本發(fā)明涉及海洋儀器設(shè)備的檢測裝置，特別是涉及深海儀器設(shè)備的耐壓稱量檢測裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國海洋勘測、科考事業(yè)以及深海施工作業(yè)的發(fā)展，各類深水耐壓儀器設(shè)備的需求量不斷增大，對深水耐壓儀器設(shè)備的耐壓檢驗(yàn)也提出了更加嚴(yán)格的要求。深水耐壓儀器檢測包括耐壓殼體滲漏、耐壓硬質(zhì)浮體吸水率、耐壓軟質(zhì)浮體收縮率等的檢測，而目前的耐壓檢測只能在水靜壓力試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行，無法在水靜壓力試驗(yàn)過程中對耐壓殼體滲漏、耐壓硬質(zhì)浮體吸水率、耐壓軟質(zhì)浮體收縮率實(shí)時(shí)監(jiān)測。一旦上述試驗(yàn)樣品出現(xiàn)問題，試驗(yàn)人員一時(shí)很難得知在何等壓力和何時(shí)出現(xiàn)的問題，要想得到上述相關(guān)數(shù)據(jù)必須通過大

量試驗(yàn)，耗費(fèi)大量人力物力，

從而影響該類儀器設(shè)備的研發(fā)進(jìn)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前深水耐壓儀器設(shè)備的耐壓檢測存在的問題，本發(fā)明推出一種深水耐壓稱量裝置，利用設(shè)置在試驗(yàn)艙內(nèi)的稱量單元，對水靜壓力試驗(yàn)中深水耐壓儀器設(shè)備的重量變化實(shí)時(shí)監(jiān)測，以便一次性確定試驗(yàn)樣品在水靜壓力試驗(yàn)過程中在何等試驗(yàn)壓力下、何等試驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)的問題。

本發(fā)明涉及的深水耐壓稱量裝置，包括試驗(yàn)艙、主稱量單元、輔稱量單元、數(shù)據(jù)采集處理單元、壓力傳感器和加壓泵。主稱量單元、輔稱量單元共同固定在試驗(yàn)艙內(nèi)部的底托上，數(shù)據(jù)采集處理單元設(shè)置在試驗(yàn)艙外，主稱量單元、輔稱量單元與數(shù)據(jù)采集處理單元連接，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集處理單元連接，壓力傳感器的測量探頭設(shè)置在試驗(yàn)艙內(nèi)，加壓泵設(shè)置在試驗(yàn)艙外并與試驗(yàn)艙內(nèi)部連通，加壓泵與數(shù)據(jù)采集單元連接。

試驗(yàn)艙為圓筒狀的高壓密封試驗(yàn)艙，具有不銹鋼艙體外殼。試驗(yàn)艙與試驗(yàn)艙外的加壓泵由管道連通，試驗(yàn)艙內(nèi)的主稱量單元和輔稱量單元與試驗(yàn)艙外的數(shù)據(jù)采集處理單元由穿過試驗(yàn)艙艙蓋的水密電纜連接。

主稱量單元包括彈性托架、載物托盤、形變傳感器。主稱量單元的彈性托架呈“ㄣ”型結(jié)構(gòu)，由向上豎直桿、向下豎直桿和連接固定的中間水平桿構(gòu)成。向上豎直桿的上端固定載物托盤，向下豎直桿的下端固定在試驗(yàn)艙的底托上，中間水平桿連接固定向上豎直桿的下端和向下豎直桿的上端。中間水平桿中心段設(shè)置形變傳感器，形變傳感器感應(yīng)出載物托盤上放置試驗(yàn)樣品時(shí)彈性托架的受力形變信號。

主稱量單元的形變傳感器包括應(yīng)力片、信號放大器、油囊和水密電纜。應(yīng)力片貼裝在彈性托架中間水平桿中心段的外周面上，應(yīng)力片連接信號放大器。油囊套裝在彈性托架中間水平桿中心段外側(cè)，油囊兩端用不銹鋼卡箍鎖緊在彈性托架中間水平桿上，油囊內(nèi)部裝有絕緣油，應(yīng)力片、信號放大器置于油囊中。油囊上設(shè)置耐壓電器插件,耐壓電器插件連接水密電纜，水密電纜的另一端穿過試驗(yàn)艙艙蓋連接數(shù)據(jù)采集處理單元。油囊內(nèi)應(yīng)力片信號輸出線與信號放大器連接，信號放大器輸出線與油囊上的耐壓電器插件連接。形變傳感器通過應(yīng)力片感應(yīng)載物托盤上放置試驗(yàn)樣品時(shí)彈性托架的受力形變，應(yīng)力片感應(yīng)信號經(jīng)信號放大器放大后經(jīng)連接油囊上耐壓電器插件的水密電纜輸出。水密電纜輸出信號作為形變傳感器輸出信號，傳遞給設(shè)置在試驗(yàn)艙外的數(shù)據(jù)采集處理單元。

