一種海洋重力儀的自動保護系統技術方案

本發明專利技術公開了一種海洋重力儀的自動保護系統，該系統包括預警模塊和主動保護模塊；所述預警模塊包括主動式紅外預警發射器一、紅外預警接收器一和主動式紅外預警發射器二、紅外預警接收器二；所述主動保護模塊包括分別固定于海洋重力儀框架上的、且處于相對位置的空氣阻尼機械臂一和空氣阻尼機械臂二。本發明專利技術利用預警模塊和主動保護模塊對重力儀的核心部件重力傳感器形成全方位的保護。該系統可以有效的應對重力測量過程中的突發情況，做到提前預警和及時保護，彌補了人工值班時反應不及時的缺陷，延長儀器使用壽命，大大降低了經濟損失。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種海洋重力測量輔助設備，具體涉及一種海洋重力儀的自動保護系統。
技術介紹
海洋重力儀是安裝在艦船上或潛水艇內使用的重力儀。船舶在海洋中勻速直線航行條件下，連續地進行重力測量，由于儀器安放在運動的船體上，受到垂直加速度和水平加速度以及基座傾斜的影響很大。海洋重力儀屬于大型精密儀器，為了保證重力傳感器始終保持豎直狀態并適應海上搖擺的工作環境，其傳感器安裝在一個可以自動平衡的萬向調節吊桶內。海洋重力儀靠縱向和橫向的光纖陀螺來感知外界運動環境的變化，并將變化的運動信號傳給各自的加速度計，加速度計把運動信號轉化成電信號傳給兩個步進馬達做出相應補償，使重力傳感器保持豎直狀態。海洋重力儀可以在船舶橫搖25度和縱搖22度的范圍內正常工作，在測量過程中如果突遇惡劣海況，在船舶橫搖超過25度和縱搖超過22度的范圍時，會導致萬向調節吊桶的偏移量超過額定限度，進而造成重力傳感器與重力儀框架發生碰撞，造成儀器核心部件損傷。另外，一旦發生碰撞，力矩馬達為使儀器盡快恢復豎直狀態，產生的大扭矩電信號容易使得儀器過度糾正，從而對儀器產生二次損害。海洋重力儀屬于大型精密海洋調查儀器，運輸的劇烈顛簸和使用的過程中碰撞都會導致測量結果的偏差和傳感器的損壞。重力傳感器一旦損壞，必須返回進口國廠家進行維修，維修時需要重新對重力傳感器的核心部件零長彈簧進行重新標定，其過程和費用堪比一臺新的重力儀。可見，對海洋重力儀的全方位保護非常重要。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種海洋重力儀自動保護系統，用以保證在惡劣海況和自身軟件故障等突發情況下重力儀免受損害。本專利技術具體為能夠使得海洋重力儀在測量過程中遭遇惡劣海況和軟件故障的情況下能及時自我保護，并提前預警和及時關機避免造成儀器損壞的自動保護系統。為達到上述目的，本專利技術所采取的具體技術方案為：一種海洋重力儀的自動保護系統，該系統包括預警模塊和主動保護模塊；所述預警模塊包括分別設于海洋重力儀框架四個內面上的主動式紅外預警發射器一、紅外預警接收器一和主動式紅外預警發射器二、紅外預警接收器二，且所述主動式紅外預警發射器一和紅外預警接收器一處于平行相對位置，主動式紅外預警發射器一發射的紅外線被紅外預警接收器一接收，所述主動式紅外預警發射器二和紅外預警接收器二處于平行相對位置，主動式紅外預警發射器二發射的紅外線被紅外預警接收器二接收，所述主動式紅外預警發射器一和主動式紅外預警發射器二均能夠發射相互平行的一級紅外線和二級紅外線；所述主動保護模塊包括分別固定于海洋重力儀框架上的、且處于相對位置的空氣阻尼機械臂一和空氣阻尼機械臂二，重力傳感器正常工作時，空氣阻尼機械臂一和空氣阻尼機械臂二處于收縮狀態，重力傳感器能夠在橫向或縱向兩個方向自由擺動；當重力傳感器擺動切割二級紅外線時，空氣阻尼機械臂一和空氣阻尼機械臂二分別伸出并對重力傳感器加以固定，使得空氣阻尼機械臂一、空氣阻尼機械臂二和重力傳感器保持相對平衡的狀態。