专利名称：一种水下艇速测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水下测量船艇运动速度的艇速测量装置，属于体育训练学和训练
器械技术领域。
背景技术：
对于竞速性体育项目来说，速度是衡量运动成绩好坏的唯一标准。比赛的最终成 绩又决定于每一桨的划桨效果，也就是说每一桨船艇所获得的速度大小对运动员至关重 要。充分细致的了解每一桨的划桨效果，让运动员有针对性的改进划桨技术，对提高运动员 的运动成绩有重要意义。 充分调研国内外相关文献发现，目前对船艇运动速度进行测量的方法，主要有接 触式和非接触式两种形式。非接触式测量速度的设备主要有GPS和加速度计，GPS的测量 精度比较高，能够达到0. lm/s，但价格比较昂贵；而用加速度计来检测速度，需要有一个标 定设备，在开始测量之前必须对加速度传感器进行标定，使用过程过于繁琐。接触式测量速 度的设备种类比较多，主要有流速计、流量计、皮托管和涡轮传感器等。现有流量计、流速计 原理相近，通过测量固定管径长度的体积计算流体速度，体积大、比较笨重，使用过程中对 船艇造成的阻力较大；皮托管是利用压差原理计算流速，检测设备同样体积大、笨重，对被 测船艇造成的阻力比较大；涡轮传感器虽然体积较小、阻力小，但在使用过程中水里的杂草 等容易进入涡轮内从而影响测量的精度。赛艇的质量非常轻，速度敏感性强，急需一种质量 轻、体积小、阻力小、测量精度高的速度传感器，完成对船艇运动速度的精确测量。

发明内容
本发明的目的是提供一种水下赛艇速度的艇速测量装置，可以在水下对船艇的运 动速度实现较高精度检测，同时对船艇的阻力较小。
本发明的技术方案如下 —种水下赛艇速度的艇速测量装置，其特征在于所述艇速测量装置包括迎水罩、
传感测量装置和支撑结构，所述的迎水罩表面形状采用流线型曲面；所述的传感测量装置
包括预紧螺钉、预紧弱弹簧、压力传感器、传感装置外壳和信号处理电路；所述的预紧螺钉
的下底面通过预紧弱弹簧与压力传感器相接触，预紧螺钉上部通过螺纹与迎水罩固定连
接；所述的压力传感器与支撑结构的前端部固定连接，所述传感装置外壳与支撑结构通过
螺纹连接；所述的信号处理电路包括预紧力调节电路、滤波电路和压力速度转换电路，压力
传感器输出的压力信号首先经过预紧力调节电路消除由于安装造成的预压力，然后通过滤
波电路消除噪声后，再经过压力速度转换电路将压力信号转换为速度信号输出。 由于该测速装置在浸水环境工作，所以设计了两种防水方式首先迎水罩和传感
装置外壳之间留有缝隙，形成气封；其次压力传感器的表面设有一层防水膜，防止电压传感
器电源线和信号线之间连接。 为了适应赛艇这种特殊的被测装置，支撑结构设计成圆柱形和圆锥形两部分合成，截面为圆形，在中心线沿径向开有通槽，便于安装在船舵上。 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果该测量装置具有质量轻、体 积小(直径仅20mm左右，长100mm左右)、安装方便、测量精度高等特点；表面的流线型结 构不仅阻力小，而且使水中的杂质(水草等)无法进入测量装置内影响测量精度，无论是在 低速或高速段，都能够提供较高精度的测量结果。


图1为本发明提供的水下赛艇速度的艇速测量装置的结构原理示意图。
图2为传感测量装置结构示意图。
图3为支撑结构安装示意图。
图4为信号转换电路原理图。 图中l-迎水罩；2-预紧螺钉；3-预紧弱弹簧；4_传感装置外壳；5_压力传感器； 6-防水垫圈；7-支撑结构；8-紧固夹；9-固定螺钉；10_压力传感器触点；11_通槽；12-船 舵；13-预紧力调节电路；14-滤波电路；15-压力速度转换电路；16_压力信号。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的原理、结构和工作过程做进一步的说明。