輔稱量單元包括彈性托架、砝碼托盤、稱量砝碼、形變傳感器。輔稱量單元的彈性托架與主稱量單元的彈性托架結(jié)構(gòu)相同,呈“ㄣ”型結(jié)構(gòu)，向上豎直桿的上端固定砝碼托盤，砝碼托盤上放置稱量砝碼，向下豎直桿的下端固定在試驗(yàn)艙的底托上，中間水平桿中心段設(shè)置形變傳感器。輔稱量單元的形變傳感器感應(yīng)砝碼托盤上放置稱量砝碼時(shí)彈性托架的受力形變信號。

輔稱量單元的形變傳感器與主稱量單元的形變傳感器結(jié)構(gòu)相同,包括應(yīng)力片、信號放大器、油囊和水密電纜。應(yīng)力片貼裝在彈性托架中間水平桿中心段的外周面上，應(yīng)力片連接信號放大器。油囊套裝在彈性托架中間水平桿中心段外側(cè)，油囊兩端用不銹鋼卡箍鎖緊在彈性托架中間水平桿上，油囊內(nèi)部裝有絕緣油，應(yīng)力片、信號放大器置于油囊中。油囊上設(shè)置耐壓電器插件,耐壓電器插件連接水密電纜，水密電纜的另一端穿過試驗(yàn)艙艙蓋連接數(shù)據(jù)采集處理單元。油囊內(nèi)應(yīng)力片信號輸出線與信號放大器連接，信號放大器輸出線與油囊上的耐壓電器插件連接。形變傳感器通過應(yīng)力片感應(yīng)砝碼托盤上放置稱量砝碼時(shí)彈性托架的受力形變，應(yīng)力片感應(yīng)信號經(jīng)信號放大器放大后經(jīng)連接油囊上耐壓電器插件的水密電纜輸出。水密電纜輸出信號作為形變傳感器輸出信號，傳遞給設(shè)置在試驗(yàn)艙外的數(shù)據(jù)采集處理單元。

加壓泵由數(shù)據(jù)采集單元控制，用于向試驗(yàn)艙內(nèi)加水加壓。壓力傳感器測量試驗(yàn)艙內(nèi)加水加壓過程中的水壓，并傳遞給數(shù)據(jù)采集處理單元。

本發(fā)明涉及的深水耐壓稱量裝置通過測量試驗(yàn)艙內(nèi)稱量砝碼的稱量變化計(jì)算加壓時(shí)水體密度變化，并測量試驗(yàn)艙內(nèi)部水體密度增大時(shí)載物托盤上試驗(yàn)樣品的稱量值，進(jìn)而獲得試驗(yàn)過程中試驗(yàn)艙內(nèi)試驗(yàn)樣品出現(xiàn)的滲漏量和體積收縮量。

輔稱量單元用于測量試驗(yàn)艙內(nèi)加壓時(shí)稱量砝碼的稱量變化，用于數(shù)據(jù)采集處理單元計(jì)算獲得隨著試驗(yàn)艙內(nèi)部的壓力增大而增大的試驗(yàn)艙內(nèi)部水體的密度。

其計(jì)算公式為：G_f＝M_f g-V_fΔρ，Δρ＝(M_f g-G_f)/V_f

式中：Δρ為試驗(yàn)艙水體的瞬時(shí)密度值，

M_f為稱量砝碼的質(zhì)量(已知)，

V_f為稱量砝碼的體積(已知)，

g為重力加速度，

G_f為稱量砝碼的稱量值。

試驗(yàn)艙水體的瞬時(shí)密度值Δρ通過數(shù)據(jù)采集處理單元計(jì)算得到。

主稱量單元稱取在試驗(yàn)艙內(nèi)部水體密度增大時(shí)載物托盤上試驗(yàn)樣品的稱量值，用于獲得試驗(yàn)過程中試驗(yàn)艙內(nèi)試驗(yàn)樣品出現(xiàn)的滲漏量和體積收縮量。

