专利名称：用于检测危化品运输工况的实验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种运输工况的实验系统。
背景技术：
我国是世界上能源和化工原料等危化品生产、运输和使用的最大的国家之一，实 现危化学的安全检测跟踪监测也已成为重中之重。近年来，一些恶性事故如中石油吉化双 苯厂爆炸造成松花江水大面积污染，大连石油厂的储油罐大爆炸，某火箭推进剂在装填过 程中发生重大泄漏事故等等，引发了社会各界对危化品生产安全的高度关注。。近年来，我 国开展了危化品安全监测与跟踪微系统总体设计技术、试验技术，环境防护技术、防爆等 级，以及由各种传感器、检测模块和GPS、GSM、GPRS局域网组成的安全监测微系统的集成应 用技术以及面向危化品的生产、运输、仓储和使用等方面的应用技术研究。针对危化品生 产、运输、仓储、使用的实际需要，对开发实用化的液氯、液氨、苯、油类、冰醋酸、醇、酮、烯、 烃类等主要化工原料检测MEMS传感器；继续完善前期开发的有关传感器的性能，提高可靠 性和批量制造水平，实现产业化的要求十分迫切。同时对多传感器的信号检测与信息融合 技术，对检测信息进行准确、可靠的分析处理，开发系列化传感器检测模块，研究传感器与 网络通讯的接口技术，实现安全监测与跟踪系统的网络化的工作也已经展。国家有关部门 已经研制成功利用GPS系统监管危险品运输车辆的新技术，目前这项技术已在一些企业试 用并通过国家有关部门的鉴定。针对危化品安全监测的特殊要求和特点，分析危化品监测用MEMS传感器及其系 统集成产品的在运输过程中的可靠性、失效模式，并提高系统可靠性的措施和给出系统寿 命评估、故障诊断及维护等方法是保障危化品检测传感器及系统产业化及应用的前提。但 目前尚无用于检测危化品运输工况的实验系统。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测危化品运输工况的实验系统，以确保危化品运 输过程的可靠性和安全性。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是所述系统包括运动模拟器、可燃 气体传感器、惯性传感单元、温度传感器、湿度传感器、主控机和危化品承装罐，主控机发出 电机的输出轴的位移、速度和加速度的运动控制指令给运动模拟器的三个第一电机和三个 第二电机，可燃气体传感器用于测量位于运动模拟器的上平台的危化品承装罐内物质的可 燃气体的浓度，惯性传感单元用于测量位于运动模拟器的上平台的危化品承装罐的加速 度、位置和姿态，温度传感器用于测量位于运动模拟器的上平台的危化品承装罐内物质的 温度，湿度传感器用于测量位于运动模拟器的上平台的危化品承装罐内物质的湿度，主控 机的控制信号输出端与运动模拟器的控制信号输入端连接，可燃气体传感器的输出端与主 控机的可燃气体信息采集输入端连接，惯性传感单元的输出端与主控机的惯性信息采集输 入端连接，温度传感器的输出端与主控机的温度信息采集输入端连接，湿度传感器的输出
3端与主控机的湿度信息采集输入端连接。本发明具有以下有益效果本发明可以有效模拟实际工作环境与车、船的运行状 态，对危化品监测与跟踪微系统的环境可靠性和安全性进行试验和验证，缩短研发周期，降 低成本，提高分析的准确性和测试的安全性具有重要的作用。


图1是本发明的示意图，图2是运动模拟器1的结构示意图，图3是图2的俯视图， 图4是上部旋转机构的结构示意图，图5是图4的左视图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式的系统包括运动模拟器 1、可燃气体传感器18-1、惯性传感单元18-2、温度传感器18-3、湿度传感器18_4、主控机19 和危化品承装罐28，主控机19发出电机的输出轴的位移、速度和加速度的运动控制指令给 运动模拟器1的三个第一电机3和三个第二电机4，可燃气体传感器18-1用于测量位于运 动模拟器1的上平台的危化品承装罐28内物质的可燃气体的浓度，惯性传感单元18-2用 于测量位于运动模拟器1的上平台的危化品承装罐28的加速度、位置和姿态，温度传感器 18-3用于测量位于运动模拟器1的上平台的危化品承装罐28内物质的温度，湿度传感器 18-4用于测量位于运动模拟器1的上平台的危化品承装罐28内物质的湿度，主控机19的 控制信号输出端与运动模拟器1的控制信号输入端连接，可燃气体传感器18-1的输出端与 主控机19的可燃气体信息采集输入端连接，惯性传感单元18-2的输出端与主控机19的惯 性信息采集输入端连接，温度传感器18-3的输出端与主控机19的温度信息采集输入端连 接，湿度传感器18-4的输出端与主控机19的湿度信息采集输入端连接。