進一步的，所述的紅外預警接收器一還包括一級預警的黃色警示燈、低頻蜂鳴器；所述紅外預警接收器二還包括二級預警的紅色警示燈和高頻蜂鳴器。進一步的，所述的一級紅外線與位于海洋重力儀框架內中心位置的重力傳感器邊緣的水平距離為10厘米，所述二級紅外線與位于海洋重力儀框架內中心位置的重力傳感器邊緣的水平距離為13厘米。進一步的，所述空氣阻尼機械臂一和空氣阻尼機械臂二與重力傳感器連接的部位分別設有軟橡膠墊一和軟橡膠墊二，用于在機械臂與傳感器接觸時起到緩沖保護作用。進一步的，所述自動保護系統與其海洋重力儀均在一個單片機的控制下工作。本專利技術在原有的重力儀框架上加裝主動式紅外預警器和空氣阻尼機械臂，整個系統在一個編程的單片機的控制下工作。船舶小幅度搖擺時，重力傳感器擺動幅度較小，儀器可以正常工作。當重力傳感器橫縱向擺角超過15度，重力傳感器切割一級紅外線，觸發一級警報，接通黃色預警燈和低頻蜂鳴器，提醒值班人員注意，值班人員檢查無異常后可對報警進行手動消除。如果海況持續處于惡劣狀態，應考慮停止數據采集，關閉重力儀。當重力儀傳感器橫縱向擺角超過22度時，切割二級紅外線，觸發二級警報。一旦二級警報觸發，自動保護系統將信號傳遞給單片機，單片機再控制繼電器主動切斷扭力馬達電源，從而切斷內部產生的較強的校正信號對重力傳感器產生沖擊損壞，使其恢復自由擺動狀態，同時繼電器接通空氣阻尼機械臂電路電源，空氣阻尼機械臂緩慢伸出對重力傳感器加以固定，形成自動保護。二級警報主要有紅色警示燈和高頻蜂鳴器組成，警報無法通過人工按鈕消除，必須在確認重力儀系統關機后才會主動消除，此時應該立即停止數據采集工作。本專利技術的優點和有益效果：本專利技術利用預警模塊和主動保護模塊對重力儀的核心部件重力傳感器形成全方位的保護。預警模塊設有兩級紅外線預警，觸發一級警報，可以提醒工作人員注意，在檢查無異常后可對報警進行手動消除，觸發二級警報時，單片機控制繼電器主動切斷扭力馬達電源，從而切斷內部產生的較強的校正信號對重力傳感器產生沖擊損壞，使其恢復自由擺動狀態，同時繼電器接通空氣阻尼機械臂電路電源，空氣阻尼機械臂緩慢伸出對重力傳感器加以固定，形成全方位的自動保護。該系統可以有效的應對重力測量過程中的突發情況，做到提前預警和及時保護，彌補了人工值班時反應不及時的缺陷，延長儀器使用壽命，大大降低了經濟損失。附圖說明圖1本專利技術中預警模塊的俯視結構示意圖。圖2本專利技術中主動保護模塊的俯視結構示意圖。圖3本專利技術的總體立體結構示意圖。其中，1-空氣阻尼機械臂一，2-軟橡膠墊一，3-空氣阻尼機械臂二，4-軟橡膠墊二，5-重力傳感器，6-海洋重力儀框架，7-主動式紅外預警發射器一，8-紅外預警接收器一，9-主動式紅外預警發射器二，10-紅外預警接收器二，11-一級紅外線，12-二級紅外線。具體實施方式以下通過具體實施方式和附圖對本專利技術進一步解釋和說明。如圖1-3所示，一種海洋重力儀的自動保護系統，該系統包括預警模塊和主動保護模塊；所述預警模塊包括分別設于海洋重力儀框架6四個內面上的主動式紅外預警發射器一7、紅外預警接收器一8和主動式紅外預警發射器二9、紅外預警接收器二10，且所述主動式紅外預警發射器一7和紅外預警接收器一8處于平行相對位置，主動式紅外預警發射器一7發射的紅外線被紅外預警接收器一8接收，所述主動式紅外預警發射器二9和紅外預警接收器二10處于平行相對位置，主動式紅外預警發射器二9發射的紅外線被紅外預警接收器二10接收，所述主動式紅外預警發射