浮筒式水平傾角測量裝置的製作方法

2023-05-11 11:23:41

專利名稱：浮筒式水平傾角測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及水平傾角測量裝置，特別是一種浮筒式水平傾角測量裝置。
背景技術：
現用數字式角度測量裝置主要有電子水平尺、多功能電子水平尺和數字式角度測量儀等類型，其中精度最高者為數字式角度測量儀，如專利編號為ZL01249761. 4「數字式傾角傳感器」使用的《電解質傾角傳感器》，其工作原理為在玻璃、塑料或陶瓷的殼體內裝有一定粘度的電解液，並有相應的電極與外部連接，電極與電極之間相互平行且間距相等，如果在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時，電極之間會形成離子電流，兩根電極之間的液體相當於兩個電阻，當殼體處於水平位置時，電極浸入電解液的深度相同，電阻相等； 當殼體傾斜時，電極間的導電液不相等，電極浸入電解液的深度也發生變化，使電阻發生變化，通過測量電阻之間的差值，再配合外部信號處理電路，就可以得知傾斜角度的大小和方向。所述數字式角度測量儀在具有高精度測量功能時，其配套的數位訊號處理電路級別也是最高的，進而催生了這類數字式角度測量儀的價格，如測量精度為秒級的《電解質傾角傳感器》，其價格就在幾千甚至上萬元，普通使用者對此望塵莫及，極大地阻礙了數字式角度測量儀的推廣運用。

發明內容
本發明目的是提供了一種結構簡單、價格便宜、精度高的浮筒式水平傾角測量裝置。能夠實現上述目的的浮筒式水平傾角測量裝置，包括盛有液體的腔體，所不同的是所述液體內設有於轉動機構兩側對稱設置的浮筒，所述浮筒的頂部高於液面，所述轉動機構上由浮筒帶動的轉動體連接傳感器的主柵，所述傳感器的主柵與傳感器的副柵耦合。本發明的工作原理在轉動機構兩側對稱安置兩個浮筒，浮筒的頂部高於液面，當測量裝置的位置相對水平位置發生變化時，液面跟著發生變化，兩側的浮筒侵入液體的體積一邊增加一邊減少，浮筒對轉動體產生一個扭轉力矩，這個力矩將帶動傳感器的主柵達到新的平衡位置，與主柵耦合的傳感器的副柵產生與之相應的電信號，從而達到測量水平傾角的目的。所述轉動機構的一種結構為與軸套轉動配合的轉軸，所述轉動體為轉軸，所述浮筒於轉軸兩側設置並通過對稱支架與轉軸連接，所述轉軸連接傳感器的主柵。為提高測量精度，所述傳感器的主柵、轉軸、浮筒的總重量與液體對浮筒產生的浮力相等(或相近)，使轉軸與軸套之間的轉動摩擦趨於最小甚至為零。進一步提高測量精度的措施為保證傳感器的主柵和副柵之間有合理的工作間隙， 亦即調節轉軸的軸向間隙，所述轉軸兩端設置擋塊和頂絲，擋塊設於傳感器的副柵上，頂絲設於腔體殼面上。
所述轉動機構的另一種結構為設置在導向輥間作局部圓周運動的弧板，所述轉動體為弧板，所述弧板的兩端連接相同的浮筒，傳感器的主柵安裝於弧板上。所述導向輥為於弧板左、右設置的兩組滾輪，每組滾輪分上、下位置，左、右兩上位滾輪接觸於弧板的上弧面，左、右兩下位滾輪接觸於弧板的下弧面。為提高測量精度，所述傳感器的主柵、弧板、浮筒的總重量與液體對浮筒產生的浮力相等，使弧板與滾輪之間的滾動摩擦趨於最小甚至為零。所述傳感器為採用相對測量和絕對測量的容柵傳感器或為電渦流、電感、電磁等位移傳感器。本發明的優點1、本發明浮筒式水平傾角測量裝置採用容柵傳感器作為測量傳感器，通過於傳感器主柵的轉動體兩側設置浸泡於液體內的浮筒，浮筒追蹤液體液面的角度改變而使傳感器獲取電信號，從而達到測量水平傾角的目的，由此可見本發明的機構簡單，所用容柵傳感器技術成熟且價格便宜，因此本發明的製造成本大幅度降低。2、本發明通過採取減小傳感器轉動件的摩擦力和摩擦係數、建立傳感器轉動件的合理軸向位移來提高測量精度，使其達到秒級精度要求。3、本發明完全可取代現用最高水平的電解質傾角傳感器而廣泛推廣，成為普通使用者用的起和用得好的新一代數字測量傳感器裝置。