具体实施方式
二 结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的运动模拟器1由 底座17、三个运动模拟单元2、上平台7和上部旋转机构16组成，所述上平台7通过三个运 动模拟单元2与底座17连接，所述上部旋转机构16设置在上平台7上，所述三个运动模拟 单元2沿底座17的宽度方向成列设置在底座17的上端面上；每个运动模拟单元2由第一 电机3、第二电机4、第一丝杠5、第二丝杠6、导轨8、第一滑块9、第二滑块10、第一虎克铰轴 总成11、第二虎克铰轴总成12、多个支座13、第一丝母连接座14和第二丝母连接座15组 成，所述第一丝杠5通过支座13设置在底座17的上端面上，所述第二丝杠6通过13设置 在底座17的上端面上，且第一丝杠5与第二丝杠6平行设置，所述第一电机3固装在底座 17 一端的上端面上，且第一电机3的输出轴与第一丝杠5传动连接，所述第二电机4固装在 底座17另一端的上端面上，且第二电机4的输出轴与第二丝杠6传动连接，所述导轨8设 置在第一丝杠5和第二丝杠6之间，且导轨8与第一丝杠5和第二丝杠6平行设置，所述第 一滑块9和第二滑块10穿装在导轨8的上端面上，所述第一丝母连接座14套装在第一丝 杠5上且二者之间螺纹连接，所述第一丝母连接座14与第一滑块9的侧壁固接，所述第二 丝母连接座15套装在第二丝杠6上且二者之间螺纹连接，所述第二丝母连接座15与第二 滑块10的侧壁固接，所述第一虎克铰轴总成11的一端固装在第一滑块9的上端面上，所述 第一虎克铰轴总成11的另一端与上平台7固接，所述第二虎克铰轴总成12的一端固装在 第二滑块10的上端面上，所述第二虎克铰轴总成12的另一端与上平台7固接；
4
此结构采用三个运动模拟单元和上部旋转机构实现了模拟危化品运输中俯仰运 动、滚转运动、振动以及加速运动、减速运动的运输工作状况；能够较好模拟出罐箱车、船的 部分运动状态，如罐箱车、船的起动、加速、减速、转弯、上下坡、左右偏摆以及颠簸状态。其 他组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的上部旋转机构 16包括传感器箱旋转减速器21、传感器箱俯仰减速器22、传感器箱俯仰支架23、俯仰减速 器座24和传感器俯仰轴26，所述传感器箱28通过传感器俯仰轴26安装在传感器箱俯仰支 架23上，所述俯仰减速器座24安装在传感器箱俯仰支架23的侧壁上，所述传感器箱俯仰 减速器22的一端穿过传感器俯仰轴承支座25与传感器箱28的侧壁上，所述传感器箱旋转 减速器21的上端与传感器箱俯仰支架23的底端面固接；通过此结构通过多个传感器可采 集一系列参数。其他组成及连接关系与具体实施方式
一相同。工作原理根据要检测的危化品运输的虚拟场景的运动参数计算出运动模拟器1 的运动学解，从而求出三个第一电机3和三个第二电机4的运动输出，通过计算机19发出 第一电机3和三个第二电机4输出轴的位移、速度和加速度的运动指令给运动模拟器1，将 第一电机3和第二电机4的旋转运动转变为滑块的直线运动。滑块的直线运动带动支链的 下端往复运动，从而使6个支链的上端呈现出不同的位置关系，由于6个支链末端与上平台 连接，相互构成耦合，所以使得上平台表现出不同的运动状态。这样，就由6个轴的独立运 动合成了末端平台的复合运动。由运动学关系可实现末端对各种工况的仿真。设计上平台 高度距底座400mm且上平台与底座平行时为初始位置，沿导轨方向为χ轴方向，垂直于底座 平面方向为ζ方向，且y方向可由右手定则得到。承载能力20Kg ；最大位移X向士 1000mm、 Y向士400mm、Z向士400mm ；最大转角X轴士30°、Y轴士30°、Ζ轴士40°。由6个电机 驱动支链可实现上平台的各种运动，实时模拟罐箱车、船的起动、加速、减速、转弯、上下坡、 左右偏摆以及颠簸等状态；置于平台17的传感器箱28内有多个数据采集传感器18，可采 集一系列参数，并将这些参数反馈给计算机19 ；计算机19可分析出在当前运动中，罐中的 气体或液体所处的状态，以及是否存在危险等等。
权利要求
