液態金屬液滴電子水平儀的製作方法
2023-06-12 10:59:16 2
液態金屬液滴電子水平儀的製作方法
【專利摘要】本發明涉及測量工具領域，公開了一種液態金屬液滴電子水平儀，包括絕緣密閉管道，其內裝有非電解質溶液和液態金屬液滴，液態金屬液滴在非電解質中形成球狀結構；在絕緣密閉管道內壁平行設置電阻率不同的第一電阻板和第二電阻板，兩個電阻板通過液態金屬液滴相連；第一電阻板和第二電阻板與電源連接，形成電路迴路；信號處理裝置設置在電路上，獲取並分析電信號，確定液滴偏移量，從而確定水平程度。具有結構簡單，加工容易，測量結果準確、顯示直觀的優點，而且造價低廉，易於集成。液態金屬液滴在升溫時體積變化不明顯，避免了氣泡水平儀中氣泡大小隨溫度變化對讀數的影響；由於電阻值連續無級變化，能夠實現無級測量。
【專利說明】液態金屬液滴電子水平儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及測量工具領域，具體的說涉及一種液態金屬液滴電子水平儀。
【背景技術】
[0002]水平儀從過去簡單的氣泡水平儀到現在的電子水平儀是自動化和電子測量技術發展的結果。作為一種檢測工具，它已成為土木工程、工業自動化、石油鑽井、智能平臺、機械加工等領域不可缺少的重要測量工具。目前水平儀的主要種類有氣泡水平儀、電子水平儀以及數字水平儀等。
[0003]氣泡水平儀常用的條式水平儀和框式水平儀兩種。此類水平儀利用水平恆定的原理以水準管水準器直接顯示角位移，主要部分是水準器，水準器是在密閉的玻璃管中封裝有乙醚或酒精液體，只留一個氣泡，並在管上刻有刻度線:調整後的水平儀，當基座底面水平時，管中氣泡位於管的正中間。將水平儀置於被測平面上時，可從氣泡的偏移方向確定該面的傾斜情況。氣泡水平儀操縱簡單，水平情況可直接觀察，用於粗略估計水平程度，但氣泡的移動量用肉眼是難以分辨的，況且靈敏度高，也難以操作；另外，氣泡的大小會隨著環境溫度變化，導致測量出現較大的誤差；而且無法實現信號反饋與自動調節功能。
[0004]電子式水平儀，它用來測量高精度的工具機，如NC車床、銑床、切削加工機、三次元量床等床面，其靈敏度非常高。電子水平儀的主要原理有電感式和電容式等兩種。電感式原理:當水平儀的基座因待測工件傾斜而傾斜時，其內部擺錘因移動所造成感應線圈的電壓變化。電容式水平儀其測量原理為一圓形擺錘自由懸掛在細線，擺錘受地心重力所影響，且懸浮於無磨擦狀況。擺錘的兩邊均設有電極且間隙相同時電容量是相等，若水平儀受待測工件所影響而造成，兩間隙不同距離改變即產生電容不同，形成角度的差異。此類水平儀精度高，但由於具有傳感器以及信號處理裝置等導致結構較為複雜，造價成本相對較高。
[0005]數字水平儀基於傳感器、數位訊號處理、單片機技術的數字水平儀是當前傾角測試儀器數位化發展的方向。利用角度傳感器敏感水平傾角，通過信號處理和單片機的控制、運算將傾角以數值的形式直接在數碼管上顯示或上傳到計算機進行顯示、處理，從而使角度測量變得方便、快捷，實現了傾角的高精度測量。但數字水平儀依舊存在結構複雜、造價聞O
【發明內容】
[0006](一)要解決的技術問題
[0007]本發明的目的是如何提供結構簡單，測量準確的水平儀。
[0008](二)技術方案
[0009]為了解決上述技術問題，本發明提供液態金屬液滴電子水平儀，其包括:絕緣密閉管道，其內裝有非電解質溶液和液態金屬液滴；電阻率不同的第一電阻板和第二電阻板，所述第一電阻板和第二電阻板平行設置於絕緣密閉管道內壁，通過所述液態金屬液滴相連；電路，所述第一電阻板和第二電阻板接入電路中；信號處理裝置，其設置在所述電路上，獲取並分析電信號，確定水平程度。
