海底微型地震传感器搭载平台

摘要

针对微型地震传感器缺乏使其保持常平搭载结构的问题，本发明提供一种海底微型地震传感器搭载平台，该搭载平台采用球形内封装结构和中空的外封装结构，将要搭载的微型地震传感器置于内封装结构中，内封装结构再置于充满硅油的外封装结构中，基于不倒翁的动态平衡原理，内封装结构无论姿态如何变化，最终均能保持向上且水平的状态，从而为微型地震传感器及其相关电子器件提供一个适用于海底环境的密封、耐腐蚀且保证传感器始终处于水平状态的工作平台。本发明公开的海底微型地震传感器搭载平台具有结构简单、性能可靠、体积小且成本低等优点。

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种海底微型地震传感器搭载平台。

背景技术

海底地震仪是人们研究海底结构和探测海底资源的重要工具，海底地震传感器搭载平台是海底地震仪的重要组成部分，它的功能主要是为传感器和信号采集所必须的一些电子器件提供一个安全、稳定的运行环境，为有方向要求的传感器提供一个使其始终保持水平状态的工作环境。

测试海底振动信号时，海底振动信号通过海底地面传输给与之接触的地震传感器搭载平台的外壳，然后再通过地震传感器搭载平台的内部结构传输给搭载于其中的地震传感器，传感器采集振动信号，并通过线缆或无线装置传输出去。现有的地震传感器搭载平台多采用机械结构调平和固定传感器的方式，组成部件多，成本高且体积庞大，对于微型地震传感器尚没有适合的搭载结构使其保持常平。

发明内容

本发明的目的是针对微型地震传感器缺乏使其保持常平搭载结构的问题，提供一种海底微型地震传感器搭载平台，该搭载平台采用球形内封装结构和中空的外封装结构，将要搭载的微型地震传感器置于内封装结构中，内封装结构再置于充满硅油的外封装结构中，基于不倒翁的动态平衡原理，内封装结构无论姿态如何变化，最终均能保持向上且水平的状态，从而为微型地震传感器及其相关电子器件提供一个适用于海底环境的密封、耐腐蚀且保证传感器始终处于水平状态的工作平台。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

海底微型地震传感器搭载平台，包括外封装结构、硅油及内封装结构，其中：外封装结构包括：上壳体(3)、凸面法兰(4)、凹面法兰(5)、下壳体(6)、12个双头螺柱(8)、24个螺母(9)、密封垫片(11)和电缆密封函(30)；上壳体和下壳体均为中空结构且尺寸相同，上壳体的上表面(35)和下壳体的底面(37)边缘均加工倒圆角，上壳体和下壳体的内部均为半圆形空腔，上壳体上加工有一个穿舱电缆孔(10)和两个吊环螺纹孔(7)，穿舱电缆孔为圆形通孔，位于上壳体的上表面靠近顶点处；两个吊环螺纹孔为深度小于上壳体壁厚的螺纹孔，对称分布在另外两个顶点附近；凸面法兰和凹面法兰均为方框形结构，其内孔均为正方形；凸面法兰内孔的边长略大于上壳体的下表面(36)的边长，凸面法兰一个端面上沿内孔边缘外侧加工凸起的凸面法兰凸台(27)，凸面法兰的边框上均匀分布12个凸面法兰通孔(26)；凹面法兰内孔的边长略大于下壳体的上端面(38)的边长，凹面法兰的一个端面上加工有凸起的凹面法兰凸台(29)，凹面法兰凸台外侧边缘为斜面，凹面法兰凸台内侧边长大于凸面法兰凸台的外边长，凹面法兰的边框上均匀分布12个凹面法兰通孔(28)，凹面法兰通孔与凸面法兰通孔一一对应，对应通孔同轴且大小相同；上壳体的下表面置于凸面法兰的内孔中，且与凸面法兰凸台表面平齐，上壳体与凸面法兰焊接在一起；下壳体的上端面(38)置于凹面法兰的内孔中，且与凹面法兰内孔外侧的平面平齐，下壳体与凹面法兰焊接在一起；密封垫片为方框形薄片并设在凸面法兰凸台与凹面法兰凸台内侧的平面之间；

