[发明专利]一种应用于涡致水体运动监测的传感器装置

说明书

本发明属于涡致水体运动监测技术领域，尤其涉及一种应用于涡致水体运动监测的传感器装置。一种应用于涡致水体运动监测的传感器装置，包括中间设有安装腔的柔性外套体，设于安装腔内部的芯杆、设置于芯杆上的第一应变片组；芯杆下从柔性外套体的底部伸入安装腔中，芯杆的表面设有多个第一凹槽，第一凹槽呈环形阵列绕芯杆轴线设置，第一凹槽沿芯杆长度向两侧穿出芯杆两端，每个第一凹槽内设置有第一应变片组；还包括安装座。本发明通过利用分布式应变片的设计测量水体运动激励下触须整体形变，相对于传统设计，可以获得更为丰富的水体运动信息，从而方便后端信号处理单元的分析和识别。

技术领域

本发明属于涡致水体运动监测技术领域，尤其涉及一种应用于涡致水体运动监测的传感器装置。

背景技术

在海洋哺乳动物当中，海豹可以利用其触须的高灵敏性，通过感受运动物体遗留在水中的“涡旋”，获得由其他水中物体运动产生的水动力信息如物体的形状、速度和方向，并据此进行导航和捕食。如何模仿海豹触须对水体运动的探测能力进行相关传感器系统的试验和开发正成为学术界和工程界的热点。当前，国内外研究机构提出了一些应用于水体运动探测的触须传感器设计方案，这些方案通常利用压电传感器、电容传感器等多种类型传感单元获取在水体运动激励下触须根部的位移和形变信号。然而，这些已有设计方案尚未考虑水体运动激励下触须除了根部以外其他部分的空间位移和形变，导致无法充分获取触须整体的位移和形变信息，不利于对涡致水体运动的更为准确和可靠的探测和识别。

发明内容

本发明创造的目的在于，本发明通过设计分布式传感单元测量水体运动激励下触须整体的位移和形变信息，可以获得更为丰富的水体运动表征信号，为成功准确实现涡致水体运动的探测识别提供新的方案。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

一种应用于涡致水体运动监测的传感器装置，包括中间设有安装腔的柔性外套体1，设于安装腔内部的芯杆3、设置于芯杆3上的第一应变片组4；

柔性外套体1的顶部设有连通至安装腔的第一螺孔6；

芯杆3下从柔性外套体1的底部伸入安装腔中，芯杆3的顶部设有与第一螺孔6相对的第二螺孔5，第一螺孔6和第二螺孔5中设有连接螺栓；

芯杆3的表面设有多个第一凹槽8，第一凹槽8呈环形阵列绕芯杆3轴线设置，第一凹槽沿芯杆3长度向两侧穿出芯杆3两端，每个第一凹槽8内设置有第一应变片组；

第一应变片组4至少包括靠近芯杆3顶部、芯杆3底部以及芯杆3中部的三个应变方向与芯杆3轴向相同的第一应变片；

还包括安装座2，安装座2上设有用于连接固定柔性外套体1的安装孔2a，安装座2与柔性外套体1的连接面通过防水胶密封，第一螺孔6与连接螺栓之间通过防水胶密封。

对前述应用于涡致水体运动监测的传感器装置的进一步改进，柔性外套体1的截面由尺寸连续变化圆构成，其剖面边缘为对称的波浪形；

对前述应用于涡致水体运动监测的传感器装置的进一步改进，安装座2与芯杆3一体结构。

对前述应用于涡致水体运动监测的传感器装置的进一步改进，芯杆3的截面为圆形或等边多边形。

对前述应用于涡致水体运动监测的传感器装置的进一步改进，第一应变片上的导线从第一凹槽8底部向芯杆3底部延伸并从安装孔2a中穿出安装座2。

对前述应用于涡致水体运动监测的传感器装置的进一步改进，还包括设置在第一凹槽8之间的多个第二凹槽8a，第二凹槽8a内设置有第二应变片。

对前述应用于涡致水体运动监测的传感器装置的进一步改进，柔性外套体1采用柔性材料制作，柔性外套体1与芯杆3同轴设置，芯杆3采用柔性材料制作，芯杆3的柔性不低于柔性外套体1的柔性。