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舰船模型采用ISCAN战术压力传感器系统
测试
1.0简介
物联网公司正在准备一系列的模型试验，在它的冰柜上与新的韩国破冰船
评估其机动性能。作为计划的一部分，冰压力
测量船体水线沿线的分布，以提供局部压力数据
协助开发船舶局部压力预测数学模型
在水平和积冰中操纵。
目前，我们正在考虑一个现成的压力测量系统，I-Scan，
由Tekscan制造，用于压力测量。类似船舶操纵
不同的组织使用该产品进行了实验。这是
物联网决定使用这些传感器的主要理由。另一个重要因素
当决定使用I-scan系统和其他压力测量设备时
I-Scan传感器可以薄到0.1毫米，因此它可以应用于无需
显著的模型修改（图1）。
图1:NMRI所用模型上的两个传感器薄膜[1]
在下面的报告中，将回顾与手术相关的文献
在海洋环境中进行模型试验的I-Scan系统。背景
1
准备采购压力测量设备的信息
见第2节。一套用于采购的设备规范是
发达的。过去发生的技术问题与
他们的解决方案与物联网的运作有关。最后，对
设备调试及其结果见第3节。
2.0文献综述
2.1以前的试验
日本国立海洋研究所
日本国家海洋研究所（NMRI）使用I-Scan系统
一种5210N型EVO传感器在直行和转弯实验中的应用[1]。
该模型配备吊舱推进器，并设置在自由运行模式。
在直行试验中，吊舱以0°角定位。转弯时
测试它们将转向20或30°并形成“S”形路径。核磁共振成像用了8个
在直线行驶和转弯实验中，传感器的位置不同。
对于直行测试，八个传感器位于船体一侧[图
2] 一。为了进行转向试验，6个传感器被放置在2号位置，另外4个传感器被放置在位置2
八个传感器被安置在船体的一侧，也就是转弯的外侧。他们
需要在两台计算机上安装两个I-SCAN系统来操作所有八个传感器[1]。
他们的报告中没有讨论NMRI用于传感器防水的方法。
为了将传感器粘贴到型号NMRI上，使用了双面胶带MY-18
这是一个非常薄（0.1毫米厚）但难以置信的
强力胶带，仅在日本及周边地区提供[2]。物联网应用
我们需要一种具有类似特性的胶带，它可以在较低的温度下工作
耐高温，耐水和耐化学腐蚀。曾经的实验
完全，我们注意到压力分布存在较大的差异
在直行和转弯测试之间。在直接测试中注意到
主要是船首载荷。在转向试验期间，该荷载更大
在转弯外侧的船尾很重要。接触面积的差异
冰和船之间引起的荷载变化[图3]。使用吊舱推进器，
2
在本实验中提高了车削能力。常规螺旋桨和
船尾的船尾负荷可能没有那么大[1]。
图2:NMRI实验中船体上八个传感器的定位[1]
图3：直行和转弯实验中的冰接触[1]
赫尔辛基工业大学
赫尔辛基理工大学和国家海洋研究所
日本进行了一项试验，测量了不同温度下的冰荷载分布
操作场景[3]。本实验是在TKK冰槽中进行的
两种不同型号：15700载重吨油轮和62000载重吨货船。实验
包括多个宽度的直行试验，到港口的航道破裂试验，以及
右舷和右舷转向试验[图4]。Teknillinen Korkeakoulu酒店
（TKK）水箱为40m×40m，允许进行刻度半径旋转实验。这是
从波罗的海的标准转弯半径。所有的测试都是
包括两种不同的冰厚，20和25 mm，按0.63和0.79 m进行缩放
分别。这些数值是根据波罗的海的冰的标准厚度来定标的
大海。共完成27项试验。这包括对油轮的15次测试和12次测试
