[发明专利]双对称活塞式水深测量传感器和水下压力的测量方法

说明书

本发明公开了双对称活塞式水深测量传感器和水下压力的测量方法，传感器包括主缸体，主缸体内通过两个隔板分隔为三个腔体，三个腔体从上往下依次为第一、第二和第三腔体，第一腔体和第三腔体之间通过连接管相连通，第二腔体内设置有主活塞，主活塞将第二腔体分隔为两个独立的上腔体和下腔体，上腔体和下腔体内分别填充有液体介质，上腔体一侧连接有压力敏感元件，上腔体与压力敏感元件的内部相连通，下腔体一侧连接有压力平衡装置，通过压力平衡装置使上腔体和下腔体内的压力平衡；主活塞中部设有活塞杆，活塞杆的上下两端分别伸入第一腔体和第三腔体内。本发明可以用于深海环境下的水深测量及微小水深变化的测量，功耗小，可长时间在水下作业。

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其是一种双对称活塞式水深测量传感器和水下压力的测量方法。

背景技术

海洋深度的测量，通过测量所在深度的压力来获得，压力的测量在海洋探测中有广泛的应用，如水下机器人的作业时的深度定位与测量、海上石油平台的调整、海底地震预测等方面。在海洋中测量海洋水深及水深的微小波动，即需要在一个大压力环境下测量压力的微小波动的压力。为达到这一目标，常规的做法就是在保障大量程的基础上提高传感器的测量精度，这对常规压力传感器的设计来说是一对矛盾。专利CN2203450Y利用差压传感器的一侧连有装有延迟介质的管道，来测量大静压下的微小压力变化，但对于外部压力变化较为缓慢的场合，无法有效测量出微小压力的波动，因此不太适用于深海水深及水深的微小波动的测量；专利CN102519544B方法随着水深的增加，活塞承受的轴向力逐渐增大，进一步导致传动机构轴向推力变大，进一步导致电机的功耗较大，不利于传感器在深海下的长时间作业和维护。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种双对称活塞式水深测量传感器和水下压力的测量方法，以实现深海中水深及水深微小波动的测量，同时可以长时间作业的传感器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

双对称活塞式水深测量传感器，包括一个主缸体，所述主缸体内通过两个隔板将主缸体内腔分隔为独立的三个腔体，三个腔体从上往下依次为第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体和第三腔体之间通过一个连接管相连通，所述第二腔体内设置有主活塞，所述主活塞将第二腔体分隔为两个独立的上腔体和下腔体，所述上腔体和下腔体内分别填充有液体介质，所述上腔体一侧连接有一个压力敏感元件，所述上腔体与所述压力敏感元件的内部相连通，所述下腔体一侧连接有压力平衡装置，通过所述压力平衡装置使上腔体和下腔体内的压力平衡；所述主活塞中部设置有一个活塞杆，所述活塞杆的上下两端分别伸入第一腔体和第三腔体内，所述活塞杆的上段和下段分别通过上下两个隔板来进行密封与导向，所述第三腔体内设置有一个驱动所述主活塞的活塞杆上下移动的驱动机构。

进一步的，所述驱动机构包括括减速电机、丝杆、螺母，所述减速电机安装在位于第三腔体内的电机安装板上，所述减速电机的输出轴竖直向上延伸并固定连接有丝杆，所述丝杆外螺纹套装有螺母，所述螺母的上端与主活塞的活塞杆的下端固定连接，通过减速电机带动丝杆旋转，进而带动螺母和主活塞的活塞杆上下移动，从而带动主活塞上下移动。

进一步的，所述第三腔体内从上往下依次固定设置有对螺母进行竖向导向的螺母导向板、防止螺母旋转的导轨。

进一步的，所述导轨中心开有一个沿竖直方向延伸的中心孔，所述导轨的中心孔内壁沿周向开有多个导向凹槽，每个导向凹槽沿竖直方向延伸，所述螺母的下端外侧设有向外凸出的多个导向凸键，多个导向凸键与多个导向凹槽一一对应的滑动配合。

进一步的，所述的压力平衡装置包括第一次缸体、次活塞、压缩弹簧、次端盖，所述次活塞将次缸体内腔分隔为第四腔体和第五腔体，所述第四腔体与所述下腔体相连通，所述第五腔体与外界连通，所述次端盖设置在第五腔体外端，所述压缩弹簧设置在第五腔体内，且所述压缩弹簧一端抵压在次活塞上、另一端抵压在次缸体的次端盖上。