所述内封装结构包括：挡杆(13)、上盖(12)、底座(14)、O型密封圈(18)、4个自攻螺钉(15)和6个圆柱头螺钉(16)，其中：挡杆为漏斗形，其喇叭口一端设有平面外沿，平面外沿上均匀设有4个通孔；上盖为圆盘形，上盖中间设有电缆孔(17)，靠近其外边缘处均匀设有6个贯通的螺钉孔，上盖的下端面(33)中间设有圆柱形上盖沉槽(31)，上盖沉槽外侧设有圆环形的密封圈槽(19)；底座为半球形，底座的半球形顶部削去一部分，其削去部分轮廓线的半径与外封装结构下壳体内腔的半径相同，座底的上端面(34)为平面，底座的上端面中间设有圆柱形沉槽(20)，圆柱形沉槽的底部设有矩形沉槽(21)，矩形沉槽的两侧边缘均匀设有4个电路板定位螺纹孔(22)，座底的上端面上靠近边缘处均匀设有6个螺纹孔(23)，底座的上端面直径与上盖的直径相同；O型密封圈置于密封圈槽中，上盖的下端面与座底的上端面接触，并通过6个圆柱头螺钉连接上盖和底座，档杆的平面外沿位于上盖的上端面(32)上，4个自攻螺钉穿过档杆平面外沿上的通孔连接档杆和上盖，档杆、上盖和底座同轴；

内封装结构置于外封装结构的内腔中，12个双头螺柱分别穿过凸面法兰通孔和凹面法兰通孔并采用24个螺母紧固连接，同时提供预紧压力，以保证外封装结构的密封；硅油由穿舱电缆孔注入外封装结构的内腔中，电缆密封函置于穿舱电缆孔中并与上壳体焊接密封。

所述外封装结构内腔的半径为内封装结构底座半球形半径的1.8-2.3倍。

所述上壳体、下壳体、凸面法兰和凹面法兰的材料均为不锈钢；底座的材料为密度大于5g/cm³的金属，上盖的材料为密度小于5g/cm³的金属；密封垫片的材料为改性聚四氟乙烯。

本发明的显著优点是：

1)结构简单、性能可靠、体积较小并且成本低，同时方便运输和布置。

2)可以在大倾角的海底环境中工作，能够增加海底传感器对环境的适应能力。

3)平台内部为刚性连接，降低振动信号在平台内部传递时发生衰减的可能性。

附图说明

图1为本发明搭载平台结构示意图；

图2为本发明搭载平台剖视图；

图3为本发明内封装结构示意图；

图4为本发明内封装结构剖视图；

图5为本发明内封装结构的上盖结构图；

图6为本发明内封装结构的底座结构图；

图7为本发明电缆密封函结构示意图；

图8为本发明凸面法兰结构示意图；

图9为本发明凹面法兰结构示意图；

图10为本发明密封垫片结构示意图。

其中：1-压紧螺母，2-密封函底座，3-上壳体，4-凸面法兰，5-凹面法兰，6-下壳体，7-吊环螺纹孔，8-双头螺柱，9-螺母，10-穿舱电缆孔，11-密封垫片，12-上盖，13-挡杆，14-底座，15-自攻螺钉，16-圆柱头螺钉，17-电缆孔，18-O型密封圈，19-密封圈槽，20-圆柱形沉槽，21-矩形沉槽，22-电路板定位螺纹孔，23-螺纹孔，24-垫片，25-密封圈，26-凸面法兰通孔，27-凸面法兰凸台，28-凹面法兰通孔，29-凹面法兰凸台，30-电缆密封函，31-上盖沉槽，32-上盖的上端面，33-上盖的下端面，34-底座的上端面，35-上壳体的上表面，36-上壳体的下表面，37-下壳体的底面，38-下壳体的上端面。

具体实施方式

以下结合附图介绍本发明详细技术方案：

如图1、2所示，海底微型地震传感器搭载平台，包括外封装结构、硅油及内封装结构，其中：外封装结构包括：上壳体3、凸面法兰4、凹面法兰5、下壳体6、12个双头螺柱8、24个螺母9、密封垫片11和电缆密封函30；上壳体和下壳体均为中空结构且尺寸相同，上壳体的上表面35和下壳体的底面37边缘均加工倒圆角，上壳体和下壳体的内部均为半圆形空腔，上壳体上加工有一个穿舱电缆孔10和两个吊环螺纹孔7，穿舱电缆孔为圆形通孔，位于上壳体的上表面靠近顶点处；两个吊环螺纹孔为深度小于上壳体壁厚的螺纹孔，对称分布在另外两个顶点附近。

