一種位移傳感器和道面彎沉測量設備的製作方法
2023-05-14 00:44:16 1
專利名稱：一種位移傳感器和道面彎沉測量設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及儀表技術，特別是指一種位移傳感器和道面彎沉測量設備。
背景技術：
位移傳感器是測量機場跑道和公路道面彎沉的測量儀表，測量之前需要對彎沉測量系統-特別是位移傳感器進行靜態校準，如圖1所示，校準的位移標準量值是由位移傳感器上的千分尺給出的，安裝在位移傳感器外殼上的千分尺可推動位移傳感器內的活動質量塊，千分尺伸縮給出不同的位移標準量值；與活動質量塊相連的位移差動變壓器將位移標準量值轉換為差動電壓，該差動電壓由後端數據採集系統進行採集，這樣就獲得了標準長度值與差動電壓之間的關係，確定了彎沉測量系統的工作特性L = f(u) 公式1 ；式中，L是待測的彎沉位移，U是採集的差動電壓，由差動電壓U依據公式1可計算得到彎沉位移L。目前國內外用於機場跑道和公路道面彎沉測量的位移傳感器仍採用刻度式千分尺給出位移標準量值。現有技術存在如下問題刻度式的千分尺中，定尺兩刻度線間隔為1mm，動尺的兩刻度線之間代表 ο μ m的動刻度量程，動尺的刻度線正好對齊時能準確地讀出0 μ m、10 μ m 和20 μ m等值；以刻度線給出的位移標準量值解析度低，誤差大，而在10 μ m的動刻度量程內無刻度線可供讀出是多少長度，全憑不同使用者的目視決定，具有不確定性，且在黑暗和光線不好的環境下需要照明才能讀出；千分尺的動尺上每5條刻度線才標註一個數字，因此容易發生誤讀，一旦誤讀，只能在一個校準過程結束後才能發現並糾正，工作效率低且麻煩。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種位移傳感器和道面彎沉測量設備，用於避免誤讀，以及提高長度的精度，從而提高彎沉位移長度的可信性，最終對跑道和道面質量評價提供可靠依據。為解決上述技術問題，本實用新型的實施例提供一種位移傳感器，包括對所述位移傳感器的測量精度進行校正的千分尺，所述千分尺具有定尺和動尺；一位移容柵檢測傳感器，與所述千分尺固定在一起，具有一個能夠對所述定尺進行測量以得到一個第一長度， 並能夠對所述動尺進行測量以得到一個第二長度的測量單元，以及一個能夠顯示所述第一長度與所述第二長度的和數的顯示單元；傳感器外殼，與所述千分尺固定在一起。所述的位移傳感器，還包括調整螺釘，穿過所述傳感器外殼的頂部，並與所述傳感器外殼固定在一起；動尺頂杆，與所述動尺所在的螺栓固定接在一起；用於產生位移的差動變壓器S梁，各個梁之間的彎曲部由軸承銜接；拉簧，第一端與所述調整螺釘的一端固定在一起，第二端與所述差動變壓器S梁連接在一起，通過彈力將所述差動變壓器S梁與所述動尺頂杆緊貼在一起。[0010]所述的位移傳感器，所述定尺的一個定刻度量程為1mm，對應所述螺栓的兩個螺距。所述的位移傳感器，所述動尺上具有50個動刻度線，對應所述螺栓的一個螺距；每兩個所述動刻度線之間為一個動刻度量程，每一個所述動刻度量程為0. 5mm/50 = 10 μ m。所述的位移傳感器，還包括與所述差動變壓器S梁固定在一起，並且根據所述差動變壓器S梁的位移將自身插入一線圈的鐵芯；容置所述鐵芯，並根據所述鐵芯的插入長度產生不同的差動電壓的線圈，固定於所述傳感器外殼的內部；用於輸出所述差動電壓的一電信號輸出接口，與所述線圈連接。一種道面彎沉測量設備，包括一位移傳感器，所述位移傳感器包括對所述位移傳感器的測量精度進行校正的千分尺，所述千分尺具有定尺和動尺；一位移容柵檢測傳感器， 與所述千分尺固定在一起，具有一個能夠對所述定尺進行測量以得到一個第一長度，並能夠對所述動尺進行測量以得到一個第二長度的測量單元，以及一個能夠顯示所述第一長度與所述第二長度的和數的顯示單元；傳感器外殼，與所述千分尺固定在一起。