图1为本发明提供的水下赛艇速度的艇速测量装置的结构原理示意图，该艇速测
量装置包括迎水罩1、传感测量装置和支撑结构7，迎水罩表面形状采用流线型曲面；传感
测量装置包括预紧螺钉2、预紧弱弹簧3、压力传感器5、传感装置外壳4和信号处理电路；
压力传感器5与支撑结构7的前端部固定连接，传感装置外壳4与支撑结构7通过螺纹连接。 由于该测速装置在浸水环境工作，所以设计了两种防水方式首先迎水罩1和传 感装置外壳之间留有缝隙，形成气封；其次压力传感器的表面设有一层防水膜，防止电压传 感器电源线和信号线之间连接。 图2为传感测量装置结构示意图。预紧螺钉2上部与迎水罩1通过螺纹连接，迎水 罩1与传感装置外壳4采用间隙配合，确保二者之间相对运动时不会有摩擦力的作用。预 紧螺钉2底部将预紧弱弹簧3压在传感装置外壳4内侧顶部，当支撑结构7与传感装置外 壳4之间的螺纹拧紧后，预紧弱弹簧3受压产生的作用力，使预紧螺钉2的下底面与传感器 触点IO相接处，并产生一定的预紧力。艇速测量装置在水中沿图中-x轴方向运动时，迎水 罩受到沿x轴方向的作用力，通过预紧螺钉2作用到压力传感器5上。
图3为支撑结构安装示意图。为了适应赛艇这种特殊的被测装置，艇速测量装置 被安装在船舵12上，因此将支撑结构7设计成圆柱形和圆锥形两部分合成，截面为圆形，在 中心线沿径向开有通槽ll，船舵12穿过通槽，固定螺钉9将紧固板8压紧在船舵上，将整个 测量装置固定到船舵上，迎水罩水平朝向赛艇前进的方向。对于不同安装环境可以将支撑 结构设计成不同的结构。 图4为信号转换电路原理图，该电路必须与本测量装置配套使用，因为压力传感 器5输出的压力信号，必须经过数据转换才能成为速度信号。压力信号16首先经过预紧力 消除电路13，消除由于安装造成的预压力；然后通过滤波电路14消除各电磁元件产生的噪声；最后经过压力速度转换电路15，将压力信号转换为速度电路。
权利要求
一种水下艇速测量装置，其特征在于所述艇速测量装置包括迎水罩(1)、传感测量装置和支撑结构(7)，所述的迎水罩表面形状采用流线型曲面；所述的传感测量装置包括预紧螺钉(2)、预紧弱弹簧(3)、压力传感器(5)、传感装置外壳(4)和信号处理电路；所述的预紧螺钉的下底面通过预紧弱弹簧与压力传感器相接触，预紧螺钉上部通过螺纹与迎水罩固定连接；所述的压力传感器与支撑结构的前端部固定连接，所述传感装置外壳与支撑结构通过螺纹连接；所述的信号处理电路包括预紧力调节电路(13)、滤波电路(14)和压力速度转换电路(15)，压力传感器输出的压力信号(16)首先经过预紧力调节电路消除由于安装造成的预压力，然后通过滤波电路消除噪声后，再经过压力速度转换电路将压力信号转换为速度信号输出。
2. 按照权利要求1所述的一种水下赛艇速度的艇速测量装置，其特征在于所述的迎 水罩和传感装置外壳之间留有缝隙形成气封。
3. 按照权利要求1或2所述的一种水下赛艇速度的艇速测量装置，其特征在于在压 力传感器的表面设有一层防水膜。
4. 按照权利要求1所述的一种水下赛艇速度的艇速测量装置，其特征在于所述的支 撑结构由圆柱形和圆锥形两部分组成，在中心线沿径向开有通槽。
全文摘要
一种水下艇速测量装置，属于体育运动测量设备领域。该装置包括迎水罩、传感测量装置和支撑结构，迎水罩表面形状采用流线型曲面，减小测量装置的阻力；传感测量装置包括预紧螺钉、预紧弱弹簧、压力传感器、传感装置外壳和信号处理电路。该测量装置具有质量轻、体积小、安装方便、阻力小、测量精度高等特点，无论是在低速或高速段，都能够完成对船艇运动速度较高精度的测量。
文档编号G01P5/02GK101762717SQ20101000263
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者季林红, 曹春梅, 王子羲, 陈小平 申请人:清华大学