如图8-10所示，凸面法兰和凹面法兰均为方框形结构，其内孔均为正方形；凸面法兰内孔的边长略大于上壳体的下表面36的边长，凸面法兰一个端面上沿内孔边缘外侧加工凸起的凸面法兰凸台27，凸面法兰的边框上均匀分布12个凸面法兰通孔26；凹面法兰内孔的边长略大于下壳体的上端面38的边长，凹面法兰的一个端面上加工有凸起的凹面法兰凸台29，凹面法兰凸台外侧边缘为斜面，凹面法兰凸台内侧边长大于凸面法兰凸台的外边长，凹面法兰的边框上均匀分布12个凹面法兰通孔28，凹面法兰通孔与凸面法兰通孔一一对应，对应通孔同轴且大小相同；上壳体的下表面置于凸面法兰的内孔中，且与凸面法兰凸台表面平齐，上壳体与凸面法兰焊接在一起；下壳体的上端面38置于凹面法兰的内孔中，且与凹面法兰内孔外侧的平面平齐，下壳体与凹面法兰焊接在一起；密封垫片为方框形薄片并设在凸面法兰凸台与凹面法兰凸台内侧的平面之间。

如图3-4所示，所述内封装结构包括：挡杆13、上盖12、底座14、O型密封圈18、4个自攻螺钉15和6个圆柱头螺钉16，其中：挡杆为漏斗形，其喇叭口一端设有平面外沿，平面外沿上均匀设有4个通孔。

如图5所示，上盖为圆盘形，上盖中间设有电缆孔17，靠近其外边缘处均匀设有6个贯通的螺钉孔，上盖的下端面33中间设有圆柱形上盖沉槽31，上盖沉槽外侧设有圆环形的密封圈槽19。

如图6所示，底座为半球形，底座的半球形顶部削去一部分，其削去部分的轮廓线与外封装结构下壳体内腔的表面吻合，底座削去部分轮廓线的半径与外封装结构下壳体内腔的半径相同，座底的上端面34为平面，底座的上端面中间设有圆柱形沉槽20，圆柱形沉槽的底部设有矩形沉槽21，矩形沉槽的两侧边缘均匀设有4个电路板定位螺纹孔22，座底的上端面上靠近边缘处均匀设有6个螺纹孔23，底座的上端面直径与上盖的直径相同；O型密封圈置于密封圈槽中，上盖的下端面与座底的上端面接触，并通过6个圆柱头螺钉连接上盖和底座，档杆的平面外沿位于上盖的上端面32上，4个自攻螺钉穿过档杆平面外沿上的通孔连接档杆和上盖，档杆、上盖和底座同轴。

如图7所示，所述电缆密封函由压紧螺母1、密封函底座2、垫片24和密封圈25构成，垫片24和密封圈25依序装在密封函底座2的内腔中，压紧螺母1与密封函底座2通过螺纹连接。

内封装结构置于外封装结构的内腔中，12个双头螺柱分别穿过凸面法兰通孔和凹面法兰通孔并采用24个螺母紧固连接，同时提供预紧压力，以保证外封装结构的密封；硅油由穿舱电缆孔注入外封装结构的内腔中，电缆密封函置于穿舱电缆孔中并与上壳体焊接密封。

所述外封装结构内腔的半径为内封装结构底座半球形半径的1.8-2.3倍。

所述上壳体、下壳体、凸面法兰和凹面法兰的材料均为不锈钢；底座的材料为密度大于5g/cm³的金属，上盖的材料为密度小于5g/cm³的金属；密封垫片的材料为改性聚四氟乙烯。

海底微型地震传感器搭载平台要搭载的微型传感器用强力胶固定在底座的矩形沉槽中，电路板用自攻螺钉固定在底座的圆柱形沉槽中，与电路板连接的电缆连接防水接头后经过内封装结构上盖的电缆孔引出，防水接头用胶水固定在上盖电缆孔外，并通过配对接头与外部电缆连接，外部电缆穿过电缆密封函引出。

根据内封装结构的结构，其重心位于底座的下半部分，使内封装结构形成类似于不倒翁的结构，当内封装结构向海底投放或由于外界力的作用翻转时，在其档杆的作用下无论内封装结构处于何种姿态，最终均能使档杆朝上稳定地落在外封装结构下壳体内腔的表面上，以保证底座的上端面向上且处于水平状态，从而保证搭载在其中的传感器处于水平位置，即本搭载平台可以在复杂的海底环境中为微型传感器提供一个常平的工作环境。