和货船一起。为了记录数据，Tekscan的5210 I-Scan系统被用来记录
d和货船一起。为了记录数据，Tekscan的5210 I-Scan系统被用来记录
数据。四个传感器被安置在船头的左舷
三
船肩，船中和船尾。这些传感器是用薄胶带连接的。这些
试验结果表明，在船首和船中剖面上存在主导载荷
在直接测试中。在通道破裂和转向试验期间，荷载
在后肩上。在小载荷宽度范围内有明显的分散。有人这么说
典型的全尺寸测量冰荷载。随着更宽的负载宽度，这种分散
降低。随着荷载宽度的增加，荷载线逐渐减小
指数函数。冰上也施加了高荷载，注意到
没有弯曲，压碎是主要的破坏[3]。
图4:TKK冰槽试验示意图[3]
寒带研究与工程实验室
寒区研究与工程实验室进行了中等规模的研究
用液压驱动压痕实验了解冰的破碎过程[4]。
这项实验是在北海道内太郎湖的港口进行的。他们用的是1.5
m宽压头，用于进行两次试验；第一次试验使用自然生长的海冰
第二个用冰冻在冰里的应变计来测量
不同点的应变。两次试验的速度分别为0.3、3.0和30.0 mm s-1。这个
第一次试验的结果是报告的唯一结果。他们在分段压头的表面安装了四个压力敏感面板[图5]。这些面板被连接到
使用胶带的压头。传感器面板的帧采集速率
4
0.3毫米s-1为1.25赫兹，3.0毫米s-1为12.5赫兹，30.0毫米s-1为100赫兹。A
压头表面上方的导流板保护传感器和
电脑。他们的传感器被保护起来免受水的损害
在压头上安装塑料板。这些传感器没有校准。
除了传感器面板，数据还来自称重传感器、位移传感器，
一个加速计，还有倾角计。这些仪器以5赫兹的频率收集数据，
各压痕速度为50 Hz和200 Hz。每次测试前
在与压头表面平行的冰盖上切割。高速试验的结果
（3.0和30.0 mm s-1）显示接触面积呈直线趋势。低层数据
速度试验（0.3mm s-1）表明，由于蠕变，接触面积逐渐增大
变形[4]。
图5：安装在分段压头上的压力传感面板[4]
2.2条。触觉传感器
触觉感知是对力的空间分布的检测和测量
垂直于预定的感应区域。触觉传感研究
不断成长。有两种不同类型的触觉传感器：动觉感觉
以及皮肤感应[5]。动觉感应用于检测
皮肤感应用于检测外力。皮肤的主要例子
传感器是人类的皮肤；这是由Tekscan开发的传感器类型。这个
5
人类的皮肤很难以传感器的形式复制，因为人类的手
17000种不同的机械感受器。这种类型的传感器是基于高电阻的。
压阻式压力传感器是最古老但最常用的压力传感器。
这种类型的传感器是由嵌入在微加工硅中的四个电阻构成的
惠斯通电桥中的横膈膜[图6]。该装置可精确测量
电阻。硅的电阻在机械应力作用下发生变化
几乎永远不会破裂。这意味着当施加压力时，隔膜
在电阻器上产生应力的弯曲。晶体硅嵌入电阻器中；
这将产生一个非常稳定的传感器，响应时间非常快[5]。
图6:Wheatstone桥[5]
2.3 I扫描系统
数据采集软件
I-Scan数据采集系统运行在操作员个人电脑上，有许多不同的功能
用于查看和存储数据的视觉功能[6]。当这个程序收集数据时
实时生成二维或三维轮廓[图7]。您也可以调整
你的传感器可以在一定的压力下改变灵敏度。此过程称为
改变传感器饱和。当
确定传感器灵敏度是否适合您的应用。使用原始的
数据系统，在传感器上施加压缩载荷。确保加载
在和你的实验相同的条件下。读数应给出
6
85左右，显示屏应该有蓝色、黄色、橙色和绿色的混合色。如果
不是这样，请相应地调整饱和度。一旦收集到数据
软件可以 |
