一种自升式平台波流载荷实验数据采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自升式平台波流载荷实验数据采集装置及方法，其技术方案是，它包括：水池(1)、自升式平台(2)、应力应变片组(3)、三轴振动加速度传感器(4)、声发射传感器组(5)、波高传感器(6)、数据采集设备(7)、数据处理显示设备(8)。本发明专利技术采用同时布置多个传感器布置方式，在一次实验即可得到多组实验结果值，且多个实验结果可以相互验证，在保证实验结果可靠性的基础上极大地减小了实验工作量，可以很好地保证各传感器的同步采集问题，将实验过程中的所有环境数据一次完整的采集下来，大大提高了波流载荷实验数据采集的精度，解决了目前波流载荷实验中实验数据误差大、人力物力浪费等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海洋工程
，特别涉及一种波流载荷数据采集装置及方法。
技术介绍
在海洋工程建设中，海域环境十分恶劣，经常同时受到台风、海浪、海流、海冰、潮汐以及地震等的作用。海上自升式平台的稳定性、环境适应性要求更高，其结构复杂、造价昂贵，外部载荷及结构强度标准很难精确确定。海浪和海流载荷是海上结构物的控制载荷，对工程的造价、安全度及寿命起着非常重要的作用。因此，准确的波流载荷计算和合理的强度评估在自升式平台设计阶段尤为重要。常规波流载荷实验中，主要采用的均是单片式应力应变片采集方法，因受实验过程中的诸多因素影响，导致采集到的实验数据误差较大，且为保证实验要求需进行大量的重复性验证试验，人力物力浪费严重。并且在实验过程中受拖车设备振动，波流耦合下的涡旋释放影响以及其他各类环境噪声的影响，会导致单片式应力应变片采集到的实验数据存在较大的误差。本专利技术提出了一种可准确采集自升式平台波流载荷实验数据的方法，为不同规格的自升式海洋平台波流载荷实验的数据采集提供了方法指导，具有重要的理论意义和工程应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种自升式平台波流载荷实验数据采集装置及方法，提高了波流载荷实验数据采集的精度，解决了目前波流载荷实验中实验数据误差大，人力物力浪费等问题。本专利技术的技术方案是：一种自升式平台波流载荷实验数据采集装置，它包括：水池(1)、自升式平台桩腿(2)、应力应变片组(3)、三轴振动加速度传感器(4)、声发射传感器组(5)、波高传感器(6)、数据采集设备(7)、数据处理显示设备(8)；所述水池(1)用于模拟产生海浪、海流等海洋波流载荷环境；所述自升式平台桩腿(2)放置于水池中，用于模拟海洋中的各类平台桩腿，并可在外部作用力下在所述水池(1)中水平多方向运动；所述应力应变片组(3)固定在所述自升式平台桩腿(2)的测力杆表面，用于测量实验过程中所述自升式平台桩腿(2)所受到的环境载荷信号，并将组内单个应力应变片所采集的环境载荷信号，分别发送给所述数据采集设备(7)；所述三轴振动加速度传感器(4)固定在所述自升式平台桩腿(2)的测力杆底部位置，用于测量实验过程中所述自升式平台桩腿(2)的振动加速度时域响应，并将所采集的时域响应信号发送给所述数据采集设备(7)；所述声发射传感器组(5)固定在所述自升式平台桩腿(2)的上表面，用于采集实验过程中的环境噪声信号，为后期数据降噪处理提供支持，并将所采集的环境噪声信号发送给所述数据采集设备(7)；所述波高传感器(6)固定于水池中，并与所述自升式平台桩腿(2)平行，用于采集测量实验过程中的适时波高信号，并将所采集的波高信号发送给所述数据采集设备(7)；所述数据采集设备(7)用于收集所述应力应变片组(3)的单个应力应变片传送的环境载荷数据信号，所述三轴振动加速度传感器(4)传送的时域响应信号，所述声发射传感器组(5)的单个声发射传感器传送的环境噪声信号，所述波高传感器(6)传送的波高信号，并将这些信号转换成适应所述数据处理显示设备(8)的格式，发送给所述数据处理显示设备(8)；所述数据处理显示设备(8)用于将所述数据采集设备(7)传送的经过处理后的环境载荷数据信号数据、时域响应信号数据、环境噪声信号数据、波高信号数据，进一步处理后，显示出来。更进一步地，所述应力应变片组(3)包括3组应力应变片，每组应力应变片之间的垂向间距不相等，每组应力应变片有两个应力应变片组成，两个应力应变片采用90度半桥式贴片法固定。更进一步地，所述应力应变片组(3)中的应力应变片固定前去除所述自升式平台桩腿(2)的测力杆表面的油污及铁屑，固定后做防水处理。