所述的測量設備，還包括調整螺釘，穿過所述傳感器外殼的頂部，並與所述傳感器外殼固定在一起；動尺頂杆，與所述動尺所在的螺栓固定接在一起；用於產生位移的差動變壓器S梁，各個梁之間的彎曲部由軸承銜接；拉簧，第一端與所述調整螺釘的一端固定在一起，第二端與所述差動變壓器S梁連接在一起，通過彈力將所述差動變壓器S梁與所述動尺頂杆緊貼在一起。所述的測量設備，所述定尺的一個定刻度量程為1mm，對應所述螺栓的兩個螺距。所述的測量設備，所述動尺上具有50個動刻度線，對應所述螺栓的一個所述螺距；每兩個所述動刻度線之間為一個動刻度量程，每一個所述動刻度量程為0. 5mm/50 = 10 μ m。所述的測量設備，還包括與所述差動變壓器S梁固定在一起，並且根據所述差動變壓器S梁的位移將自身插入一線圈的鐵芯；容置所述鐵芯，並根據所述鐵芯的插入長度產生不同的差動電壓的線圈，固定於所述傳感器外殼的內部；用於輸出所述差動電壓的一電信號輸出接口，與所述線圈連接。本實用新型的上述技術方案的有益效果如下千分尺的定尺和動尺配合進行測量，最終的位移標準量值是定尺的長度與動尺的長度的和數，該位移標準量值的精度是由動尺的精度決定的；校正一個位移傳感器的過程中，定尺能夠通過測量得到一個較低精度的第一長度，由於位移容柵檢測傳感器能夠對動尺的動刻度量程進行測量並得到一個第二長度，該第二長度的精度高於動刻度量程所確定的精度至少一個量級，因此當最終的位移標準量值是第一長度與第二長度的和數時，該優化之後的位移標準量值的精度高於現有技術測得的位移標準量值的精度。
圖1為本實用新型現有技術的位移傳感器結構示意圖；圖2為本實用新型實施例一種位移傳感器結構示意圖；千分尺 1，[0022]定尺 101，[0023]動尺 102，[0024]位移容柵檢測傳感器[0025]測量單元201，[0026]顯示單元202，[0027]動尺頂杆3，[0028]調整螺釘4，[0029]傳感器外殼5，[0030]定位杆6，[0031]差動變壓器S梁[0032]拉簧8，[0033]鐵芯9，[0034]線圈10，[0035]軸承11，[0036]線圈固定座12，[0037]電信號輸出接口[0038]安裝座14。
具體實施方式
為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。本實用新型實施例提供一種位移傳感器，如圖2所示，包括對所述位移傳感器的測量精度進行校正的千分尺1，所述千分尺1具有定尺101和動尺102 ；一位移容柵檢測傳感器2，與所述千分尺1固定在一起，具有一個能夠對所述定尺 101進行測量以得到一個第一長度，並能夠對所述動尺102進行測量以得到一個第二長度的測量單元201，以及一個能夠顯示所述第一長度與所述第二長度的和數的顯示單元201 ；傳感器外殼5，與所述千分尺1固定在一起。應用所提供的技術方案，動尺102上具有預定數目個動刻度線，每兩個所述動刻度線之間為一個動刻度量程，位移容柵檢測傳感器2的測量單元201對所述動尺102的動刻度線進行測量以得到第二長度；千分尺1的定尺101和動尺102配合進行測量，最終的位移標準量值是定尺101的長度與動尺102的長度的和數，該位移標準量值的精度是由動尺 102的精度決定的；校正一個位移傳感器的過程中，定尺101能夠通過測量得到一個較低精度的第一長度，由於位移容柵檢測傳感器2能夠對動尺102的動刻度量程進行測量並得到一個第二長度，該第二長度的精度高於動刻度量程所確定的精度至少一個量級，因此當最終的位移標準量值是第一長度與第二長度的和數時，該優化之後的位移標準量值的精度高於現有技術測得的位移標準量值的精度。位移傳感器中還包括差動變壓器S梁7，呈S形狀，在彎曲部由軸承11銜接差動變壓器S梁7的各個梁(部分)，圖2中的差動變壓器S梁7由至少三個梁組成；並且，該差動變壓器S梁7的質量足夠大，因而其本身即為活動質量塊。即，軸承11，將差動變壓器S梁7的不同位置的各個梁銜接在一起組成一個完整的S形狀的差動變壓器S梁7。調整螺釘4，穿過傳感器外殼5的頂部，並與傳感器外殼5固定在一起；動尺頂杆3，與動尺102所在的螺栓固定接在一起；其中，動尺頂杆3，鑲嵌在差動變壓器S梁7上，動尺102所在的螺栓的上下移動是頂著動尺頂杆3和差動變壓器S梁7 一起移動的。