專利名稱：深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集裝置，特別是關(guān)于一種深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術(shù)：
由于受到風(fēng)、浪、流等環(huán)境荷載的作用，海洋立管可能發(fā)生渦激振動(dòng)(VIV)，使立管在垂直水流方向和順流方向發(fā)生周期性的振動(dòng)。海洋立管的工業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)API RP2RD和 DNV OS F201都指出渦激振動(dòng)荷載易引起立管的疲勞破壞，在設(shè)計(jì)中要充分考慮，設(shè)計(jì)中要考慮海流參數(shù)等來(lái)確定立管的疲勞壽命。水下自容式加速度傳感器用于測(cè)量立管的振動(dòng)參數(shù)。一般加速度數(shù)據(jù)采集器多為外部供電，采集結(jié)果輸送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。加速度傳感器與計(jì)算機(jī)之間采用電纜連接，不能安裝在諸如深水布線受限制的場(chǎng)所。因此，考慮采用獨(dú)立的存儲(chǔ)和電池供電的自容式傳感器數(shù)據(jù)采集裝置來(lái)進(jìn)行深海立管的測(cè)量。但是，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集器大多采用MCS51和PIC單片機(jī)作為其控制單元，受到功耗的影響，如用電池供電，不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間自容式采集。因此，必須采用超低功耗的控制芯片，同時(shí)，還要克服低功耗芯片的工作頻率較低的問(wèn)題，完成加速度數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種用于測(cè)量海洋立管三個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)加速度的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于它包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼，所述密封外殼內(nèi)封裝有微處理器、存儲(chǔ)器、加速度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、電源穩(wěn)壓芯片和電池；所述存儲(chǔ)器、加速度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和電源穩(wěn)壓芯片通過(guò)總線電路板與所述微處理器連接； 所述電池放置在所述密封外殼的下部，并通過(guò)排線連接所述電源穩(wěn)壓芯片，通過(guò)所述電源穩(wěn)壓芯片向整個(gè)裝置供電。所述總線電路板上設(shè)置有能與PC機(jī)相連的RS232/485接口。所述微處理器的型號(hào)為MSP430F149。所述存儲(chǔ)器采用2G以上的SD卡。所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的型號(hào)為PCF8563。所述電池采用兩節(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池。本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼，并在密封外殼內(nèi)封裝微處理器、存儲(chǔ)器、加速度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、電源穩(wěn)壓芯片和電池，裝置體積小，方便于水下安裝。2、本實(shí)用新型的微處理器、加速度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和電源穩(wěn)壓芯片與總線電路板垂直安裝，存儲(chǔ)器與總線電路板平行安裝，這種安裝方式使得結(jié)構(gòu)清晰，空間利用率高，同時(shí)加速度傳感器的ζ軸垂直于地面符合測(cè)量方向，存儲(chǔ)器與總線電路板的平行安裝使得電路板整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)。3、本實(shí)用新型的總線電路板上設(shè)置有能與PC機(jī)相連的RS232/485接口，可自由設(shè)定采樣時(shí)間，采樣時(shí)長(zhǎng)，休眠時(shí)間和采樣頻率。4、本實(shí)用新型的存儲(chǔ)器采用2G以上的SD卡， 存儲(chǔ)器按測(cè)量時(shí)間間隔為3小時(shí)，測(cè)量時(shí)長(zhǎng)20分鐘，測(cè)量頻率為IOOHz的情況計(jì)算，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以維持3個(gè)月以上。5、本實(shí)用新型的電池采用兩節(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池，電池按測(cè)量間隔3小時(shí)，測(cè)量時(shí)長(zhǎng)20分鐘，測(cè)量頻率為IOOHz的情況計(jì)算，可為裝置提供三個(gè)月以上的電量。6、本實(shí)用新型具有多種方式的數(shù)據(jù)讀取形式，既可以通過(guò)RS232/485接口讀取數(shù)據(jù)，也可以將存儲(chǔ)器取下后插入PC機(jī)直接讀取數(shù)據(jù)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實(shí)用新型包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼1，密封外殼1內(nèi)封裝有微處理器2、存儲(chǔ)器3、加速度傳感器4、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片5、電源穩(wěn)壓芯片6和電池7。存儲(chǔ)器3、加速度傳感器4、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片5和電源穩(wěn)壓芯片6通過(guò)總線電路板8與微處理器2連接，且微處理器2、加速度傳感器4、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片5和電源穩(wěn)壓芯片6與總線電路板8垂直安裝，存儲(chǔ)器3與總線電路板8平行安裝。電池7放置在密封外殼1的下部，并通過(guò)排線連接電源穩(wěn)壓芯片6，通過(guò)電源穩(wěn)壓芯片6向整個(gè)裝置提供3. 3V電壓。上述實(shí)施例中，總線電路板8上設(shè)置有能與PC機(jī)相連的RS232/485接口 9，用于采樣前參數(shù)的設(shè)定和采樣后數(shù)據(jù)的收集。