手持式數顯道軌高差檢測尺採樣部件的製作方法
2023-10-04 04:14:49
專利名稱：手持式數顯道軌高差檢測尺採樣部件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數顯測量道軌高度差的採樣裝置，適用於鐵路道軌高度差的採樣，並將高度差轉化為電信號。
背景技術：
公知的水準泡道軌尺檢測道軌高度差，容易造成人為的誤差，尤其在道軌高差超過水準泡刻度時，需要應用副尺補償，方可進行全量程讀數，因此操作很不方便。數字檢測道軌高差值的關鍵在於如何進行信號採樣，並要求採樣部件結構輕便、靈敏度高。
發明內容
為了實現數位化檢測道軌高差，本實用新型提供一種採樣部件。該採樣部件能方便地將道軌高差值以電壓信號形式輸出，供其他單片機電路處理。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是設置一個平行四邊形型式的玻璃連通管，內充水銀介質，在其左右液柱底端各裝一隻壓力傳感器，連通管及壓力傳感器用鋁合金外殼保護，組成採樣頭；將採樣頭用螺釘固定在一根H型截面的鋁合金直梁上，組成採樣部件。當採樣部件在不同高差的道軌上放置時，因採樣部件的傾斜，將使採樣頭內連通管左右兩液柱下端的壓強不同，經壓力傳感器將此壓差以電壓變化形式輸出，作為採樣信號。
基本原理為當採樣部件兩邊高差為h時，連通管左右立柱的液面變化各為pa=a-b=12h]]>pb=b-b=-12h]]>其中b為水平位置時的液面高度；a′為連通管傾斜時左邊立柱的液面高度；b′為連通管傾斜時右邊立柱的液面高度。
採樣信號以差壓p＝pa-pb＝1/2h-(-1/2h)＝h形式輸出。水平位置作為零位，輸出P值大於零，則右高左低，顯示為正值；輸出P值小於零，則左高右低，顯示為負值。以P值的正負即可判明軌道兩端的高低，P的數值即為高差的採樣值。
採樣部件的結構特徵是由直梁和採樣頭兩部分組成，兩者用螺釘聯接。直梁為H型截面的鋁合金型材；採樣頭由後保護外殼、玻璃連通管、壓力傳感器、水銀、密封膠、信號輸出線、沉頭螺釘、前保護外殼、矽膠襯墊組成。前、後保護外殼內側開有半圓形凹槽，玻璃連通管嵌入保護外殼的凹槽內，兩者之間襯以矽膠襯墊；兩隻摩託羅拉MPX-10壓力傳感器分別與連通管左右立柱下端的液面直接接觸，並用密封膠密封。前、後兩片保護外殼用沉頭螺釘緊固。
本實用新型的有益效果是輸出信號是左右液柱液面變化的差壓量，即2倍的液柱液面變化壓強，因此輸出信號強、精度高；採樣頭主要器件僅為玻璃連通管、壓力傳感器、水銀，結構簡單。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是採樣頭在直梁上的安裝位置(正視)。
圖2是實施例採樣頭結構。該圖以正視全剖畫出，反映了其內各組件的裝配關係和主要尺寸。
圖3是實施例採樣頭橫剖面(圖2的A--A剖面)，放大畫法，是對圖2的進一步補充。
圖中1.直梁，2.採樣頭，3.螺釘，4.後保護外殼，5.玻璃連通管，6.壓力傳感器，7.水銀，8.密封膠，9.信號輸出線，10.沉頭螺釘，11.前保護外殼，12.矽膠襯墊。
具體實施方式
連通管(5)的左右立柱間隔距離越大，靈敏度越高，但採樣頭(2)結構尺寸將越大。本實施例左右立柱間隔取為500mm，因鐵軌標準中心距為1505mm，所以製作縮小比例為1∶3.01(1505÷500＝3.01)。
連通管(5)材質為玻璃，管徑太粗易引起液面漾動，使數據顯示穩定時間較長，太細會使流動阻力過大，引起水頭損失。本實施例管內徑為φ2.5mm。
壓力傳感器(6)型號為摩託羅拉MPX-10矽壓力傳感器，數量2隻，分別與連通管左右立柱下端的液面直接接觸，並用密封膠(8)密封。其作用是將液面壓差值轉化為電壓信號。
電壓信號計算如下①MPX-10矽壓力傳感器的靈敏度k＝3.5mV/KPa(5V供電時)。
②當全軌寬1505mm，軌面高差變化1mm時，採樣頭兩邊高差h變化1/3.01＝0.332mm。
③每隻矽壓力傳感器輸出電壓值∵1大氣壓＝0.1MPa＝100KPa1mmHg＝0.1316KPa∵採樣頭兩邊高差h變化0.332mm，左右立柱各變化1/2h。
∴每隻矽壓力傳感器輸出電壓U＝k×1/2h×0.1316＝3.5×1/2×0.332×0.1316＝0.0765mV④本實施例以左右立柱差壓作為輸出信號，所以差壓輸出電壓為2U＝2×0.0765 mV＝0.153 mV
權利要求1.一種手持式數顯道軌高差檢測尺採樣部件，由直梁和採樣頭兩部分組成，兩者用螺釘聯接，其特徵是直梁為H型截面的鋁合金型材；採樣頭由後保護外殼、玻璃連通管、壓力傳感器、水銀、密封膠、信號輸出線、沉頭螺釘、前保護外殼、矽膠襯墊組成；由兩隻壓力傳感器將玻璃連通管內左右液柱的壓差轉換為電信號。
2.根據權利要求1所述的採樣部件，其採樣頭特徵是前、後保護外殼內側加工有半圓形凹槽，玻璃連通管嵌入保護外殼的凹槽內，兩者之間襯以矽膠襯墊；兩隻摩託羅拉MPX-10壓力傳感器分別與連通管左右立柱下端的液面直接接觸，並用密封膠密封；前、後兩片保護外殼用沉頭螺釘緊固。
3.根據權利要求1所述的採樣部件，其採樣頭內玻璃連通管的特徵是平行四邊形型式，管內徑φ2.5mm，外徑φ6mm，左右邊為液面立柱，下邊為液面通道，上邊為管內空氣流通道；連通管內注入水銀作為介質，注入水銀量為1/2立柱高。
專利摘要鐵軌高差的檢測，目前國內在線路施工和定期檢測時，工人單體操作所採用的仍是水準泡道軌尺，沒有輕便的數顯儀器可以取代。本實用新型涉及一種數顯測量道軌高度差的採樣部件，適用於道軌高度差的採樣，並將機械量轉化為電信號。數字顯示道軌高差值的關鍵在於如何進行信號採樣。本實用新型解決其技術問題的方案是根據連通管內液面高度不同壓強不同的原理，其特徵是平行四邊形型式，內置玻璃連通管，注入水銀量為1/2管高，左右液柱底端各裝一隻壓力傳感器，全密封結構，並用鋁合金外殼保護，組成採樣部件，可固定在尺體的直梁上。壓力傳感器將壓差信號以電壓變化形式輸出，作為採樣信號。
文檔編號G01C5/00GK2924485SQ0228786
公開日2007年7月18日 申請日期2002年12月3日 優先權日2002年12月3日
發明者龔秉周 申請人:龔秉周