更进一步地，所述声发射传感器组(5)固定在所述自升式平台桩腿(2)上表面时，在所述声发射传感器组(5)的发射传感器与所述自升式平台桩腿(2)上表面之间，填充耦合剂；更进一步地，所述数据处理显示设备(8)将所述数据采集设备(7)传送的声发射传感器组(5)传送的多个环境噪声信号数据进行完整采集输出，得到最终完整有效的环境噪声信号数据。更进一步地，所述数据处理显示设备(8)将所述数据采集设备(7)传送的应力应变片组(3)传送的多个环境载荷数据信号，分别根据3组应力应变片之间的距离ΔL1、ΔL2和ΔL1+ΔL2，在同一次实验中计算出三组不同实验结果，得到最终有效的三个不同的环境载荷信号数据。一种使用权利要求1所述的一种自升式平台波流载荷实验数据采集装置的方法，其特征在于，它包括以下步骤：在水池中模拟产生海浪、海流、海洋波流载荷环境；将自升式平台桩腿放置在水池中，自升式平台桩腿可在外部作用力下在水池中水平多方向运动；将应力应变片组固定在自升式平台桩腿的测力杆的表面；将三轴振动加速度传感器固定在自升式平台桩腿的测力杆底部位置；将声发射传感器组固定在自升式平台桩腿上表面；将波高传感器固定于水池中，并与自升式平台桩腿平行；应力应变片组将所采集的环境载荷信号，发送给数据采集设备；三轴振动加速度传感器将所采集的振动加速度时域响应信号，发送给数据采集设备；声发射传感器组将采集到的环境噪声信号，发送给所述数据采集设备；数据采集设备将收集的应力应变片组传送的环境载荷数据信号、三轴振动加速度传感器传送的时域响应信号、声发射传感器组传送的环境噪声信号、波高传感器传送的波高信号，转换成适应所述数据处理显示装置的格式，发送给所述数据处理显示设备；数据处理显示设备将数据采集设备传送的经过处理后的环境载荷数据信号数据、时域响应信号数据、环境噪声信号数据、波高数据信号数据，进一步处理后，显示出来。更进一步地，数据处理显示设备将所述数据采集设备传送的声发射传感器组传送的多个环境噪声信号数据进行完整采集输出，得到最终完整有效的环境噪声信号数据，为后期针对应力应变组采集到的环境载荷数据信号进行降噪处理。更进一步地，数据处理显示设备将所述数据采集设备传送的应力应变片组传送的多个环境载荷数据信号，分别根据3组应力应变片之间的距离ΔL1、ΔL2和ΔL1+ΔL2，在同一次实验中计算出三组不同实验结果，得到最终有效的三个不同的环境载荷信号数据。本专利技术采用同时布置多个传感器布置方式，在一次实验即可得到多组实验结果值，且多个实验结果可以相互验证，在保证实验结果可靠性的基础上极大地减小了实验工作量，可以很好地保证各传感器的同步采集问题，将实验过程中的所有环境数据一次完整的采集下来，大大提高了波流载荷实验数据采集的精度，解决了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自升式平台波流载荷实验数据采集装置，其特征在于，它包括：水池(1)、自升式平台桩腿(2)、应力应变片组(3)、三轴振动加速度传感器(4)、声发射传感器组(5)、波高传感器(6)、数据采集设备(7)、数据处理显示设备(8)；所述水池(1)用于模拟产生海浪、海流等海洋波流载荷环境；所述自升式平台桩腿(2)放置于水池中，用于模拟海洋中的各类平台桩腿，并可在外部作用力下在所述水池(1)中水平多方向运动；所述应力应变片组(3)固定在所述自升式平台桩腿(2)的测力杆表面，用于测量实验过程中所述自升式平台桩腿(2)所受到的环境载荷信号，并将组内单个应力应变片所采集的环境载荷信号，分别发送给所述数据采集设备(7)；所述三轴振动加速度传感器(4)固定在所述自升式平台桩腿(2)的测力杆底部位置，用于测量实验过程中所述自升式平台桩腿(2)的振动加速度时域响应，并将所采集的时域响应信号发送给所述数据采集设备(7)；所述声发射传感器组(5)固定在所述自升式平台桩腿(2)的上表面，用于采集实验过程中的环境噪声信号，为后期数据降噪处理提供支持，并将所采集的环境噪声信号发送给所述数据采集设备(7)；所述波高传感器(6)固定于水池中，并与所述自升式平台桩腿(2)平行，用于采集测量实验过程中的适时波高信号，并将所采集的波高信号发送给所述数据采集设备(7)；所述数据采集设备(7)用于收集所述应力应变片组(3)的单个应力应变片传送的环境载荷数据信号，所述三轴振动加速度传感器(4)传送的时域响应信号，所述声发射传感器组(5)的单个声发射传感器传送的环境噪声信号，所述波高传感器(6)传送的波高信号，并将这些信号转换成适应所述数据处理显示设备(8)的格式，发送给所述数据处理显示设备(8)；所述数据处理显示设备(8)用于将所述数据采集设备(7)传送的经过处理后的环境载荷数据信号数据、时域响应信号数据、环境噪声信号数据、波高信号数据，进一步处理后，显示出来。...

