[发明专利]一种水下压力传感器定位装置及水下爆破压力监测方法

说明书

技术领域

本发明属于水中冲击波测量技术领域，具体涉及一种水下压力传感器定位装置及水下爆破压力监测方法。

背景技术

水下爆炸广泛地应用于民用建设，如新建港口、桥梁、水工建筑物的岩石基础爆破开挖、港口整治等。压力是水下爆炸测量的重要参数，是反映水工建筑物、船舰遭受水中爆炸时所受的外载荷的重要数据。水下爆炸压力测量从测点所属的位置来划分主要包括自由场压力测量和结构物表面压力测量。自由场压力测量按测点距药包的距离分为中远场及近场，近场测量相对于中远场而言属于高压快速测量，传感器技术还不够完善。而结构物表面压力测量影响因素复杂，相应的传感器技术尚处于探索阶段。

美国PCB公司生产的138系列传感器属于自由场压力传感器，其特点是具有良好的密闭性，且为体积敏感性，对安装方向没有要求，目前被众多国家和机构所广泛应用于水下爆炸压力测试中。但其最大的缺点是价格昂贵，若大规模的使用则会产生很高的成本。目前除了PCB公司138系列外，英国公司DRA生产的AWETR2-5000以及美国NSWC公司生产的NOL系列等也同样存在成本太高的问题。

为了解决使用上述PCB公司的138系列等体积敏感性自由场压力传感器用于水下冲击波测量时成本过高、不便于大规模使用的问题，可以采用目前国内生产的某些传感器来代替，如TS2205传感器。这类传感器价格便宜，测量精度能满足测试需要，但由于此类传感器为非体积敏感性，不适用于自由场压力测量，测量时信号只能单向输入，安装时需使压力冲击波正对测量探头才能得到准确测量结果，故此类压力传感器的水下安装及定位便成为解决这一问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有水中冲击波测量传感器安装技术的不足，提出一种结构设计简单合理、便于操作的压力传感器的水下定位装置及其使用方法，解决了目前水中冲击波测量成本过高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种水下压力传感器定位装置，其特征在于：包括柱体、设于柱体下端的配重、设于柱体侧面的翼型固定架、以及用于固定安装压力传感器的圆筒，所述柱体上端通过固定线与浮于水面的浮标相连，所述圆筒设于翼型固定架上，圆筒的轴线与柱体轴线方向垂直，所述柱体侧面其他方向设有多个与牵引线相连的翼型牵引架，所述圆筒通过牵引线拉动翼型牵引架来改变方向。

作为改进，所述柱体轴心处设有加强杆，所述加强杆采用强度高和硬度大的金属材料制成，所述固定线和配重分别与加强杆上下端相连。

作为改进，所述配重和加强杆下端可拆卸相连，所述加强杆上端和固定线通过上圆环相连，所述压力传感器的数据传输电缆也通过上圆环固定，所述翼型固定架和翼型牵引架均与柱体侧面可拆卸相连。

作为改进，所述加强杆通过设于其下端的下圆环与配重可拆卸相连，所述翼型固定架和翼型牵引架均与柱体侧面通过卡环装置可拆卸的相连，所述卡环装置包括设于柱体侧面的卡口和与卡口相配合的卡环，所述卡环设于翼型固定架和翼型牵引架的两端。

作为改进，所述柱体、翼型固定架和翼型牵引架的密度均比水的密度大，所述柱体直径为1-10cm，高度为5-30cm。

作为改进，所述翼型牵引架有2-8个。

一种水下爆破压力监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、按照上述结构，根据实际需要，选择合适数量的翼型牵引架，组装好水下压力传感器定位装置，将压力传感器固定安装在圆筒内，使压力传感器的测量探头朝外露出圆筒；

步骤二、在需要监测水下爆破压力的水域布置浮标，将步骤一中组装好的压力传感器定位装置通过固定线与浮标相连，根据压力监测点的深度选择合适大小的配重，通过固定线调整好水下压力传感器定位装置的深度；

步骤三、将步骤二中不同监测点的传感器定位装置通过牵引线固定相连，将牵引线与翼型牵引架相连，通过牵引线拉动翼型牵引架来旋转柱体，从而使压力传感器的测量探头对准爆源；

步骤四、将压力传感器的数据传输电缆连接到数据采集仪，即可进行水下爆破压力的监测试验，试验结束后，将所述压力传感器定位装置拉出水面，拆卸回收。

本发明有益效果是：

1、解决了使用某些价格便宜的单向输入的非自由场传感器代替国外PCB138系列等体积敏感的自由场传感器用于水下爆炸冲击波测量时的安装问题，在保证测试结果准确可靠的同时，大大节约了测量成本。此装置结构设计简单合理，使用方便，测量效率高。