在加壓試驗(yàn)時(shí)，主稱量單元顯示出的試驗(yàn)樣品的稱量值G_c＝G₀-V₀Δρ，G₀為沒加壓時(shí)試驗(yàn)樣品的原始稱量，V₀為沒加壓時(shí)試驗(yàn)樣品的原始體積，Δρ為試驗(yàn)艙水體的瞬時(shí)密度值。

加壓試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)樣品的罐體和硬質(zhì)類浮體若沒有出現(xiàn)滲漏，主稱量單元稱量值G_c將隨著試驗(yàn)艙內(nèi)部水體密度Δρ增加有規(guī)律的減??；若試驗(yàn)樣品出現(xiàn)滲漏，主稱量單元稱量值G_c將增加，并隨著滲漏量大小而變化，滲漏量值G_s＝G₀-G_c-V₀Δρ。

對于軟質(zhì)浮體類試驗(yàn)樣品，若在加壓試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)樣品沒有出現(xiàn)體積收縮，主稱量單元稱量值G_c將隨著試驗(yàn)艙內(nèi)部水體密度Δρ增加有規(guī)律的減??；若試驗(yàn)樣品出現(xiàn)體積收縮，收縮體積值V_v＝(G₀-G_c-V₀Δρ)/Δρ。

加壓泵由數(shù)據(jù)采集單元控制，向試驗(yàn)艙內(nèi)加水加壓。壓力傳感器測量試驗(yàn)艙內(nèi)加水加壓過程中的水壓，并傳遞給數(shù)據(jù)采集處理單元。

本發(fā)明涉及的深水耐壓稱量裝置測量和計(jì)算試驗(yàn)艙內(nèi)加壓時(shí)水體密度變化、試驗(yàn)樣品的稱量變化、水壓變化，以及試驗(yàn)樣品滲漏量和體積收縮值等，由數(shù)據(jù)采集處理單元的顯示屏顯示出來，試驗(yàn)人員據(jù)此可對對試驗(yàn)樣品作出判斷，即試驗(yàn)樣品是否滿足設(shè)計(jì)要求，若不滿足設(shè)計(jì)要求是在何等試驗(yàn)壓力下、何處試驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)滲漏或體積收縮以及滲漏量和體積收縮值。這為樣品設(shè)計(jì)人員提供非常有價(jià)值改進(jìn)數(shù)據(jù)，從而提高了樣品設(shè)計(jì)速度并達(dá)到高效節(jié)能的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明涉及的深水耐壓稱量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中主稱量單元的形變傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記說明：

1.試驗(yàn)艙 2.試驗(yàn)樣品托盤

3.主稱量單元的彈性托架 4.主稱量單元的形變傳感器

5.底托 6.水密電纜

7.壓力傳感器 8.標(biāo)準(zhǔn)砝碼

9.砝碼托盤 10.輔稱量單元的彈性托架

11、輔稱量單元的形變傳感器 12.數(shù)據(jù)采集處理單元

13.加壓泵 14.信號放大器

15.耐壓電器插件 16.應(yīng)力片

17、油囊

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。圖1顯示本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，圖2顯示其主稱量單元的形變傳感器的基本結(jié)構(gòu)。如圖所示，本發(fā)明涉及的深水耐壓稱量裝置，包括試驗(yàn)艙1、主稱量單元、輔稱量單元、數(shù)據(jù)采集處理單元12、壓力傳感器7和加壓泵13。主稱量單元、輔稱量單元共同固定在試驗(yàn)艙內(nèi)部的底托5上，數(shù)據(jù)采集處理單元12設(shè)置在試驗(yàn)艙1外，壓力傳感器7的測量探頭設(shè)置在試驗(yàn)艙1內(nèi)，加壓泵13設(shè)置在試驗(yàn)艙外并與試驗(yàn)艙1內(nèi)部連通。

試驗(yàn)艙1為圓筒狀的高壓密封試驗(yàn)艙，具有不銹鋼艙體外殼。試驗(yàn)艙1與試驗(yàn)艙外的加壓泵13由管道連通，試驗(yàn)艙1內(nèi)的主稱量單元和輔稱量單元與試驗(yàn)艙外的數(shù)據(jù)采集處理單元12由穿過試驗(yàn)艙艙蓋的水密電纜6連接。