用於產生位移的差動變壓器S梁7，各個梁之間的彎曲部由軸承11銜接；拉簧8，第一端與調整螺釘4的一端固定在一起，第二端與差動變壓器S梁7連接在一起，通過彈力將所述差動變壓器S梁7與所述動尺頂杆3緊貼在一起。線圈固定座12，將一線圈10固定在傳感器中；鐵芯9，鐵芯9與差動變壓器S梁7通過螺栓連接在一起，差動變壓器S梁7的移動會導致鐵芯9也隨著移動，而線圈10保持不動，根據所述差動變壓器S梁7的位移將自身插入一線圈10的鐵芯9 ；當鐵芯9進入線圈10時，由於鐵芯9進入線圈10的長度不同而產生不同的差動電壓。用於根據所述差動變壓器S梁7的位移產生差動電壓的一線圈10，固定於所述傳感器外殼5的內部；該線圈10的中空部，用以容置插入的鐵芯9，根據所述鐵芯9的插入長度產生不同的差動電壓；用於輸出所述差動電壓的一電信號輸出接口 13，與所述線圈10連接，所述差動電壓是一個電信號。具體而言，線圈10包括初級線圈和次級線圈，初級線圈容置鐵芯9，電信號輸出接口 13則與線圈10中的次級線圈連接以輸出差動電壓，其工作機制符合電磁轉換的工作原理。在一個優選實施例中，定尺101的一個定刻度量程為1mm，對應動尺102所在的螺栓的兩個螺距；這裡的螺距是指定尺101所在的螺柱上面的相臨兩個螺紋之間的距離。在一個優選實施例中，所述動尺102上具有50個動刻度線，對應所述動尺102所在的螺栓的一個螺距，所述50個動刻度線形成了 50個所述動刻度量程；每一個所述動刻度量程為 0. 5mm/50 = 10 μ m。—個動刻度量程表示的計量單位為10 μ m，雖然在千分尺1上，動刻度量程的兩條動刻度線之間的距離肉眼可以分辯，但是依賴人工的估計讀數仍然容易出現差錯。位移容柵檢測傳感器2中，以測量單元201對動尺102當前的數值進行測量，而不再依賴人工的估計讀數，包括位移容柵檢測傳感器2的測量單元201能夠對所述動刻度量程進行測量並得到一個第二長度，即，兩條動刻度線之間的具體讀數不再依賴人工估計，而是由測量單元201進行測量；位移標準量值=第一長度+第二長度公式2;由於第二長度的精度高於所述計量單位的精度至少一個量級，因此實際上提高了位移標準量值的精度至少一個量級，能夠達到的精度為1 μ m,將現有技術的精度至少提高了 3-5倍，改善了位移標準量值的準確性，可得到可信的數值用於正確評價跑道和道面的質量。位移容柵檢測傳感器2的顯示單元201採用數字式顯示器件，直接顯示位移標準量值的數值，而不再需要進行人工觀測和累加計算，如此，提高了工作效率；因為不會發生誤讀問題，不再需要重複校準，使得校準過程省工省時，即使在黑暗或光線不好的環境中進行校準也無需照明。在一個優選實施例中，還包括安裝座14，位於傳感器外殼5的底部；用於根據所述拉簧8的型變產生差動電壓的一位移差動變壓器，位於所述傳感器外殼5內部，並與所述拉簧8的第二端連接在一起；用於輸出所述差動電壓的一電信號輸出接口 13，與所述位移差動變壓器連接。所採用的位移容柵檢測傳感器2體積較小，外型美觀，便於裝配到位移傳感器上， 不影響位移傳感器其它結構和功能。在一個應用場景中，採用現有技術測量的低精度位移標準量值是2. 485mm，該讀數中，2. 48mm是準確的數值，0. 005mm則是估計數值，換言之，2. 485mm的最後一位數是通過人工估計而得到的。採用本實用新型上述實施例提供的技術方案，在校正一個位移傳感器的過程中， 定尺101能夠通過測量得到一個較低精度的第一長度，例如，2mm ；位移容柵檢測傳感器2能夠對動刻度量程進行測量並得到一個第二長度， 0. 486mm,由於位移容柵檢測傳感器2能夠提高讀數的精度至少一個量級，因此0. 486mm中的最後一位也是精確值，而不是估計得到的，最終的位移標準量值是第一長度與第二長度的和數2. 486mm。該第二長度的精度高於動刻度量程所確定的精度至少一個量級，因此，優化之後的位移標準量值2. 