防水型水下摩擦疊焊脈沖檢測(cè)信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及脈沖電信號(hào)檢測(cè)電路，尤其涉及一種防水型水下摩擦疊焊脈沖檢測(cè)信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]摩擦疊焊是摩擦焊的一種，既能用于海底管道維修，也能用于海洋平臺(tái)的修復(fù)，對(duì)水深條件變化敏感性較小，易于發(fā)展成為深水應(yīng)用所要求的無(wú)潛水員式全自動(dòng)作業(yè)系統(tǒng)。因而，目前水下摩擦疊焊技術(shù)已成為水下焊接技術(shù)發(fā)展的前沿。水下摩擦疊焊系統(tǒng)包括:水上部分和水下部分，其中，水下部分主要是焊接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如:主軸頭、機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等；水上部分主要由動(dòng)力源、電氣控制系統(tǒng)等組成。這樣一來(lái)，要想將摩擦疊焊用于水下，其水下機(jī)電系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)必然面臨兩個(gè)需要解決的問(wèn)題:一是電信號(hào)檢測(cè)與傳輸?shù)姆浪畣?wèn)題；另一是長(zhǎng)距離傳輸?shù)淖杩古c噪聲干擾問(wèn)題。首先是防水問(wèn)題:控制系統(tǒng)通過(guò)水下部分設(shè)備安裝的傳感器檢測(cè)主軸轉(zhuǎn)速、位移等信號(hào)，信號(hào)傳輸一般以電信號(hào)方式傳輸，考慮到海水或類似水域的水質(zhì)不絕緣，信號(hào)傳輸線路不得有暴露在水中的情況，信號(hào)檢測(cè)與傳輸必須有防水措施。另一個(gè)是長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題:執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作業(yè)位置可能處于較大水深，這樣，就需要較長(zhǎng)的信號(hào)線，必須考慮阻抗和噪聲干擾的影響，尤其是轉(zhuǎn)速信號(hào)往往是脈沖信號(hào)，脈沖波形會(huì)因此被干擾和發(fā)生畸變。本實(shí)用新型正是在這種情況下提出的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種防水型水下摩擦疊焊脈沖檢測(cè)信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸裝置，其利用機(jī)械密封措施達(dá)到防水功能，不僅解決了水下封閉空間和開(kāi)放空間脈沖信號(hào)檢測(cè)及長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題，而且，還能夠直接安裝到線路板上，經(jīng)整形被控制系統(tǒng)利用進(jìn)行顯示與控制，有效地抑制了噪聲干擾。高效地完成摩擦疊焊設(shè)備水下機(jī)電系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種防水型水下摩擦疊焊脈沖檢測(cè)信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸裝置，其特征在于:包括:水上作業(yè)部分、與水上作業(yè)部分連接的水下作業(yè)部分，其中，水下作業(yè)部分設(shè)有:用于檢測(cè)接近開(kāi)關(guān)、編碼器輸出脈沖信號(hào)的傳感器、用以產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)與傳感器相連的調(diào)理電路；水上作業(yè)部分設(shè)有；通過(guò)長(zhǎng)電纜依次與調(diào)理電路相連的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、波形整形電路、控制電路；且該傳感器和調(diào)理電路置于一個(gè)密封結(jié)構(gòu)中。
[0006]所述傳感器為:具有磁隙接近開(kāi)關(guān)、磁編碼器的傳感器、磁信號(hào)傳感器、光電式傳感器或機(jī)電式傳感器。
[0007]所述密封結(jié)構(gòu)包括:一 U型基座、安裝在U型基座內(nèi)的密封膠圈；密封結(jié)構(gòu)的引出線或引出電纜應(yīng)具備數(shù)層外膠皮保護(hù)層、不銹鋼金屬鎧甲保護(hù)層；密封結(jié)構(gòu)引出線或引出電纜出口的密封方式包括:較細(xì)的引出線出口采用防水密封膠密封；較粗的引出電纜出口采用機(jī)械裝置密封。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型由于采用上述技術(shù)方案，其利用機(jī)械密封措施達(dá)到防水功能，不僅解決了水下封閉空間和開(kāi)放空間脈沖信號(hào)檢測(cè)及長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題，而且，還能夠直接安裝到線路板上，經(jīng)整形被控制系統(tǒng)利用進(jìn)行顯示與控制，有效地抑制了噪聲干擾。高效地完成摩擦疊焊設(shè)備水下機(jī)電系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為本實(shí)用新型密封裝置示意圖。
[0011]圖3為本實(shí)用新型電路實(shí)施示意圖。