一种用于检测危化品运输工况的实验系统，其特征在于所述系统包括运动模拟器(1)、可燃气体传感器(18 1)、惯性传感单元(18 2)、温度传感器(18 3)、湿度传感器(18 4)、主控机(19)和危化品承装罐(28)，主控机(19)发出电机的输出轴的位移、速度和加速度的运动控制指令给运动模拟器(1)的三个第一电机(3)和三个第二电机(4)，可燃气体传感器(18 1)用于测量位于运动模拟器(1)的上平台的危化品承装罐(28)内物质的可燃气体的浓度，惯性传感单元(18 2)用于测量位于运动模拟器(1)的上平台的危化品承装罐(28)的加速度、位置和姿态，温度传感器(18 3)用于测量位于运动模拟器(1)的上平台的危化品承装罐(28)内物质的温度，湿度传感器(18 4)用于测量位于运动模拟器(1)的上平台的危化品承装罐(28)内物质的湿度，主控机(19)的控制信号输出端与运动模拟器(1)的控制信号输入端连接，可燃气体传感器(18 1)的输出端与主控机(19)的可燃气体信息采集输入端连接，惯性传感单元(18 2)的输出端与主控机(19)的惯性信息采集输入端连接，温度传感器(18 3)的输出端与主控机(19)的温度信息采集输入端连接，湿度传感器(18 4)的输出端与主控机(19)的湿度信息采集输入端连接。
2.根据权利要求1所述用于检测危化品运输工况的实验系统，其特征在于运动模拟器 ⑴由底座(17)、三个运动模拟单元(2)、上平台(7)和上部旋转机构(16)组成，所述上平 台(7)通过三个运动模拟单元(2)与底座(17)连接，所述上部旋转机构(16)设置在上平台 (7)上，所述三个运动模拟单元(2)沿底座(17)的宽度方向成列设置在底座(17)的上端面 上；每个运动模拟单元(2)由第一电机(3)、第二电机(4)、第一丝杠(5)、第二丝杠(6)、导 轨(8)、第一滑块(9)、第二滑块(10)、第一虎克铰轴总成(11)、第二虎克铰轴总成(12)、多 个支座(13)、第一丝母连接座(14)和第二丝母连接座(15)组成，所述第一丝杠(5)通过支 座(13)设置在底座(17)的上端面上，所述第二丝杠(6)通过(13)设置在底座(17)的上 端面上，且第一丝杠(5)与第二丝杠(6)平行设置，所述第一电机(3)固装在底座(17) — 端的上端面上，且第一电机(3)的输出轴与第一丝杠(5)传动连接，所述第二电机(4)固装 在底座(17)另一端的上端面上，且第二电机(4)的输出轴与第二丝杠(6)传动连接，所述 导轨(8)设置在第一丝杠(5)和第二丝杠(6)之间，且导轨(8)与第一丝杠(5)和第二丝 杠(6)平行设置，所述第一滑块(9)和第二滑块(10)穿装在导轨(8)的上端面上，所述第 一丝母连接座(14)套装在第一丝杠(5)上且二者之间螺纹连接，所述第一丝母连接座(14) 与第一滑块(9)的侧壁固接，所述第二丝母连接座(15)套装在第二丝杠(6)上且二者之间 螺纹连接，所述第二丝母连接座(15)与第二滑块(10)的侧壁固接，所述第一虎克铰轴总成 (11)的一端固装在第一滑块(9)的上端面上，所述第一虎克铰轴总成(11)的另一端与上平 台(7)固接，所述第二虎克铰轴总成(12)的一端固装在第二滑块(10)的上端面上，所述第 二虎克铰轴总成(12)的另一端与上平台(7)固接。
3.根据权利要求2所述用于检测危化品运输工况的实验系统，其特征在于所述上部旋 转机构(16)包括传感器箱旋转减速器(21)、传感器箱俯仰减速器(22)、传感器箱俯仰支架 (23)、俯仰减速器座(24)和传感器俯仰轴(26)，所述危化品承装罐(28)通过传感器俯仰 轴(26)安装在传感器箱俯仰支架(23)上，所述俯仰减速器座(24)安装在传感器箱俯仰支 架(23)的侧壁上，所述传感器箱俯仰减速器(22)的一端穿过传感器俯仰轴承支座(25)与 危化品承装罐(28)的侧壁上，所述传感器箱旋转减速器(21)的上端与传感器箱俯仰支架 (23)的底端面固接。
全文摘要
一种用于检测危化品运输工况的实验系统，它涉及一种运输工况的实验系统。确保危化品运输过程的可靠性和安全性的问题。主控机发出电机的输出轴的位移、速度和加速度的运动控制指令给运动模拟器的三个第一电机和三个第二电机，可燃气体传感器用于测量位于运动模拟器的上平台的危化品承装罐内物质的可燃气体的浓度，惯性传感单元用于测量危化品承装罐的加速度、位置和姿态，温度传感器用于测量危化品承装罐内物质的温度湿，度传感器用于测量危化品承装罐内物质的湿度，主控机与运动模拟器连接，可燃气体传感器与主控机连接，惯性传感单元与主控机连接，温度传感器与主控机连接，湿度传感器与主控机连接。本发明用于危化品安全检测。
文档编号G01D21/02GK101982738SQ20101052310
公开日2011年3月2日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者孔民秀, 孙立宁, 杜志江, 游玮, 肖永强 申请人:哈尔滨工业大学