【技术特征摘要】
1.一种自升式平台波流载荷实验数据采集装置，其特征在于，它包括：水池(1)、自升式平台桩腿(2)、应力应变片组(3)、三轴振动加速度传感器(4)、声发射传感器组(5)、波高传感器(6)、数据采集设备(7)、数据处理显示设备(8)；
所述水池(1)用于模拟产生海浪、海流等海洋波流载荷环境；
所述自升式平台桩腿(2)放置于水池中，用于模拟海洋中的各类平台桩腿，并可在外部作用力下在所述水池(1)中水平多方向运动；
所述应力应变片组(3)固定在所述自升式平台桩腿(2)的测力杆表面，用于测量实验过程中所述自升式平台桩腿(2)所受到的环境载荷信号，并将组内单个应力应变片所采集的环境载荷信号，分别发送给所述数据采集设备(7)；
所述三轴振动加速度传感器(4)固定在所述自升式平台桩腿(2)的测力杆底部位置，用于测量实验过程中所述自升式平台桩腿(2)的振动加速度时域响应，并将所采集的时域响应信号发送给所述数据采集设备(7)；
所述声发射传感器组(5)固定在所述自升式平台桩腿(2)的上表面，用于采集实验过程中的环境噪声信号，为后期数据降噪处理提供支持，并将所采集的环境噪声信号发送给所述数据采集设备(7)；
所述波高传感器(6)固定于水池中，并与所述自升式平台桩腿(2)平行，用于采集测量实验过程中的适时波高信号，并将所采集的波高信号发送给所述数据采集设备(7)；
所述数据采集设备(7)用于收集所述应力应变片组(3)的单个应力应变片传送的环境载荷数据信号，所述三轴振动加速度传感器(4)传送的时域响应信号，所述声发射传感器组(5)的单个声发射传感器传送的环境噪声信号，所述波高传感器(6)传送的波高信号，并将这些信号转换成适应所述数据处理显示设备(8)的格式，发送给所述数据处理显示设备(8)；
所述数据处理显示设备(8)用于将所述数据采集设备(7)传送的经过处理后的环境载荷数据信号数据、时域响应信号数据、环境噪声信号数据、波高信号数据，进一步处理后，显示出来。
2.如权利要求1所述的一种自升式平台桩流载荷实验数据采集装置，其特征在于：所述应力应变片组(3)包括3组应力应变片，每组应力应变片之间的垂向间距不相等，每组应力应变片有两个应力应变片组成，两个应力应变片采用90度半桥式贴片法固定。
3.如权利要求2所述的一种自升式平台波流载荷实验数据采集装置，其特征在于：所述应力应变片组(3)中的应力应变片固定前去除所述自升式平台桩腿(2)的测力杆表面的油污及铁屑，固定后做防水处理。
4.如权利要求1所述的一种自升式平台波流载荷实验数据采集装置，其特征在于：所述声发射传感器组(5)固定在所述自升式平台桩腿(2)上表面时，在所述声发射传感器组(5)的发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：田晓洁，陈鹏飞，高志明，孙国钦，刘贵杰，穆为磊，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37