器一7和主動式紅外預警發射器二9均能夠發射相互平行的一級紅外線和二級紅外線，該一級紅外線11與位于海洋重力儀框架6內中心位置的重力傳感器5邊緣的水平距離為10厘米，二級紅外線12與位于海洋重力儀框架6內中心位置的重力傳感器5邊緣的水平距離為13厘米；所述主動保護模塊包括分別固定于海洋重力儀框架6上的、且處于相對位置的空氣阻尼機械臂一1和空氣阻尼機械臂二3，重力傳感器5正常工作時，空氣阻尼機械臂一1和空氣阻尼機械臂二3處于收縮狀態，重力傳感器5在橫向和縱向兩個方向上可以自由擺動，當觸發二級警報時，空氣阻尼機械臂一1和空氣阻尼機械臂二3分別伸出并對重力傳感器5加以固定，使得空氣阻尼機械臂一1、空氣阻尼機械臂二3和重力傳感器5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種海洋重力儀的自動保護系統，其特征在于，該系統包括預警模塊和主動保護模塊；所述預警模塊包括分別設于海洋重力儀框架（6）四個內面上的主動式紅外預警發射器一（7）、紅外預警接收器一（8）和主動式紅外預警發射器二（9）、紅外預警接收器二（10），且所述主動式紅外預警發射器一（7）和紅外預警接收器一（8）處于平行相對位置，主動式紅外預警發射器一（7）發射的紅外線被紅外預警接收器一（8）接收，所述主動式紅外預警發射器二（9）和紅外預警接收器二（10）處于平行相對位置，主動式紅外預警發射器二（9）發射的紅外線被紅外預警接收器二（10）接收，所述主動式紅外預警發射器一（7）和主動式紅外預警發射器二（9）均能夠發射相互平行的一級紅外線（11）和二級紅外線（12）；所述主動保護模塊包括分別固定于海洋重力儀框架（6）上的、且處于相對位置的空氣阻尼機械臂一（1）和空氣阻尼機械臂二（3），重力傳感器（5）正常工作時，空氣阻尼機械臂一（1）和空氣阻尼機械臂二（3）處于收縮狀態，重力傳感器（5）能夠在橫向或縱向兩個方向自由擺動；當重力傳感器（5）擺動切割二級紅外線（12）時，空氣阻尼機械臂一（1）和空氣阻尼機械臂二（3）分別伸出并對重力傳感器（5）加以固定，使得空氣阻尼機械臂一（1）、空氣阻尼機械臂二（3）和重力傳感器（5）保持相對平衡的狀態。...

【技術特征摘要】
1.一種海洋重力儀的自動保護系統，其特征在于，該系統包括預警模塊和主動保護模塊；所述預警模塊包括分別設于海洋重力儀框架（6）四個內面上的主動式紅外預警發射器一（7）、紅外預警接收器一（8）和主動式紅外預警發射器二（9）、紅外預警接收器二（10），且所述主動式紅外預警發射器一（7）和紅外預警接收器一（8）處于平行相對位置，主動式紅外預警發射器一（7）發射的紅外線被紅外預警接收器一（8）接收，所述主動式紅外預警發射器二（9）和紅外預警接收器二（10）處于平行相對位置，主動式紅外預警發射器二（9）發射的紅外線被紅外預警接收器二（10）接收，所述主動式紅外預警發射器一（7）和主動式紅外預警發射器二（9）均能夠發射相互平行的一級紅外線（11）和二級紅外線（12）；所述主動保護模塊包括分別固定于海洋重力儀框架（6）上的、且處于相對位置的空氣阻尼機械臂一（1）和空氣阻尼機械臂二（3），重力傳感器（5）正常工作時，空氣阻尼機械臂一（1）和空氣阻尼機械臂二（3）處于收縮狀態，重力傳感器（5）能夠在橫向或縱向兩個方向自由擺動；當重力傳感器（5）擺動切割二級紅...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋振杰，黃磊，李延剛，袁志偉，
申請(專利權)人：中國海洋大學，
類型：發明
國別省市：山東;37