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艦船模型采用ISCAN戰(zhàn)術(shù)壓力傳感器系統(tǒng)
測試
1.0簡介
物聯(lián)網(wǎng)公司正在準(zhǔn)備一系列的模型試驗(yàn)，在它的冰柜上與新的韓國破冰船
評估其機(jī)動性能。作為計劃的一部分，冰壓力
測量船體水線沿線的分布，以提供局部壓力數(shù)據(jù)
協(xié)助開發(fā)船舶局部壓力預(yù)測數(shù)學(xué)模型
在水平和積冰中操縱。
目前，我們正在考慮一個現(xiàn)成的壓力測量系統(tǒng)，I-Scan，
由Tekscan制造，用于壓力測量。類似船舶操縱
不同的組織使用該產(chǎn)品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。這是
物聯(lián)網(wǎng)決定使用這些傳感器的主要理由。另一個重要因素
當(dāng)決定使用I-scan系統(tǒng)和其他壓力測量設(shè)備時
I-Scan傳感器可以薄到0.1毫米，因此它可以應(yīng)用于無需
顯著的模型修改（圖1）。
圖1:NMRI所用模型上的兩個傳感器薄膜[1]
在下面的報告中，將回顧與手術(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)
在海洋環(huán)境中進(jìn)行模型試驗(yàn)的I-Scan系統(tǒng)。背景
1
準(zhǔn)備采購壓力測量設(shè)備的信息
見第2節(jié)。一套用于采購的設(shè)備規(guī)范是
發(fā)達(dá)的。過去發(fā)生的技術(shù)問題與
他們的解決方案與物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)作有關(guān)。最后，對
設(shè)備調(diào)試及其結(jié)果見第3節(jié)。
2.0文獻(xiàn)綜述
2.1以前的試驗(yàn)
日本國立海洋研究所
日本國家海洋研究所（NMRI）使用I-Scan系統(tǒng)
一種5210N型EVO傳感器在直行和轉(zhuǎn)彎實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[1]。
該模型配備吊艙推進(jìn)器，并設(shè)置在自由運(yùn)行模式。
在直行試驗(yàn)中，吊艙以0°角定位。轉(zhuǎn)彎時
測試它們將轉(zhuǎn)向20或30°并形成“S”形路徑。核磁共振成像用了8個
在直線行駛和轉(zhuǎn)彎實(shí)驗(yàn)中，傳感器的位置不同。
對于直行測試，八個傳感器位于船體一側(cè)[圖
2] 一。為了進(jìn)行轉(zhuǎn)向試驗(yàn)，6個傳感器被放置在2號位置，另外4個傳感器被放置在位置2
八個傳感器被安置在船體的一側(cè)，也就是轉(zhuǎn)彎的外側(cè)。他們
需要在兩臺計算機(jī)上安裝兩個I-SCAN系統(tǒng)來操作所有八個傳感器[1]。
他們的報告中沒有討論NMRI用于傳感器防水的方法。
為了將傳感器粘貼到型號NMRI上，使用了雙面膠帶MY-18
這是一個非常薄（0.1毫米厚）但難以置信的
強(qiáng)力膠帶，僅在日本及周邊地區(qū)提供[2]。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
我們需要一種具有類似特性的膠帶，它可以在較低的溫度下工作
耐高溫，耐水和耐化學(xué)腐蝕。曾經(jīng)的實(shí)驗(yàn)
完全，我們注意到壓力分布存在較大的差異
在直行和轉(zhuǎn)彎測試之間。在直接測試中注意到
主要是船首載荷。在轉(zhuǎn)向試驗(yàn)期間，該荷載更大
在轉(zhuǎn)彎外側(cè)的船尾很重要。接觸面積的差異
冰和船之間引起的荷載變化[圖3]。使用吊艙推進(jìn)器，
2
在本實(shí)驗(yàn)中提高了車削能力。常規(guī)螺旋槳和
船尾的船尾負(fù)荷可能沒有那么大[1]。
圖2:NMRI實(shí)驗(yàn)中船體上八個傳感器的定位[1]
圖3：直行和轉(zhuǎn)彎實(shí)驗(yàn)中的冰接觸[1]
赫爾辛基工業(yè)大學(xué)
赫爾辛基理工大學(xué)和國家海洋研究所
日本進(jìn)行了一項(xiàng)試驗(yàn)，測量了不同溫度下的冰荷載分布
操作場景[3]。本實(shí)驗(yàn)是在TKK冰槽中進(jìn)行的
兩種不同型號：15700載重噸油輪和62000載重噸貨船。實(shí)驗(yàn)
包括多個寬度的直行試驗(yàn)，到港口的航道破裂試驗(yàn)，以及
右舷和右舷轉(zhuǎn)向試驗(yàn)[圖4]。Teknillinen Korkeakoulu酒店
（TKK）水箱為40m×40m，允許進(jìn)行刻度半徑旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。這是
從波羅的海的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)彎半徑。所有的測試都是