主稱量單元包括彈性托架3、載物托盤2、形變傳感器4。主稱量單元的彈性托架3呈“ㄣ”型結(jié)構(gòu)，由向上豎直桿、向下豎直桿和連接固定的中間水平桿構(gòu)成。向上豎直桿的上端固定載物托盤2，向下豎直桿的下端固定在試驗(yàn)艙1的底托5上，中間水平桿連接固定向上豎直桿的下端和向下豎直桿的上端。中間水平桿中心段設(shè)置形變傳感器4，形變傳感器4感應(yīng)出載物托盤2上放置試驗(yàn)樣品時(shí)彈性托架3的受力形變信號。

主稱量單元的形變傳感器4包括應(yīng)力片16、信號放大器14、油囊17和水密電纜6。應(yīng)力片16貼裝在彈性托架3的中間水平桿中心段的外周面上，應(yīng)力片16連接信號放大器14。油囊17套裝在彈性托架3的中間水平桿中心段外側(cè)，油囊17兩端用卡箍鎖緊并套牢在彈性托架中間水平桿上，油囊17內(nèi)部裝有絕緣油，應(yīng)力片16、信號放大器14置于油囊17中。油囊上設(shè)置耐壓電器插件15,耐壓電器插件15連接水密電纜6，水密電纜6的另一端穿過試驗(yàn)艙艙蓋連接數(shù)據(jù)采集處理單元12。油囊17內(nèi)應(yīng)力片16的信號輸出線與信號放大器14連接，信號放大器14的輸出線與油囊17上的耐壓電器插件15連接。形變傳感器4通過應(yīng)力片16感應(yīng)載物托盤2上放置試驗(yàn)樣品時(shí)彈性托架3的受力形變，應(yīng)力片16的感應(yīng)信號由信號放大器14放大后經(jīng)連接油囊17上的耐壓電器插件15的水密電纜6輸出。水密電纜6輸出信號作為形變傳感器輸出信號，傳遞給設(shè)置在試驗(yàn)艙1外的數(shù)據(jù)采集處理單元12。

輔稱量單元包括彈性托架10、砝碼托盤9、稱量砝碼8、形變傳感器11。輔稱量單元的彈性托架10與主稱量單元的彈性托架3結(jié)構(gòu)相同,呈“ㄣ”型結(jié)構(gòu)，向上豎直桿的上端固定砝碼托盤9，砝碼托盤9上放置稱量砝碼8，向下豎直桿的下端固定在試驗(yàn)艙1的底托5上，中間水平桿中心段設(shè)置形變傳感器11。輔稱量單元的形變傳感器11感應(yīng)砝碼托盤9上放置稱量砝碼8時(shí)彈性托架10的受力形變信號。輔稱量單元的形變傳感器11與主稱量單元的形變傳感器4結(jié)構(gòu)相同,包括應(yīng)力片、信號放大器、油囊和水密電纜。形變傳感器11通過應(yīng)力片感應(yīng)砝碼托盤9上放置稱量砝碼8時(shí)彈性托架10的受力形變，形變傳感器11的輸出信號傳遞給設(shè)置在試驗(yàn)艙1外的數(shù)據(jù)采集處理單元12。

加壓泵13由數(shù)據(jù)采集處理單元12控制，用于向試驗(yàn)艙1內(nèi)加水加壓。壓力傳感器7測量試驗(yàn)艙1內(nèi)加水加壓過程中的水壓，并傳遞給數(shù)據(jù)采集處理單元12。

本發(fā)明涉及的深水耐壓稱量裝置由輔稱量單元測量試驗(yàn)艙內(nèi)加壓時(shí)稱量砝碼的稱量變化，由主稱量單元測量試驗(yàn)艙內(nèi)載物托盤上試驗(yàn)樣品的稱量變化，由數(shù)據(jù)采集處理單元計(jì)算隨試驗(yàn)艙內(nèi)部壓力增大而增大的試驗(yàn)艙內(nèi)部水體的密度以及試驗(yàn)過程中試驗(yàn)艙內(nèi)試驗(yàn)樣品出現(xiàn)的滲漏量和體積收縮量，進(jìn)而判斷試驗(yàn)樣品是否滿足設(shè)計(jì)要求。