[发明专利]一种动压流速复合传感器

说明书

本发明公开一种动压流速复合传感器。该复合传感器包括：双孔式动压传感单元、纤毛式流速传感单元、耐压壳体和信号调理电路；双孔式动压传感单元和纤毛式流速传感单元均嵌在耐压壳体的上表面；纤毛式流速传感单元的纤毛式传感元件向上延伸出耐压壳体的表层；信号调理电路位于耐压壳体内部；双孔式动压传感单元与纤毛式流速传感单元的信号输出端均连接到信号调理电路的信号输入端；双孔式动压传感单元用于测量耐压壳体表面的水流的动压；纤毛式流速传感单元用于测量耐压壳体表面的水流的流速。本发明的动压流速复合传感器，能够实现传感器表面水流的动压和流速的复合检测。

技术领域

本发明涉及水下流场参数测量技术领域，特别是涉及一种动压流速复合传感器。

背景技术

目前水下航行器在航行过程中，在某些特殊场合下需要准确测量航行器周围的流场信息，以实现水下避障、隐身航行等功能。流场参数不仅要实时测量，还需要动压，流速信息的高灵敏度分布式感知，为航行器提供准确的流场信息。因此，水下流场参数的精确检测和传感器的阵列化设计具有重要的实用价值。

侧线是鱼类和水生两栖类所特有的感觉器官，按照其形态不同分为两类：体表侧线及管道侧线。鱼类的侧线器官详见附图1所示。管道侧线位于体侧的皮肤下面，以一系列侧线孔穿过头骨及鳞片，并与外界相通，管内充满粘液，感觉器浸埋在粘液里；体表侧线位于皮肤表面。管道侧线用来测量头尾向的动态压力，体表侧线用来测量背腹向的水流速，侧线器感受周围流场的变化，具有趋流向的定位作用，同时还能测定物体的远近位置。基于此，现有技术中出现大量仿生鱼类侧线的水下流场参数测量传感器。例如胡桥等人发明的一种水下仿生侧线感知阵列(专利公开号CN108362334A)其方案是流速传感器和压强传感器都封装在管道内部，仅能测量管道内部的流速。

发明内容

本发明的目的是提供一种动压流速复合传感器，实现传感器表面水流的动压和流速的复合检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种动压流速复合传感器，包括：双孔式动压传感单元、纤毛式流速传感单元、耐压壳体和信号调理电路；

所述双孔式动压传感单元和所述纤毛式流速传感单元均嵌在所述耐压壳体的上表面；所述纤毛式流速传感单元的纤毛式传感元件向上延伸出所述耐压壳体的表层；所述信号调理电路位于所述耐压壳体内部；

所述双孔式动压传感单元与所述纤毛式流速传感单元的信号输出端均连接到所述信号调理电路的信号输入端；

所述双孔式动压传感单元用于测量所述双孔式动压传感单元耐压壳体表面的水流的动压；所述纤毛式流速传感单元用于测量所述耐压壳体表面的水流的流速。

可选的，所述双孔式动压传感单元的内部开设有水流通道，在所述双孔式动压传感单元的顶部开设有两个孔；所述水流通道的两端分别连接到两个所述孔；在所述水流通道的底部设置有延伸方向与所述水流通道的延伸方向相同的悬臂梁；在所述水流通道的底部开设有凹槽；所述悬臂梁的一端与所述水流通道的底部固定连接，另一端悬空在所述凹槽上；所述悬臂梁的悬空的一端的上表面固定有柱状体；所述悬臂梁的与所述水流通道的底部固定连接的一端的上下两侧固定有第一金属电极；所述第一金属电极通过引线连接到所述信号调理电路；所述第一金属电极用于将所述悬臂梁的应变转换成电信号。

可选的，所述纤毛式流速传感器包括纤毛式传感元件和夹持底座；所述夹持底座嵌入所述耐压壳体；所述纤毛式传感元件沿竖直方向固定在所述夹持底座上且向上延伸出所述耐压壳体的上表面；在所述纤毛式传感元件的根部两侧固定有第二金属电极；所述第二金属电极通过引线连接到所述信号调理电路；所述第二金属电极用于将所述纤毛式传感元件的应变转换成电信号。

可选的，所述纤毛式传感元件为片状结构；两个所述孔之间的连线与所述片状结构的厚度方向相互垂直。

可选的，所述双孔式动压传感单元与所述纤毛式流速传感单元之间的距离大于最小预设间隙。