[0012]圖中主要標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0013]1.基座、2.密封膠圈、3.螺釘、4.引出電纜。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1 一圖3所示，本實(shí)用新型包括:水上作業(yè)部分和水下作業(yè)部分，兩部分通過(guò)長(zhǎng)電纜連接在一起，其中，水下作業(yè)部分設(shè)有:用于檢測(cè)接近開(kāi)關(guān)、編碼器等輸出脈沖信號(hào)的傳感器、用以產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)與傳感器相連的調(diào)理電路；水上作業(yè)部分設(shè)有；通過(guò)長(zhǎng)電纜依次與調(diào)理電路相連的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、波形整形電路、控制電路。
[0015]上述水上作業(yè)部分和水下作業(yè)部分是通過(guò)長(zhǎng)電纜傳遞能量和脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸。其中，長(zhǎng)電纜包括:電源線和信號(hào)線。根據(jù)不同情況，傳輸距離可達(dá)60米以上。
[0016]上述傳感器的選擇:
[0017](1)要考慮兩種情況:一種是傳感器工作在開(kāi)放空間，與水直接接觸；傳感器應(yīng)選用以磁場(chǎng)信號(hào)為主要特征的器件，如磁隙接近開(kāi)關(guān)、磁編碼器等；因?yàn)?，這類傳感器所利用的磁場(chǎng)信號(hào)無(wú)論在水介質(zhì)還是空氣介質(zhì)或真空介質(zhì)中傳輸，差別不大，受水質(zhì)或介質(zhì)影響很小(水中含較多磁性材料的情況除外)。另一種是:傳感器工作在封閉空間，如主軸內(nèi)部，不與水直接接觸；傳感器既可以選擇磁信號(hào)傳感器，也可以選用光電式傳感器或機(jī)電式傳感器，與在陸地使用類似。
[0018](2)防水措施
[0019]如圖2所示，工作于水下的傳感器和調(diào)理電路應(yīng)置于一個(gè)密封結(jié)構(gòu)中，其引出線或引出電纜出口的密封采用兩種方法:較細(xì)的引出線出口采用防水密封膠密封，較粗的引出電纜4出口采用機(jī)械裝置密封。密封用機(jī)械裝置有多種，本實(shí)施例包括:一 U型基座1、采用螺釘3連接方式安裝在U型基座1內(nèi)的密封膠圈2。
[0020]所有引出線或引出電纜應(yīng)具備至少一層外膠皮保護(hù)層，并保證其具備一定的強(qiáng)度，不易破損；根據(jù)水深和環(huán)境條件，引出線或引出電纜也可增加采用數(shù)層膠皮等軟質(zhì)保護(hù)層，直至采用不銹鋼金屬鎧甲保護(hù)層，增強(qiáng)對(duì)電纜保護(hù)，提高線纜的強(qiáng)度。
[0021](3)脈沖信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸
[0022]較長(zhǎng)的導(dǎo)線會(huì)導(dǎo)致引線電感和導(dǎo)線電阻較大，脈沖波形會(huì)發(fā)生畸變與衰減，影響信號(hào)傳輸；導(dǎo)線較長(zhǎng)也增加了信號(hào)噪聲發(fā)生的可能性。因此，信號(hào)傳輸采用強(qiáng)脈沖信號(hào)方式進(jìn)行，降低噪聲；再對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形，保證脈沖信號(hào)的品質(zhì)。
[0023]具體來(lái)說(shuō)，在調(diào)理電路輸出端，可采用推挽式或集電極開(kāi)路輸出方式，其工作電壓要在5?30V(或不超過(guò)± 15V)范圍內(nèi)，具備工作電流達(dá)到20mA或(±10mA)的能力。如果傳感器內(nèi)部的調(diào)理電路達(dá)不到上述能力，應(yīng)設(shè)計(jì)連接附加的外部調(diào)理電路，以達(dá)到上述能力，由附加的外部調(diào)理電路把傳感器信號(hào)輸出到信號(hào)傳輸電纜；這樣一來(lái)，附加的外部調(diào)理電路也必須處理引出線的防水密封問(wèn)題，措施同上。
[0024]信號(hào)傳輸電纜傳送的信號(hào)到達(dá)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路工作電壓要在5?30V范圍內(nèi)，也要具備工作電流達(dá)到20mA以上的能力，其輸入信號(hào)采用電流驅(qū)動(dòng)的方式，其輸出信號(hào)再經(jīng)整形電路進(jìn)一步過(guò)濾噪聲，規(guī)整脈沖波形，用于控制電路。
[0025]上述供電電纜和信號(hào)傳輸電纜可以適當(dāng)集成到一個(gè)電纜中。
[0026]本實(shí)用新型的工作原理
[0027]如圖3所示，傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)由調(diào)理電路輸出，可采用推挽式或集電極(或漏極)開(kāi)路輸出方式，經(jīng)由信號(hào)傳輸電纜傳遞，在脈沖信號(hào)高、低電平時(shí)，在傳輸電纜中的信號(hào)都較強(qiáng)，經(jīng)傳輸衰減后仍保持一定強(qiáng)度；為抑制噪聲干擾，在開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的輸入端應(yīng)有濾波措施。其中，R1和C1起到低通濾波的功能；采用雙電源(如用±12V)供電時(shí)，高、低電平的脈沖信號(hào)傳輸是借助較強(qiáng)的+10mA/-10mA電流信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸轉(zhuǎn)換，具有很強(qiáng)的抗干擾和抗傳輸衰減的能力。若采用單電源(如+24V)供電，則長(zhǎng)距離脈沖傳輸高、低電平對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)為+20mA/+10mA。