[0010]其中，所述電路包括電源和導線，所述電源兩極分別用所述導線與所述第一電阻和第二電阻連接。
[0011]其中，所述第一電阻板與電源正極連接，所述第二電阻板與電源負極連接。
[0012]其中,所述液態金屬液滴為液態萊、金屬鎵或者鎵基合金。
[0013]其中，所述第一電阻板和第二電阻板為直型片狀電阻。
[0014]其中，所述第一電阻板和第二電阻板由非金屬材料製成。
[0015]其中，所述第一電阻板和第二電阻板嵌入所述絕緣密閉管道內壁中。
[0016]其中，所述第一電阻板和第二電阻板設在所述絕緣密閉管道內壁上、下對應的位置。
[0017](三)有益效果
[0018]本發明提供的液態金屬液滴電子水平儀，包括絕緣密閉管道，其內裝有非電解質溶液和液態金屬液滴，液態金屬液滴在非電解質中形成球狀結構；在絕緣密閉管道內壁平行設置電阻率不同的第一電阻板和第二電阻板，兩個電阻板通過液態金屬液滴相連；第一電阻板和第二電阻板與電源連接，形成電路迴路；信號處理裝置設置在電路上，獲取並分析電信號，確定所述水平儀的水平程度。絕緣密閉管道不處於水平狀態時，由於重力作用，金屬液滴在管道中產生偏移，接入電路中的電阻產生變化，通過測定電路中阻值變化來確定液態金屬液滴所處的位置，從而確定水平程度。其原理與普通氣泡水平儀的原理相似，根據重力原理，液態金屬液滴位置隨絕緣密閉管道水平程度的變化而變動；信號處理裝置可以將測量結果轉化成數位訊號輸出，集合了氣泡水平儀和電子水平儀的優點，具有結構簡單，加工容易，測量結果準確、顯示直觀的有益效果，而且造價低。液態金屬液滴在升溫或降溫時體積變化不明顯，克服氣泡水平儀中氣泡大小隨溫度變化對讀數影響的問題，測量準確；由於電阻值連續無級變化，能夠實現無級測量，測量結果精確；同時，絕緣密閉管道的半徑可以製作得很小，易於集成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明液態金屬液滴電子水平儀的局部橫向剖不圖；
[0020]圖2為本發明液態金屬液滴電子水平儀的絕緣密閉管道縱向剖示圖；
[0021]圖中，1:絕緣密閉管道；2:第一電阻板；3:第二電阻板；4:液態金屬液滴；5:電源；6:信號處理裝置；7:導線。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0023]如圖1和2所示，本發明液態金屬液滴電子水平儀，包括:絕緣密閉管道1，在絕緣密閉管道I內封裝有非電解質溶液和液態金屬液滴4，液態金屬液滴4的密度與非電解質溶液的密度不同，形成球狀結構液滴，處於絕緣密閉管道中；第一電阻板2和第二電阻板3平行設置於絕緣密閉管道I的內壁，兩電阻板的電阻率不同，兩電阻板之間通過液態金屬液滴4相連；電源5，第一電阻板2和第二電阻板3通過導線7分別與電源5的兩極連接，形成電路迴路；信號處理裝置6，其設置在電路上，獲取並分析電信號，確定液滴偏移量，並最終確定水平儀的水平程度。
[0024]本水平儀的原理是:在重力作用下，水平儀的絕緣密閉管道水平時，液態金屬液滴處在管道的中部位置，信號處理裝置獲取相應的電信號；當絕緣密閉管道不處理水平時，液態金屬液滴在重力的作用下產生偏移，並向管道兩端相對低處運動，由於第一電阻板和第二電阻板的電阻率不相同，接入電路中的電阻值將隨著偏移量的變化而變化，從而弓I起電信號的變化，通過對電信號進行分析，計算接入電路中電阻值的變化，確定絕緣密閉管道內液態金屬液滴偏移量，並最終確定水平儀的水平程度。
[0025]進一步的，優選第一電阻板2與電源5的正極連接，第二電阻板3與電源5的負極連接。電源5與兩電阻板的連接可以選擇在兩電阻板的同一端連接，也可以在相反的兩端連接，其只需對信號分析裝置的分析基礎進行相應的調整。
