一種同時測力—位移值的新型儀器的製作方法

2023-05-28 17:56:56 3

專利名稱：一種同時測力—位移值的新型儀器的製作方法
技術領域：
本實用新型產品屬於物理中的測量儀器部分。
測量力或位移值的儀器(表)在工程實踐中有很多。例如CY－I型，PE－Z型力傳感器用來實時測力時，是利用應變片電阻的變化，轉化為電量進行測量。雖然它能較大範圍地測力值，但需專門的應變片粘貼技術，而應變片製作技術複雜，價格昂貴，並在野外工作及產品質量檢測中極不方便。一般的彈簧測力計(如彈簧稱)雖然亦可用於稱重和測拉、壓力，但精度較低。它們都不能同時測力與位移值，更不能同時測交流接觸器的行程距離與彈力值。
本實用新型儀器在實際運用中可以克服上述測力儀器的不足之處。
本實用新型產品的特徵在於，兩個帶外殼的齒輪傳動機構及其連接，一個受力彈簧，一個用超薄有機玻璃經特殊處理製成的光電盤(外加普通的光電轉換電路和接收裝置)。齒輪傳動機構將滑杆的直進運動轉化為旋轉運動，置於光敏元件(3DU)之間的光電盤周圍有等距離的明暗相間的透光點，它可讓測光通過。彈簧用來進行力的傳遞，普通接收裝置可以對脈衝信號進行處理，並進行數字顯示，必要時可直接與微機相接。
本實用新型產品的優點在於第一，利用了齒輪傳動機構和微機對脈衝信號的分段處理，提高了測量位移的靈敏度，根據不同需要可達0.01mm至0.001mm；第二，利用滑杆的接觸式聯接，實現了力與位移值的同時測量；第三，發現一種製作輕便、價廉的光電盤的方法，即採用有機玻璃，利用粘粘和拍攝手段，製成明暗相間的亮框；第四，測試儀調零簡單方便，可精確測量力值。
本實用新型儀器的一種形式是將彈力彈簧加在齒輪傳動機構的滑杆觸頭之外，另一種形式是將彈簧套在滑杆之上，利用彈簧的壓縮，滑杆的直進來測力值。這兩種形式的測試儀，彈力彈簧均裝有微調裝置，彈簧加在滑杆之外時，可以較大範圍地測量力值(可達幾千牛頓)；彈簧加在滑杆之內時，結構輕便，易於加工。兩種形式的結構均能靈敏地測力及位移值。
本實用新型儀器可以廣泛地用來1、取代一般的彈簧係數(K)測試儀；2、同時測多彈簧系統如交流接觸器的行程距離與作用力值；3、稱量重力；4、測轉矩；5、隨時標定後可以部分代替天平；6、測量工件的厚度，內外徑，可部分取代遊標卡尺、千分尺等。
本實用新型儀器的原理，可有幾種形式的測試儀，如圖一、二、三所示圖一是測試儀下視圖(彈簧置於觸頭之外)；圖二是測試儀側視圖(彈簧置於觸頭之內)；圖三是測試儀中光電盤正視圖。
如圖(1)是一個直進運動的滑杆；(2)是一對精密咬合的齒輪。滑杆受力作用產生直進運行，傳遞給齒輪，轉化為旋轉運動，小齒輪的軸上裝有指針，它的旋轉運動可以反映直進位移和力的大小，且可以將靈敏度提高兩到三個數量級。圖三是一光電盤，它是採用超薄有機玻璃，經拍攝、粘貼而成，它的黑白對比度極高。矩形框(9)是可以透過測試光的部分，(8)是不能透過測試光的部分，光電盤的大小和方框(9)疏密可以因需要而定，光電盤與小齒輪中心軸粘合在一起。(5)是光敏元件3DU，特點在於它只敏感測試光，抗幹擾能力強。光電盤(6)旋轉時，可以時斷時續擋住光敏元件發出和接收的測試光，普通的外加電路和接收裝置可以得到反映位移量的脈衝信號。分段處理脈衝信號，又可以將位移測量精度提高二至三個數量級。(4)是彈力彈簧，它用精密測力儀器標定，導杆直進運動時，它受到壓縮。從刻度盤上可以直接讀出力值大小。它的靈敏度比一般的彈簧測力計高四個數量級。(3)是簡易調零裝置，利用它可以迅速準確調零。(7)是觸頭與滑杆間的緊密接觸連接，用以將被測件位移量傳遞到表頭(17)顯示。推桿頭(10)與內推桿(11)，用螺絲連接，根據測量要求更換標定測試彈簧。
推桿頭(10)在不受力時由防松彈簧(13)保證無鬆動，外推桿(12)與測力表頭(14)螺絲連接，不用外推桿測量時，(10)、(11)、(12)、(13)部分取下。內彈簧(13)由微調旋扭(3)旋下，即可方便地標定更換。
實施例採用本實用新型，首先將表(17)(見附圖
)固定，緩慢推動多用測試儀的錶盤(16)(自動測試時用微型電機推動)。然後選取不同讀數點，根據系統測量的靈敏度要求，可得到四組力一位移值數據，(彈簧係數K＝5N／mm，誤差分析略去)
權利要求1.一種既能測力又能測位移的測試儀器，其特徵在於兩個齒輪傳動機構將直進運動轉化為旋轉運動；兩個直進桿頭尾固聯，將測試端位移信號傳遞出來；力的傳遞由一個受力彈簧完成；附著於旋轉軸上的光電盤與外殼上的光敏元件用於光電變換，將光信號轉換為電子脈衝信號。
2.根據權利要求(1)所述的一種裝置，其特徵在於光電盤製作材料為超薄有機玻璃，用粘貼、拍攝技術製成。
3.根據權利要求(1)所述的一種裝置，其特徵在於第二個齒輪傳動機構直杆與第一個齒輪傳動機構直杆之間的緊密接觸式剛性連接。
4.根據權利要求(1)所述的一種裝置，其特徵在於將彈簧置於滑杆上，簡便於加工的裝置。
5.根據權利要求(1)所述的一種裝置，其特徵在於與彈簧相連的螺栓調零裝置。
6.根據權利要求(1)所述的一種裝置，其特徵在於彈簧置於直進滑杆觸頭之外，測力過程中，滑杆不受力的裝置。
專利摘要一種同時測力—位移值的新型儀器(GLM多用測試儀)，它利用齒輪的機械傳動裝置，力位移測量元件的配合和光電盤及光電變換裝置，實現了力和位移值的同時測量。與同類測力或位移值的儀器相比，該儀器保證了靈敏度、可靠性、同時實測力—位移值、使用壽命及機光電一體化等方面的技術指標。
文檔編號G01D21/02GK2104433SQ9022662
公開日1992年5月13日 申請日期1990年12月21日 優先權日1990年12月21日
發明者徐華, 晏磊, 韓文杰 申請人:徐華, 晏磊