包括兩種不同的冰厚，20和25 mm，按0.63和0.79 m進(jìn)行縮放
分別。這些數(shù)值是根據(jù)波羅的海的冰的標(biāo)準(zhǔn)厚度來定標(biāo)的
大海。共完成27項(xiàng)試驗(yàn)。這包括對油輪的15次測試和12次測試
和貨船一起。為了記錄數(shù)據(jù)，Tekscan的5210 I-Scan系統(tǒng)被用來記錄
d和貨船一起。為了記錄數(shù)據(jù)，Tekscan的5210 I-Scan系統(tǒng)被用來記錄
數(shù)據(jù)。四個傳感器被安置在船頭的左舷
三
船肩，船中和船尾。這些傳感器是用薄膠帶連接的。這些
試驗(yàn)結(jié)果表明，在船首和船中剖面上存在主導(dǎo)載荷
在直接測試中。在通道破裂和轉(zhuǎn)向試驗(yàn)期間，荷載
在后肩上。在小載荷寬度范圍內(nèi)有明顯的分散。有人這么說
典型的全尺寸測量冰荷載。隨著更寬的負(fù)載寬度，這種分散
降低。隨著荷載寬度的增加，荷載線逐漸減小
指數(shù)函數(shù)。冰上也施加了高荷載，注意到
沒有彎曲，壓碎是主要的破壞[3]。
圖4:TKK冰槽試驗(yàn)示意圖[3]
寒帶研究與工程實(shí)驗(yàn)室
寒區(qū)研究與工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了中等規(guī)模的研究
用液壓驅(qū)動壓痕實(shí)驗(yàn)了解冰的破碎過程[4]。
這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是在北海道內(nèi)太郎湖的港口進(jìn)行的。他們用的是1.5
m寬壓頭，用于進(jìn)行兩次試驗(yàn)；第一次試驗(yàn)使用自然生長的海冰
第二個用冰凍在冰里的應(yīng)變計來測量
不同點(diǎn)的應(yīng)變。兩次試驗(yàn)的速度分別為0.3、3.0和30.0 mm s-1。這個
第一次試驗(yàn)的結(jié)果是報告的唯一結(jié)果。他們在分段壓頭的表面安裝了四個壓力敏感面板[圖5]。這些面板被連接到
使用膠帶的壓頭。傳感器面板的幀采集速率
4
0.3毫米s-1為1.25赫茲，3.0毫米s-1為12.5赫茲，30.0毫米s-1為100赫茲。A
壓頭表面上方的導(dǎo)流板保護(hù)傳感器和
電腦。他們的傳感器被保護(hù)起來免受水的損害
在壓頭上安裝塑料板。這些傳感器沒有校準(zhǔn)。
除了傳感器面板，數(shù)據(jù)還來自稱重傳感器、位移傳感器，
一個加速計，還有傾角計。這些儀器以5赫茲的頻率收集數(shù)據(jù)，
各壓痕速度為50 Hz和200 Hz。每次測試前
在與壓頭表面平行的冰蓋上切割。高速試驗(yàn)的結(jié)果
（3.0和30.0 mm s-1）顯示接觸面積呈直線趨勢。低層數(shù)據(jù)
速度試驗(yàn)（0.3mm s-1）表明，由于蠕變，接觸面積逐漸增大
變形[4]。
圖5：安裝在分段壓頭上的壓力傳感面板[4]
2.2條。觸覺傳感器
觸覺感知是對力的空間分布的檢測和測量
垂直于預(yù)定的感應(yīng)區(qū)域。觸覺傳感研究
不斷成長。有兩種不同類型的觸覺傳感器：動覺感覺
以及皮膚感應(yīng)[5]。動覺感應(yīng)用于檢測
皮膚感應(yīng)用于檢測外力。皮膚的主要例子
傳感器是人類的皮膚；這是由Tekscan開發(fā)的傳感器類型。這個
5
人類的皮膚很難以傳感器的形式復(fù)制，因?yàn)槿祟惖氖?/p>
17000種不同的機(jī)械感受器。這種類型的傳感器是基于高電阻的。
壓阻式壓力傳感器是最古老但最常用的壓力傳感器。
這種類型的傳感器是由嵌入在微加工硅中的四個電阻構(gòu)成的
惠斯通電橋中的橫膈膜[圖6]。該裝置可精確測量
電阻。硅的電阻在機(jī)械應(yīng)力作用下發(fā)生變化
幾乎永遠(yuǎn)不會破裂。這意味著當(dāng)施加壓力時，隔膜
在電阻器上產(chǎn)生應(yīng)力的彎曲。晶體硅嵌入電阻器中；
這將產(chǎn)生一個非常穩(wěn)定的傳感器，響應(yīng)時間非常快[5]。
圖6:Wheatstone橋[5]
2.3 I掃描系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集軟件
I-Scan數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運(yùn)行在操作員個人電腦上，有許多不同的功能
用于查看和存儲數(shù)據(jù)的視覺功能[6]。當(dāng)這個程序收集數(shù)據(jù)時
實(shí)時生成二維或三維輪廓[圖7]。您也可以調(diào)整
你的傳感器可以在一定的壓力下改變靈敏度。此過程稱為
改變傳感器飽和。當(dāng)
確定傳感器靈敏度是否適合您的應(yīng)用。使用原始的
數(shù)據(jù)系統(tǒng)，在傳感器上施加壓縮載荷。確保加載
在和你的實(shí)驗(yàn)相同的條件下。讀數(shù)應(yīng)給出
6
85左右，顯示屏應(yīng)該有藍(lán)色、黃色、橙色和綠色的混合色。如果
不是這樣，請相應(yīng)地調(diào)整飽和度。一旦收集到數(shù)據(jù)
軟件可以 |
