[实用新型]一种用于监测海洋立管振动的摩擦发电传感器

说明书

本实用新型涉及海洋工程装备领域，更具体地，涉及一种用于监测海洋立管振动的摩擦发电传感器，包括外壳，外壳内相对的两侧安装有第一电极板和第二电极板；第一电极板与第二电极板之间设置有表面为介电薄膜的谐振板；谐振板通过第一弹性件与第一电极板连接，谐振板通过第二弹性件与第二电极板连接；谐振板通过压缩第一弹性件和第二弹性件在外壳内活动。利用谐振板和电极板的摩擦发电得出的电压值计算出所测立管的实际振幅，能够及时检测立管的振动；不需再搭载辅助电源，减少传感器的部件，降低传感器的体积和重量，避免了对立管的稳定性产生影响。

技术领域

本实用新型涉及船体清洗设备领域，更具体地，涉及一种用于监测海洋立管振动的摩擦发电传感器。

背景技术

随着人类对能源需求的急剧增大，陆地资源的迅速消耗使人类开始将目光转向海洋资源的开发。目前海洋资源的开发主要是石油和天然气，而开采技术一般是通过钻井将石油和天然气从海底通过立管输送到平台进行加工和储存。

立管作为唯一的输送通道，在海洋资源的开发中起着重要的作用。由于海洋环境的复杂性，为了防止在开采过程中发生重大的泄露事故，立管在海洋中的应力变形和振动都需要进行实时的监测，因此在立管上安装一定数量的各类传感器进行立管的运动监测。而对于这些分布在管道上的传感器，均需要电力的支持才可以正常工作。电池使用一段时间便要进行更换，这大大增加了立管监测的成本。如果使用电缆进行供电无疑又使整个监测系统变得繁琐，并且增加了监测的不稳定性。

申请号为“CN201510381858.1”的专利文件公开了一种摆锤式海洋立管涡激振动自发电监测装置，通过在立管上安装一个自发电的监测装置，在立管发生振动的同时能够产生电力，并将电力供给传感器，使得传感器的电力能够自给自足。但是，当立管较长时间不发生振动，传感器在没有电力支持的情况下停止检测，而在立管再次发生振动的时候，装置重新发电，但重新启动的传感器没办法及时检测立管的振动，而且重新发电的初始电力也存在不足以启动传感器的风险。同时自发电监测装置既包含了发电的组件，也包含了用于检测的传感器，导致装置的体积较大，也容易对立管的稳定造成影响。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术中自发电监测装置供电不及时或传感器检测不及时的问题，提供一种用于监测海洋立管振动的摩擦发电传感器，将立管的振动转换为谐振的电信号，通过电信号直接算出立管的振幅和频率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于监测海洋立管振动的摩擦发电传感器，包括外壳，所述外壳内相对的两侧安装有第一电极板和第二电极板；所述第一电极板与所述第二电极板之间设置有表面为介电薄膜的谐振板；所述谐振板通过第一弹性件与所述第一电极板连接，所述谐振板通过第二弹性件与所述第二电极板连接；所述谐振板通过压缩所述第一弹性件或所述第二弹性件在所述外壳内活动。

将自供能传感器安装于海洋立管之上，外壳的轴心线与所述立管的轴心线垂直。第一电极板、第二电极板和谐振板连接外部检测电路。当立管无振动时，谐振板不会发生振动，谐振板与电极之间不会发生接触产生感应电荷；而当立管振动时，外壳会随着立管振动，谐振板由于惯性的原因会压缩第一弹性件或第二弹性件而在外壳内活动，而当振动幅度达到所设置幅度时，谐振板与电极板之间发生接触。在谐振板与电极板接触时，附于其上的介电薄膜与电极板上的电极就会有摩擦接触，由于两种不同材质具有不同的电极序，所以在两者的表面就会分别带上正电荷和负电荷。当两板分开时，左右两电极板之间产生感应电势差，发生电荷的转移，这时连接在两电极上的外电路中产生电流和电压，谐振板通过压缩弹性件和在弹性件的弹力作用下，在第一电极板和第二电极板之间运动，产生了不同流向的电流，使得外部检测电路检测出谐振电信号。

由于谐振原理，谐振板的振动幅度反应了立管的振动幅度，同时由于谐振板振动幅度的不同会产生不同的电信号，根据电信号的不同就可以计算出海洋立管的振幅情况。