上述實(shí)施例中，微處理器2的型號(hào)為MSP430F149，微處理器2是本發(fā)明的核心控制處理單元，負(fù)責(zé)按照給定的測(cè)量參數(shù)，完成加速度傳感器4的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和傳輸，并協(xié)調(diào)各個(gè)組成部分安全可靠的運(yùn)行。上述實(shí)施例中，存儲(chǔ)器3可以采用2G以上的SD卡，存儲(chǔ)器3按測(cè)量時(shí)間間隔為3 小時(shí)，測(cè)量時(shí)長(zhǎng)20分鐘，測(cè)量頻率為IOOHz的情況計(jì)算，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以維持3個(gè)月以上。上述實(shí)施例中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片5的型號(hào)為PCF8563，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片5可以為裝置提供準(zhǔn)確的時(shí)間，并可以在裝置休眠時(shí)采用報(bào)警模式定時(shí)產(chǎn)生中斷信號(hào)喚醒微處理器2，還可以充當(dāng)外部看門狗防止微處理器2死機(jī)或者程序跑飛。上述實(shí)施例中，電池7采用兩節(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池，電池7按測(cè)量間隔3 小時(shí)，測(cè)量時(shí)長(zhǎng)20分鐘，測(cè)量頻率為IOOHz的情況計(jì)算，可為裝置提供三個(gè)月以上的電量。本實(shí)用新型工作時(shí)，其工作原理如下首先通過(guò)RS232/485接口 9與PC機(jī)相連設(shè)置采集時(shí)間、采樣時(shí)長(zhǎng)、休眠時(shí)間和采樣頻率，這些參數(shù)將會(huì)保存在微處理器2的FLASH中。然后將本實(shí)用新型豎直安裝在海洋立管上，安裝完成后，本實(shí)用新型將會(huì)按照此前設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)，并按照設(shè)置的采集時(shí)間、采樣時(shí)長(zhǎng)、休眠時(shí)間和采樣頻率采集加速度數(shù)據(jù)并存入存儲(chǔ)器3中，達(dá)到設(shè)置的采樣時(shí)間后停止工作。在采樣結(jié)束后，將本實(shí)用新型回收，打開密封外殼1后，可通過(guò)RS232/485 接口 9將數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)，也可以將存儲(chǔ)器3拔出直接由PC機(jī)讀取，將數(shù)據(jù)取出后，即可進(jìn)行下一步仿真研究。 本實(shí)用新型僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實(shí)用新型原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.一種深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于它包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼，所述密封外殼內(nèi)封裝有微處理器、存儲(chǔ)器、加速度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、電源穩(wěn)壓芯片和電池；所述存儲(chǔ)器、加速度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和電源穩(wěn)壓芯片通過(guò)總線電路板與所述微處理器連接；所述電池放置在所述密封外殼的下部，并通過(guò)排線連接所述電源穩(wěn)壓芯片，通過(guò)所述電源穩(wěn)壓芯片向整個(gè)裝置供電。
2.如權(quán)利要求1所述的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述總線電路板上設(shè)置有能與PC機(jī)相連的RS232/485接口。
3.如權(quán)利要求1所述的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述微處理器的型號(hào)為MSP430F149。
4.如權(quán)利要求2所述的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述微處理器的型號(hào)為MSP430F149。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述存儲(chǔ)器采用2G以上的SD卡。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的型號(hào)為PCF8563。
7.如權(quán)利要求5所述的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的型號(hào)為PCF8563。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述電池采用兩節(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池。
9.如權(quán)利要求5所述的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述電池采用兩節(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池。
10.如權(quán)利要求7所述的深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述電池采用兩節(jié)以上串聯(lián)的高容量鋰亞電池。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種深海自容式加速度傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于它包括一具有防水和耐壓特性的圓柱形密封外殼，所述密封外殼內(nèi)封裝有微處理器、存儲(chǔ)器、加速度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、電源穩(wěn)壓芯片和電池；所述存儲(chǔ)器、加速度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和電源穩(wěn)壓芯片通過(guò)總線電路板與所述微處理器連接；所述電池放置在所述密封外殼的下部，并通過(guò)排線連接所述電源穩(wěn)壓芯片，通過(guò)所述電源穩(wěn)壓芯片向整個(gè)裝置供電。
文檔編號(hào)G01P15/18GK202002943SQ20112001634
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者劉家悅, 唐達(dá), 屈衍, 岳前進(jìn), 時(shí)忠民, 武文華, 蘇建東 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 大連理工大學(xué)