圖1是本發明一種實施方式的結構示意圖。圖2為圖1中的C-C剖面圖。圖3為圖1中A處局部放大圖。圖4為本發明另一種實施方式的結構示意圖。圖5為圖4中的B-B剖面圖。圖6為圖4中的E-E剖面圖。圖號標識1、腔體，2、軸套，3、轉軸，4、浮筒，5、主柵，6、副柵，7、擋塊，8、頂絲；9、 支架；10、弧板；11、導向輥。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明1、第一實施例本發明浮筒式水平傾角測量裝置是在一腔體1內盛有液體，所述腔體1為圓形殼體，圓形殼體的背面殼套內設有容柵傳感器，容柵傳感器為在垂直方向上相互耦合的主柵5 和副柵6，與主柵5同軸固連的水平轉軸3通過殼體背面中心的軸套2進入殼體內，轉軸3 與軸套2轉動配合；所述殼體內的轉軸3兩側各設有一個浮筒4，兩側浮筒4相同且位置對稱並通過對稱支架9與轉軸3連接成為一體，浮筒4浸入在液體內，殼體處於水平位置時， 兩側浮筒4處於同一水平高度上，且浮筒4的頂部平面高於液面，如圖1所示。所述轉軸3的兩端設置擋塊7和頂絲8，擋塊7設於傳感器的副柵6中心，轉軸3 伸出主柵5的端面與擋塊7接觸，頂絲8設於殼體正面，旋入的頂絲8的端面接觸於殼體內的轉軸3端面上，頂絲8的擰緊、擰松程度決定了傳感器的主柵5和副柵6的耦合間隙，如圖3所示。所述轉軸3與軸套2為間隙的轉動配合，為減小兩者之間的摩擦力，首先是減小轉軸3作用於軸套2上的壓力，採取的措施為合理設置浮筒4的大小，使液體對浮筒4產生的浮力等於或接近主柵5、轉軸3和浮筒4的總重量，另外轉軸3和軸套2採用摩擦係數較低的材料製造。本發明安裝於直角尺架上使用，直角尺架置於測量斜面上，液面發生傾斜，兩邊的浮筒4侵入液體的體積一邊多一邊少，相對位置發生改變，給轉軸3產生一個扭轉力矩而使傳感器的主柵5轉動一個角度，在液面和浮筒4重新達到平衡位置後，傳感器的主柵5最終的轉動角度在傳感器的副柵6上產生與之相應的電信號，如圖2所示。2、第二實施例本發明浮筒式水平傾角測量裝置是在一腔體1內盛有液體，所述腔體1為方形殼體，方形殼體底部靠近殼面設有左、右兩組限制弧板10軸向移動、只作局部圓周轉動的導向輥11，每組導向輥11為上、下位置的滾輪，上位的左、右兩滾輪接觸在弧板10的上弧面， 下位的左、右兩滾輪接觸在弧板10的下弧面；所述弧板10兩端各連接一個浮筒4，左、右兩浮筒4大小相同，方形殼體處於水平位置時浮筒4的頂部空腔高出液面；弧板10通過支架 9向後連接傳感器的主柵5，傳感器的主柵5與殼體背面的傳感器的副柵6耦合，在垂直方向上相互耦合的主柵5和副柵6為容柵傳感器的主柵5和副柵6，如圖4、圖5、圖6所示。所述弧板10與滾輪為轉動配合，為減小兩者之間的滾動摩擦力，首先是減小弧板 10作用於滾輪上的壓力，採取的措施為合理設計浮筒4的大小，使液體對浮筒4產生的浮力等於或接近主柵5、弧板10和浮筒4的總重量，另外弧板10和滾輪採用摩擦係數較低的材料製造。本發明同樣安裝於直角尺架上使用，直角尺架置於測量斜面上，液面發生傾斜，兩側的浮筒4侵入液體的體積一邊多一邊少，相對位置發生改變，給弧板10產生一個扭轉力矩而使其轉動，從而帶動主柵5轉動一個角度，在液面和浮筒4重新達到平衡位置後，主柵 5最終的轉動角度在副柵6上產生與之相應的電信號。綜上所述，本發明具有如下特點1、與傳感器的主柵5連接的轉動件兩側是對稱的浮筒4，浮筒4浸入腔體內的液體，液位不得高於浮筒4的頂面位置。2、浮筒4產生的浮力和傳感器的主柵5、轉動件、浮筒4的重量相等或相近，使轉動件的轉動摩察阻力接近零，達到提高傳感器的測量解析度的目的。3、轉動件的軸向位移可調或設置得很小，以保證傳感器的主柵5和副柵6的合理工作間隙。4、腔體1為完全密封體，保證液體不會滲漏。5、所用的傳感器可以是採用相對測量和絕對測量的容柵傳感器也可以用其它位移傳感器，如電渦流，電感，電磁等位移傳感器。
