一種大量程遙測傾角儀的製作方法

2023-09-19 07:27:30

專利名稱：一種大量程遙測傾角儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及工程測量技術，尤其適用於工程中大型建築物及地面基礎的大傾斜量的遠距離測量。
目前，在工程測量技術領域中，多採用鉛垂擺原理測量地面傾斜，具有穩定性好、結構簡單等優點；但因受其擺長的制約，使靈敏度不高，從而需配備靈敏度高、測量範圍大的傳感器，以保證整機具有高靈敏度，大測量範圍，長期穩定可靠的效果。
本實用新型的目的就在於克服現有技術存在的缺點和不足，而推出一種高靈敏度、大量程的遙測傾角儀。
本實用新型的目的是這樣實現的①採用鉛垂擺原理並配備變面積式、多層、差動電容傳感器，實現了大量程、高靈敏度、穩定可靠的工程傾斜測量。變面積式差動電容傳感器較之於變間隙式差動電容傳感器，雖然靈敏度較低，但其線性範圍擴大幾個數量級，特別適用於工程測量，其靈敏度的不高可採用多層電容結構來彌補。差動電容較之於非差動電容，具有線性範圍增大，抗幹擾能力增強等特點。
②在鉛垂擺繫上，採用了雙簧片式結構，保證了差動電容動片和定片之間的間距恆定且受非測量方向傾斜的影響極小。
本實用新型的主要技術指標是靈敏度10」-60」量 程±5°-±15°線 性＜±1％供 電12V功 耗10mA傳輸距離500M耐壓1-20個大氣壓體積Φ120×160mm3
以下結合附圖詳細說明