486mm的精度高於現有技術測得的位移標準量值2. 485mm的精度。本實用新型實施例提供一種道面彎沉測量設備，如圖2所示，包括一位移傳感器， 所述位移傳感器包括對所述位移傳感器的測量精度進行校正的千分尺1，所述千分尺1具有定尺101和動尺102 ；一位移容柵檢測傳感器2，與所述千分尺1固定在一起，具有一個能夠對所述定尺 101進行測量以得到一個第一長度，並能夠對所述動尺102進行測量以得到一個第二長度的測量單元201，以及一個能夠顯示所述第一長度與所述第二長度的和數的顯示單元201 ；傳感器外殼5，與所述千分尺1固定在一起。在一個優選實施例中，測量設備包括調整螺釘4，穿過傳感器外殼5的頂部，並與傳感器外殼5固定在一起；動尺頂杆3，與所述動尺102所在的螺栓固定接在一起；其中，動尺頂杆3，鑲嵌在差動變壓器S梁7上，動尺102所在的螺栓的上下移動是頂著動尺頂杆3和差動變壓器S 梁7—起移動的；用於產生位移的差動變壓器S梁7，各個梁之間的彎曲部由軸承11銜接；拉簧8，第一端與所述調整螺釘4的一端固定在一起，第二端與所述差動變壓器S 梁7連接在一起，通過彈力將所述差動變壓器S梁7與所述動尺頂杆3緊貼在一起。定尺101的一個定刻度量程為1mm，對應動尺102所在的螺栓的兩個螺距。動尺102上具有50個動刻度線，對應動尺102所在的螺栓的一個螺距，50個動刻度線形成了 50個所述動刻度量程；每一個所述動刻度量程為0. 5mm/50 = IOym0
8[0077]在一個優選實施例中，測量設備還包括鐵芯9，鐵芯9與差動變壓器S梁7通過螺栓連接在一起，差動變壓器S梁7的移動會導致鐵芯9也隨著移動，而線圈10保持不動，根據所述差動變壓器S梁7的位移將自身插入一線圈10的鐵芯9 ；當鐵芯9進入線圈10時，由於鐵芯9進入線圈10的長度不同而產生不同的差動電壓。用於根據所述差動變壓器S梁7的位移產生差動電壓的一線圈10，固定於所述傳感器外殼5的內部；該線圈10的中空部，用以容置插入的鐵芯9，根據所述鐵芯9的插入長度產生不同的差動電壓；用於輸出差動電壓的一電信號輸出接口 13，與所述線圈10連接，所述差動電壓是一個電信號。在位移容柵檢測傳感器2中，以測量單元201對動尺102當前的數值進行測量，而不再依賴人工的估計讀數，包括位移容柵檢測傳感器2的測量單元201能夠對所述動刻度量程進行測量並得到一個第二長度，即，兩條動刻度線之間的具體讀數不再依賴人工估計， 而是由測量單元201進行測量；由於第二長度的精度高於計量單位的精度至少一個量級， 因此實際上提高了位移標準量值的精度至少一個量級，能夠達到的精度為1 μ m,將現有技術的精度至少提高了 3-5倍，改善了位移標準量值的準確性，可得到可信的數值用於正確評價跑道和道面的質量。位移容柵檢測傳感器2的顯示單元201採用數字式顯示器件，直接顯示位移標準量值的數值，而不再需要進行人工觀測和累加計算，如此，提高了工作效率。因為不會發生誤讀問題，不再需要重複校準，使得校準過程省工省時，即使在黑暗或光線不好的環境中進行校準也無需照明。本實用新型的有益效果在於千分尺1的定尺101和動尺102配合進行測量，最終的位移標準量值是定尺101的長度與動尺102的長度的和數，該位移標準量值的精度是由動尺102的精度決定的；校準一個位移傳感器的過程中，定尺101能夠通過測量得到一個較低精度的第一長度，由於位移容柵檢測傳感器2能夠對動刻度量程進行測量並得到一個第二長度，該第二長度的精度高於動刻度量程所確定的精度至少一個量級，因此當最終的位移標準量值是第一長度與第二長度的和數時，該優化之後的位移標準量值的精度高於現有技術測得的位移標準量值的精度。以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種位移傳感器，其特徵在於，包括對所述位移傳感器的測量精度進行校正的千分尺，所述千分尺具有定尺和動尺； 一位移容柵檢測傳感器，與所述千分尺固定在一起，具有一個能夠對所述定尺進行測量以得到一個第一長度，並能夠對所述動尺進行測量以得到一個第二長度的測量單元，以及一個能夠顯示所述第一長度與所述第二長度的和數的顯示單元； 傳感器外殼，與所述千分尺固定在一起。