[0028]開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路:以N1為核心構(gòu)成，采用反相器結(jié)構(gòu)，其輸出脈沖信號(hào)可再次進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)經(jīng)整形電路處理輸出。整形電路:以N2為核心構(gòu)成；實(shí)質(zhì)是一個(gè)比較電路，可設(shè)置較高的比較門檻值，再次過(guò)濾噪聲信號(hào)，同時(shí)使輸出脈沖波形更加規(guī)整。
[0029]上述傳感器、調(diào)理電路、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、波形整形電路、控制電路為現(xiàn)有技術(shù)，未作說(shuō)明的技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，故不再贅述。
[0030]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種防水型水下摩擦疊焊脈沖檢測(cè)信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸裝置，其特征在于:包括:水上作業(yè)部分、與水上作業(yè)部分連接的水下作業(yè)部分，其中，水下作業(yè)部分設(shè)有:用于檢測(cè)接近開(kāi)關(guān)、編碼器輸出脈沖信號(hào)的傳感器、用以產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)與傳感器相連的調(diào)理電路；水上作業(yè)部分設(shè)有；通過(guò)長(zhǎng)電纜依次與調(diào)理電路相連的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、波形整形電路、控制電路；且該傳感器和調(diào)理電路置于一個(gè)密封結(jié)構(gòu)中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水型水下摩擦疊焊脈沖檢測(cè)信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸裝置，其特征在于:所述傳感器為:具有磁隙接近開(kāi)關(guān)、磁編碼器的傳感器、磁信號(hào)傳感器、光電式傳感器或機(jī)電式傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防水型水下摩擦疊焊脈沖檢測(cè)信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸裝置，其特征在于:所述密封結(jié)構(gòu)包括:一 U型基座、安裝在U型基座內(nèi)的密封膠圈；密封結(jié)構(gòu)的引出線或引出電纜應(yīng)具備數(shù)層外膠皮保護(hù)層、不銹鋼金屬鎧甲保護(hù)層；密封結(jié)構(gòu)引出線或引出電纜出口的密封方式包括:較細(xì)的引出線出口采用防水密封膠密封；較粗的引出電纜出口采用機(jī)械裝置密封。
【專利摘要】一種防水型水下摩擦疊焊脈沖檢測(cè)信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸裝置，包括：水上作業(yè)部分、與水上作業(yè)部分連接的水下作業(yè)部分，其中，水下作業(yè)部分設(shè)有：用于檢測(cè)接近開(kāi)關(guān)、編碼器輸出脈沖信號(hào)的傳感器、用以產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)與傳感器相連的調(diào)理電路；水上作業(yè)部分設(shè)有；通過(guò)長(zhǎng)電纜依次與調(diào)理電路相連的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、波形整形電路、控制電路；且該傳感器和調(diào)理電路置于一個(gè)密封結(jié)構(gòu)中。本實(shí)用新型利用機(jī)械密封措施達(dá)到防水功能，不僅解決了水下封閉空間和開(kāi)放空間脈沖信號(hào)檢測(cè)及長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題，而且，還能夠直接安裝到線路板上，經(jīng)整形被控制系統(tǒng)利用進(jìn)行顯示與控制，有效地抑制了噪聲干擾。高效地完成摩擦疊焊設(shè)備水下機(jī)電系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)。
【IPC分類】B23K20/12, B23K20/26
【公開(kāi)號(hào)】CN204954160
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520668012
【發(fā)明人】宋國(guó)祥, 楊帆, 曹軍, 于春濤, 張大偉, 羅超, 張定國(guó), 劉凱, 楊立軍, 田麗峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司, 天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日