圖1為本實用新型工作原理框圖；圖2為電容/電壓變換器工作原理框圖3為本實用新型結構圖；圖4為差動電容及擺繫結構圖(正視)；圖5為差動電容及擺繫結構圖(左視)。
其中1-主體，2-電容/電壓變換器，3-人工測讀器，4-數據採集器；1.1-擺系，1.1.1-雙簧片，1.1.2-擺錘；1.2-差動電容器，1.2.1-電容動片(C3)，1.2.2-電容定片(C1、C2)；1.3-支架，1.4-鎖擺機構，1.5-外殼，1.5.1-底座，1.5.2-管筒，1.5.3-上蓋；1.6-調平機構，1.7-耐壓防漏接頭，1.8-信號電纜；2.1-振蕩器，2.2-交流放大器，2.3-調製與解調器，2.4-直流放大器，α-傾斜角位移，C-電容，V-直流電壓，V-交流電壓。
1、由圖1可知，本實用新型的工作原理是當被測對象傾斜角位移α發生Δα變化時，則差動電容器1.2的電容C隨同變化ΔC，再通過電容/電壓變換器2轉換，則有電壓V的變化ΔV，ΔV正比於Δα。通過人工測讀器3讀出被測對象傾斜角位移Δα；或配接數據採集器4實現自動連續測量。
2、由圖2可知，電容/電壓變換器2由下列部分組成，其連接關係是電容動片C3→交流放大器2.2→調製與解調器2.3→直流放大器2.4；振蕩器2.1的兩輸出端分別與電容定片C1、C2及調製與解調器2.3的兩輸入端相連接。在C3端點有反映傾斜角位移α變化的V~1,]]>經交流放大器2.2有V~2,]]>經調製與解調器2.3有ΔV1，再經直流放大器2.4有ΔV2，即輸出信號，供人工測讀或數據採集。
3、由圖3、圖4、圖5可知，本實用新型由主體1、電容/電壓變換器2、人工測讀器3組成；其輸出可配接數據採集器4，實現自動連續測量。
(1)主體主體l由擺系1.1、差動電容1.2、支架1.3、鎖擺機構1.4、外殼1.5、調平機構1.6、耐壓防漏接頭1.7和信號電纜1.8組成，主體1內充滿變壓器油。
④擺系1.1為小型垂直擺系，由雙簧片1.1.1、電容動片1.2.1、擺錘1.1.2組成，並依次吊接固定在支架1.3上，但互相絕緣；⑦差動電容1.2由多層動片1.2.1和多層定片1.2.2相間組合而成，相互平行，其間距為l-2mm；電容定片1.2.2為扇形，由C1和C2對稱排列；電容動片1.2.2為扇形，即C3。零點時C3處於中間位置；有傾斜變化時，C3與C1及C2重合部分發生改變，即電容面積發生改變，從而使兩者電容量發生改變，一邊變大，另一邊變小，但電容差值具有方向性．由於電容片形狀設計為扇形，使電容隨角度呈線性變化，且線性範圍測量最大。
③支架1.3用於固定擺系1.1、電容定片1.2.2、鎖擺機構1.4；支架1.3固定於外殼1.5的管筒1.5.2上。
④鎖擺機構1.4為2個可旋入擺錘1.1.2中軸線螺孔內的螺絲，旋緊於支架1.3上後將擺錘1.1.2鎖定，以利於儀器的運輸；工作時將螺絲旋出。
⑤外殼1.5由底座1.5.1、管簡1.5.2及上蓋1.5.3組成一個封閉體，底座1.51和管簡1.5.2焊接成一體，而上蓋1.5.3則通過高壓橡皮圈及螺釘與管筒1.5.2連接，具有耐壓、防水功能。
⑥調平機構1.6由3個調平螺絲配合水準氣泡組成，安裝在底座1.5.1的周邊上，通過調節調平螺絲將底座1.5.1調平。
⑦耐壓防漏接頭1.7可讓信號電纜1.8穿出，通過壓緊螺絲及高壓橡皮圈使信號電纜1.8與橡皮圈緊密接觸，達到高壓防水目的。
⑧信號電纜1.8為耐壓水工橡套電纜(4芯或5芯)，可傳輸信號500米。
(2)電容/電壓變換器本變換器2將電容量的變化轉換為直流電壓的變化，經傳輸後供人工測量或自動測量。電路設計上採用單電源供電及電平轉換，其輸出無電流，減少了傳輸線上引入的幹擾。其電壓放大倍數可按用戶要求調節。
(3)人工測讀器人工測讀器主要由可隨時充電的12V電瓶及用於測量的數字面板表組成，其功能是給儀器供電，然後對其輸出信號進行測量，適宜於現場安裝和觀測。
本實用新型與現有技術相比具有以下特點①測量範圍大因為採用了變面積式差動電容傳感器及合理的扇形電容片設計，其線性範圍也隨之增大。
②靈敏度高因為採用了多層式電容結構及高效的電容/電壓變換器，其靈敏度可達角秒級，其量程精度比可達40000。
③穩定性好因為採用鉛重擺原理和高穩定電容/電壓變換器。
④抗幹擾能力強因為採用了差動電容方式，故可濾除對電容及電路的共同幹擾，另外電容/電壓變換器2獨特的設計即採用單電源供電，且輸出線上無電流，電纜引入幹擾降至最小。
⑤信號能遠傳遙測儀器輸出為電信號，傳輸可達500米，可在遠離儀器處進行人工或自動觀測。
⑥耐高壓，防水性能好由於採用了高壓橡圈密封技術，使儀器主體可耐壓1-20個大氣壓，特別適宜於大壩水利工程的測量。
⑦便於安裝由於儀器已小型一體化設計，安裝時只需放鬆鎖擺機構1.4，調整調平螺絲，儀器便能投入正常觀測。
總之，由於本實用新型結構簡單、靈敏度高、測量範圍大、穩定性好，因此有著廣闊的應用前景。
權利要求1.一種大量程遙測傾角儀，由主體(1)、電容/電壓變換器(2)、人工測讀器(3)組成，其輸出可配接數據採集器(4)，實現自動連續測量，其特徵在於主體(1)由擺系(1.1)、差動電容(1.2)、支架(1.3)、鎖擺機構(1.4)、外殼(1.5)、調平機構(1.6)、耐壓防漏接頭(1.7)和信號電纜(1.8)組成，主體(1)內充滿變壓器油；①擺系(1.1)為小型垂直擺系，由雙簧片(1.1.1)、電容動片(1.2.1)、擺錘(1.1.2)組成，並依次吊接固定在支架(1.3)上，但互相絕緣；②差動電容(1.2)由多層動片(1.2.1)和多層定片(1.2.2)相間組合而成，相互平行，其間距為1-2mm；電容定片(1.2.2)，由C1和C2對稱排列；③用於固定擺系(1.1)、電容定片(1.2.1)、鎖擺機構(1.4)的支架(1.3)固定連接於外殼(1.5)的管筒(1.5.2)上；④鎖擺機構(1.4)為2個可旋入擺錘(1.1.2)中軸線螺孔內的螺絲；⑤外殼(1.5)由底座(1.5.1)、管筒(1.5.2)及上蓋(1.5.3)組成一個封閉體，底座(1.5.1)和管筒(1.5.2)焊接成一體，而上蓋(1.5.3)則通過高壓橡皮圈及螺釘與管筒(1.5.2)連接；⑥調平機構(1.6)由3個調平螺絲配合水準氣泡組成，安裝在底座(1.5.1)的周邊上；⑦耐壓防漏接頭(1.7)可讓信號電纜(1.8)穿出，通過壓緊螺絲及高壓橡皮圈使信號電纜(1.8)與橡皮圈緊密接觸。
2.按權利要求1所述的一種大量程遙測傾角儀，其特徵在於差動電容(12)的動片(1.2.1)和定片(1.2.2)均為扇形。
3.按權利要求1所述的一種大量程遙測傾角儀，其特徵在於雙簧片(1.11)為一長條形金屬軟質薄片。
專利摘要本實用新型公開了一種大量程遙測傾角儀,涉及工程測量技術,尤其適用於工程中大型建築物及地面基礎的大傾斜量的遠距離測量。為了解決工程測量傾角中需要大量程、高靈敏度、穩定可靠的技術問題,採用鉛垂擺原理並配備變面積式、多層、差動電容傳感器;在鉛垂擺系上,採用雙簧片式結構。由於結構簡單,性能價格比高,因此有著廣闊的應用前景。
文檔編號G01C9/00GK2421617SQ0022994
公開日2001年2月28日 申請日期2000年5月18日 優先權日2000年5月18日
發明者譚適齡, 蔡峰, 蔡惟鑫 申請人:武漢高科傳感技術工程有限公司