[0026]進一步的，液態金屬液滴優先米用液態萊、金屬鎵或者鎵基合金液滴。鎵金屬合金優選鎵銦合金或者鎵銦錫合金。
[0027]進一步的，第一電阻板2和第二電阻板3採用不同電阻率的非金屬材料製成，優先採用碳基薄膜電阻材料或者金屬氧化膜電阻材料製成直型片狀電阻板。採用非金屬材料製成可以防止液態金屬對電阻板的腐蝕。
[0028]進一步的，第一電阻板2和第二電阻板3平行固定於絕緣密閉管道中，優選將電阻板嵌入絕緣密閉管道I內壁中，使絕緣密閉管道I與第一電阻板2和第二電阻板3形成一體結構。
[0029]進一步的，優選第一電阻板2和第二電阻板3設在絕緣密閉管道I內壁的上、下對應的位置。
[0030]上述實施例所述的液態金屬液滴電子水平儀，電阻率不相同的兩個電阻接入電路中，兩電阻之間利用液態金屬液滴接通，利用液態金屬液滴在重力作用下偏移的特性，接入電路中的電阻值隨著金屬液滴偏移發生改變，引起電路中電信號的變化，信號處理裝置通過對電信號的分析確定液態金屬液滴的偏移量，從而最終確定水平儀的水平程度。本水平儀是通過測定電路中阻值變化來確定液態金屬液滴所處的位置，從而確定水平儀的水平程度。本水平儀的原理與普通氣泡水平儀的原理相似，在重力作用下，液態金屬液滴的位置隨著絕緣密閉管道水平程度變化而變化；利用信號處理裝置可以將結果轉化成數位訊號輸出，集合了氣泡水平儀和電子水平儀的優點，具有結構簡單，加工容易，測量結果準確、顯示直觀的優點，而且造價低廉。液態金屬液滴在升溫或降溫時體積變化不明顯，克服氣泡水平儀中氣泡大小隨溫度變化對讀數影響的問題，測量準確；由於電阻值連續無級變化，能夠實現無級測量，提高測量精確度；同時，絕緣密閉管道的半徑可以製作得很小，易於集成。
[0031]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種液態金屬液滴電子水平儀，其特徵在於，其包括: 絕緣密閉管道，其內裝有非電解質溶液和液態金屬液滴； 電阻率不同的第一電阻板和第二電阻板，所述第一電阻板和第二電阻板平行設置於絕緣密閉管道內壁，通過所述液態金屬液滴相連； 電路，所述第一電阻板和第二電阻板接入電路中； 信號處理裝置，其設置在所述電路上，獲取並分析電路的電信號，確定水平程度。
2.如權利要求1所述的液態金屬液滴電子水平儀，其特徵在於，所述電路包括電源和導線，所述電源兩極分別用所述導線與所述第一電阻和第二電阻連接。
3.如權利要求2所述的液態金屬液滴電子水平儀，其特徵在於，所述第一電阻板與電源正極連接，所述第二電阻板與電源負極連接。
4.如權利要求1所述的液態金屬液滴電子水平儀，其特徵在於，所述液態金屬液滴為液態汞、金屬鎵或者鎵基合金。
5.如權利要求1所述的液態金屬液滴電子水平儀，其特徵在於，所述第一電阻板和第二電阻板為直型片狀電阻。
6.如權利要求1所述的液態金屬液滴電子水平儀，其特徵在於，所述第一電阻板和第二電阻板由非金屬材料製成。
7.如權利要求1所述的液態金屬液滴電子水平儀，其特徵在於，所述第一電阻板和第二電阻板嵌入所述絕緣密閉管道內壁中。
8.如權利要求1至7任一項所述的液態金屬液滴電子水平儀，其特徵在於，所述第一電阻板和第二電阻板設在所述絕緣密閉管道內壁上、下對應的位置。
【文檔編號】G01C9/18GK103968806SQ201310042851
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月1日 優先權日:2013年2月1日
【發明者】田露, 桂林 申請人:中國科學院理化技術研究所