權利要求
1.浮筒式水平傾角測量裝置，包括盛有液體的腔體(1)，其特徵在於所述液體內設有於轉動機構上對稱設置的浮筒(4)，所述浮筒(4)的頂部高於液面，所述轉動機構上由浮筒(4)帶動的轉動體連接傳感器的主柵(5)，所述傳感器的主柵(5)與傳感器的副柵(6)耦I=I O
2.根據權利要求1所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特徵在於所述轉動機構為與軸套(2)轉動配合的轉軸(3)，所述轉動體為轉軸(3)，所述浮筒(4)於轉軸(3)兩側設置並通過對稱支架(9)與轉軸(3)連接，所述轉軸(3)連接傳感器的主柵(5)。
3.根據權利要求2所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特徵在於所述傳感器的主柵(5)、轉軸(3)、浮筒(4)的總重量等於液體對浮筒(4)產生的浮力。
4.根據權利要求3所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特徵在於所述轉軸(3)兩端設置有調節轉軸(3)軸向間隙的擋塊(7)和頂絲(8)，所述擋塊(7)設於傳感器的副柵(6) 上，所述頂絲(8)設於腔體(1)殼面上。
5.根據權利要求1所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特徵在於所述轉動機構為設置在導向輥(11)間作局部圓周運動的弧板(10)，所述轉動體為弧板(10)，所述弧板(10) 的兩端連接浮筒(4)，傳感器的主柵(5)安裝於弧板(10)上。
6.根據權利要求5所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特徵在於所述導向輥(11)為於弧板(10)左、右設置的兩組滾輪，每組滾輪分上、下位置，左、右兩上位滾輪接觸於弧板 (10)的上弧面，左、右兩下位滾輪接觸於弧板(10)的下弧面。
7.根據權利要求6所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特徵在於所述傳感器的主柵 (5)、弧板(10)、浮筒(4)的總重量與液體對浮筒(4)產生的浮力相等。
8.根據權利要求1 7中任意一項所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特徵在於所述傳感器為採用相對測量和絕對測量的容柵傳感器或為電渦流、電感、電磁位移傳感器。
全文摘要
本發明公開了一種浮筒式水平傾角測量裝置，包括盛有液體的腔體，所述液體內設有於轉動機構上對稱設置的浮筒，所述浮筒的頂部高於液面，所述轉動機構上由浮筒帶動的轉動體連接傳感器的主柵，所述傳感器的主柵與傳感器的副柵耦合；所述轉動機構的一種形式為與軸套配合的轉軸，轉動機構的另一種形式為設置在導向輥間作局部圓周運動的弧板，所述傳感器的主柵、轉軸或弧板、浮筒的總重量等於液體對浮筒產生的浮力。本發明通過浮筒追蹤液體液面的角度改變而使傳感器獲取電信號，從而達到測量水平傾角的目的，所用傳感器技術成熟且價格便宜，大幅度降低製造成本。
文檔編號G01C9/20GK102384742SQ20111031239
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月15日 優先權日2011年10月15日
發明者趙志強 申請人:趙志強, 趙飈, 鍾勝