲狀連接件3所處的水平面上，采樣質量塊I的截面為圓形，該圓形上，任意一個絲狀連接件3與采樣質量塊I相連的端點所在的直徑，與相鄰的另一個絲狀連接件3與采樣質量塊I相連的端點所在的直徑之間的夾角均為120度。同時，為了抵消六個絲狀連接件3對采樣質量塊I的拉力，在采樣質量塊I上，距離兩組絲狀連接件3的距離相等的地方安裝有一對扭矩彈簧，兩個扭矩彈簧均沿采樣質量塊I的外表面的切向安裝且處于同一水平面，在兩個扭矩彈簧所在的水平面上，采樣質量塊I的截面為圓形，該圓形的圓心為兩個扭矩彈簧的對稱點。
[0043]當然，上述絲狀連接件3的數量不限于六個，還可以為其他數量，例如五個，當絲狀連接件3的數量為五個時，絲狀連接件3分為三組，有兩組內的絲狀連接件3的數量為兩個，另一組內的絲狀連接件3的數量為一個，三組絲狀連接件3分別安裝于采樣質量塊I的上部區(qū)域、中部區(qū)域和下部區(qū)域，其中，上部區(qū)域和下部區(qū)域的絲狀連接件3均為兩個，中部區(qū)域的絲狀連接件3為一個，五個絲狀連接件3均沿采樣質量塊I的外表面的切向安裝。將位于中部區(qū)域的絲狀連接件3投影到位于上部的絲狀連接件3所在的平面上，三個絲狀連接件3的安裝位置與上述絲狀連接件3的數量為六個時，每組內三個絲狀連接件3的安裝位置相同。上部區(qū)域和下部區(qū)域內的絲狀連接件3的安裝角度相同。為了抵消五個絲狀連接件3對采樣質量塊I的拉力，在采樣質量塊I上在中部區(qū)域的絲狀連接件3所在平面安裝有一對扭矩彈簧，兩個扭矩彈簧均沿采樣質量塊I的外表面的切向安裝且處于同一水平面，兩個扭矩彈簧的安裝角度與上部區(qū)域(下部區(qū)域)內的絲狀連接件3的安裝角度相同。
[0044]為了避免絲狀連接件3被折彎，以及減少絲狀連接件3的應力釋放，絲狀連接件3的兩端分別通過固裝在采樣質量塊I和殼體上的夾持裝置進行固定，夾持裝置包括螺接在一起的一對金屬片，由于所有絲狀連接件3與采樣質量塊I/殼體采用相同方式連接，因此下面以其中一個絲狀連接件3為例對絲狀連接件3與采樣質量塊I之間的連接方式進行說明:在絲狀連接件3的一端對應設置有兩個金屬片，兩個金屬片將絲狀連接件3夾住，兩個金屬片通過螺栓緊固，從而加緊絲狀連接件3，且兩個金屬片通過螺栓與采樣質量塊I相連，從而將絲狀連接件3的一端與采樣質量塊I連接。上述金屬片可以為不銹鋼金屬片。
[0045]本實施例中，檢測彈簧4通過柱狀連接件6與采樣質量塊I相連，柱狀連接件6設置于采樣質量塊I的空腔底端，柱狀連接件6的外圓柱面與采樣質量的空腔的內壁固定連接，檢測彈簧4與柱狀連接件6的上端相連。柱狀連接件6的底端伸入電渦流板2并設置有翻邊，柱狀連接件6通過翻邊與電渦流板2卡合連接。
[0046]需要說明的是，本實用新型實施例提供的電磁阻尼器不僅可以應用于海洋重力儀中，還可應用于航空重力儀。
[0047]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，包括外殼，以及安裝于所述外殼中的: 具有空腔的采樣質量塊，所述采樣質量塊通過絲狀連接件與所述外殼相連； 檢測彈簧，所述檢測彈簧的一端與所述外殼相連，另一端伸入所述采樣質量塊的空腔且與所述采樣質量塊相連； 電渦流板，所述采樣質量塊的底部與所述電渦流板的頂部相連； 磁路裝置，所述電渦流板的底部和所述筒狀骨架均位于所述磁路裝置中。2.根據權利要求1所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，所述采樣質量塊的外表面鍍有磁屏蔽層。3.根據權利要求1所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，所述采樣質量塊為管狀質量塊。4.根據權利要求3所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，所述絲狀連接件的數量為多個，多個所述絲狀連接件分為多組，每組內的各所述絲狀連接件均位于同一平面，各組絲狀連接件沿所述采樣質量塊的軸向間隔分布。5.根據權利要求4所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，所述絲狀連接件有兩組，每組包括三個所述絲狀連接件，每組內的三個所述絲狀連接件分別沿所述采樣質量塊的周向均勻分布。6.根據權利要求5所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，所述采樣質量塊上設置有一對用于抵消拉力的扭矩彈簧，所述扭矩彈簧位于兩組所述絲狀連接件之間，且與兩組所述絲狀連接件之間的距離相等。7.根據權利要求4所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，所述絲狀連接件的兩端分別通過固裝在所述采樣質量塊和所述殼體上的夾持裝置進行固定，所述夾持裝置包括螺接在一起的一對金屬片。8.根據權利要求4所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，所述檢測彈簧通過柱狀連接件與所述采樣質量塊相連，所述柱狀連接件設置于所述采樣質量塊的空腔底端，所述柱狀連接件的外圓柱面與所述采樣質量的空腔的內壁固定連接，所述檢測彈簧與所述柱狀連接件的上端相連。9.根據權利要求8所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，所述柱狀連接件的底端伸入所述電渦流板并設置有翻邊，所述柱狀連接件通過所述翻邊與所述電渦流板卡合連接。10.根據權利要求1所述的用于重力儀的電渦流阻尼結構，其特征在于，所述外殼為圓柱狀殼體，所述圓柱狀殼體、所述采樣質量塊、所述電渦流板和所述磁路裝置的豎直方向的穩(wěn)定軸在同一條直線上。
【文檔編號】G01V7/02GK205533935SQ201521126342
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】吳鵬飛, 汪龍, 鄒舟, 柳林濤
【申請人】中國科學院測量與地球物理研究所