2.根據權利要求1所述的位移傳感器，其特徵在於，還包括調整螺釘，穿過所述傳感器外殼的頂部，並與所述傳感器外殼固定在一起； 動尺頂杆，與所述動尺所在的螺栓固定接在一起； 用於產生位移的差動變壓器S梁，各個梁之間的彎曲部由軸承銜接； 拉簧，第一端與所述調整螺釘的一端固定在一起，第二端與所述差動變壓器S梁連接在一起，通過彈力將所述差動變壓器S梁與所述動尺頂杆緊貼在一起。
3.根據權利要求2所述的位移傳感器，其特徵在於，所述定尺的一個定刻度量程為1mm，對應所述螺栓的兩個螺距。
4.根據權利要求2所述的位移傳感器，其特徵在於，所述動尺上具有50個動刻度線，對應所述螺栓的一個螺距；每兩個所述動刻度線之間為一個動刻度量程，每一個所述動刻度量程為0. 5mm/50 = 10 μ m。
5.根據權利要求2所述的位移傳感器，其特徵在於，還包括與所述差動變壓器S梁固定在一起，並且根據所述差動變壓器S梁的位移將自身插入一線圈的鐵芯；容置所述鐵芯，並根據所述鐵芯的插入長度產生不同的差動電壓的線圈，固定於所述傳感器外殼的內部；用於輸出所述差動電壓的一電信號輸出接口，與所述線圈連接。
6.一種道面彎沉測量設備，其特徵在於，包括一位移傳感器，所述位移傳感器包括 對所述位移傳感器的測量精度進行校正的千分尺，所述千分尺具有定尺和動尺； 一位移容柵檢測傳感器，與所述千分尺固定在一起，具有一個能夠對所述定尺進行測量以得到一個第一長度，並能夠對所述動尺進行測量以得到一個第二長度的測量單元，以及一個能夠顯示所述第一長度與所述第二長度的和數的顯示單元； 傳感器外殼，與所述千分尺固定在一起。
7.根據權利要求6所述的測量設備，其特徵在於，還包括調整螺釘，穿過所述傳感器外殼的頂部，並與所述傳感器外殼固定在一起； 動尺頂杆，與所述動尺所在的螺栓固定接在一起； 用於產生位移的差動變壓器S梁，各個梁之間的彎曲部由軸承銜接； 拉簧，第一端與所述調整螺釘的一端固定在一起，第二端與所述差動變壓器S梁連接在一起，通過彈力將所述差動變壓器S梁與所述動尺頂杆緊貼在一起。
8.根據權利要求7所述的測量設備，其特徵在於，所述定尺的一個定刻度量程為1mm，對應所述螺栓的兩個螺距。
9.根據權利要求7所述的測量設備，其特徵在於，所述動尺上具有50個動刻度線，對應所述螺栓的一個所述螺距； 每兩個所述動刻度線之間為一個動刻度量程，每一個所述動刻度量程為0. 5mm/50 = 10 μ urn。
10.根據權利要求6所述的測量設備，其特徵在於，還包括與所述差動變壓器S梁固定在一起，並且根據所述差動變壓器S梁的位移將自身插入一線圈的鐵芯；容置所述鐵芯，並根據所述鐵芯的插入長度產生不同的差動電壓的線圈，固定於所述傳感器外殼的內部；用於輸出所述差動電壓的一電信號輸出接口，與所述線圈連接。
專利摘要本實用新型提供一種位移傳感器和道面彎沉測量設備，位移傳感器中，千分尺具有定尺和動尺；動尺上具有預定數目個動刻度線，每兩個動刻度線之間為一個動刻度量程；位移容柵檢測傳感器，與千分尺固定在一起，具有一個能夠對動刻度量程進行測量並得到一個第二長度的測量單元，以及一個能夠顯示定尺測量測量精度得到的第一長度與第二長度的和數的顯示單元；第二長度的精度高於第一長度的精度一個量級；傳感器外殼，與千分尺固定在一起。定尺能夠通過測量得到一個較低精度的第一長度，由於位移容柵檢測傳感器能夠對動刻度量程進行測量並得到一個第二長度，該第二長度的精度高於動刻度量程所確定的精度至少一個量級。
文檔編號G01B7/16GK202281592SQ20112037407
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月27日 優先權日2011年9月27日
發明者餘國祝, 安彥卿, 董文華, 閔喜通, 陳鳳晨 申請人:北京中企卓創科技發展有限公司, 北京宇強拓展科技發展有限公司