電感式垂線坐標儀的製作方法
2023-06-05 05:08:56 3
專利名稱：電感式垂線坐標儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種監測大壩位移量的垂線坐標儀，尤其適用於惡劣環境下的長期
監測大壩的位移量變化，屬於水工建築物或市政工程位移(或撓度)測量儀器領域。
背景技術：
國內外用於大壩位移量監測的垂線坐標儀有步進電機式、CCD光電式和電容式 等類型，其測量精度和測量範圍基本能夠滿足使用要求。但在比較潮溼、滴水、多塵等 惡劣環境的大壩工程中下長期使用其可靠性均存在一定程度的環境適應性問題。
發明內容
本發明要解決技術問題是克服現有垂線坐標儀在比較潮溼、滴水、多塵等惡 劣環境應用中存在的可靠性不高的缺陷，提供一種新型大壩位移量監測的電感式垂線坐 標儀。
為了解決以上技術問題，本發明的電感式垂線坐標儀，其特徵在於包括固定 在垂線體上的感應體，所述感應體具有圓柱狀中空絕緣載體以及與其固定的磁性材料， 所述磁性材料繞圓柱狀中空絕緣載體的中心線均勻分布，所述感應體套在垂線體外，所 述感應體的X向兩側、Y向兩側各設置有一對線圈，感應體X向兩側的線圈與X向信號 轉換器連接，感應體Y向兩側的線圈與Y向信號轉換器連接。 本發明採用磁感應原理和差動測量結構，實現壩體或建築物位移變化量的非接 觸測量，提高垂線坐標儀環境適應能力。具體原理是，感應體X向、Y向兩側的兩組線 圈及信號轉換器，公用一個感應體形成差動結構。當測點相對於垂線發生相對位移時， 感應體隨垂線在兩組線圈間移動。測量時信號轉換器通電輸出高頻信號激勵線圈，當感 應體位移變化靠近線圈，線圈電感增加，使信號轉換器輸出頻率減少；當感應體X向與 Y向遠離線圈，線圈電感減少，使信號轉換器輸出頻率增加。通過監測感應體兩邊的線 圈的頻率差值即可測出垂線的位置。並直接將位移量轉換為電測量頻率信號，既提高了 抗幹擾能力，又延長了信號傳輸距離。 另外，本發明的絕緣載體具有一條容垂線體穿入的開口槽，便於現場安裝，更 利於本發明垂線坐標儀的推廣應用。 顯然，本發明電感式垂線坐標儀構思奇巧，測量精度高，具有較強的環境抗幹 擾能力，適合於各種惡劣環境，特別能在潮溼、滴水、多塵等環境下長期可靠地進行大 壩位移量監測工作。預計推出之後，將受到人們的普遍歡迎，具有良好的市場前景。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明電感式垂線坐標儀結構示意圖。
圖2為本發明電感式垂線坐標儀的感應體剖視圖。
圖3為本發明電感式垂線坐標儀信號轉換器的電原理圖。
具體實施例方式
本實施例的電感式垂線坐標儀如圖1、圖2所示，其包括固定在垂線體10上 的感應體1，所述感應體1具有圓柱狀中空絕緣載體11以及與其固定的磁性材料12，所 述磁性材料12繞圓柱狀中空絕緣載體11的中心線均勻分布，感應體1套在垂線體10外， (安裝後，中空絕緣載體的中心線與垂線體的中心線重合，使磁性材料繞垂線體外圍均勻 分布)。感應體1的X向兩側、Y向兩側各設有一對線圈(圖1中5為Y向線圈架，2為 X向的一個線圈架，另一個X向線圈架未畫出)，感應體X向兩側的線圈與X向信號轉換 器3連接，感應體Y向兩側的線圈與Y向信號轉換器(圖中未畫出)連接。本例中，如 圖2所示，沿圓柱狀中空絕緣載體ll的圓周均勻分布若干長槽，磁性材料12(本發明的 磁性材料可選用鐵氧體磁性材料，本實施例中，採用MDX2000)呈條狀嵌入該長槽內， 磁性材料12至垂線體10的距離皆相等，儘可能實現感應體沿圓周的磁場均勻分布，提高 儀器的穩定性。 如圖1所示，感應體X向線圈通過X向線圈架2固定在位於被測點的X向固定 底板4上，感應體Y向線圈通過Y向線圈架5固定在位於被測點的Y向固定底板6上。 圖中，7為隔柱，支撐於X向固定底板4與Y向固定底板6之間；9為安裝架，Y向固定 底板6架在該安裝架上；8為保護外罩。 當測點相對於垂線發生相對位移時，感應體隨垂線在兩組線圈間移動。測量 時信號轉換器通電輸出高頻信號激勵線圈，感應體位移變化改變線圈的電感，使信號轉 換器輸出的頻率發生變化。通過監測感應體兩邊的線圈的頻率差值即可測出垂線的位 置。本裝置將位移量轉換為電測量頻率信號，既提高了抗幹擾能力，又延長了信號傳輸 距離。 為了便於現場安裝，如圖2所示絕緣載體11具有一條容垂線體10穿入的開口槽 13。安裝感應體時，將絕緣載體的開口槽對準垂線體，使垂線體穿入絕緣載體，這樣， 垂線體縱貫於絕緣載體的中空腔室，最後將感應體與垂線體固定即完成了安裝。
本垂線坐標儀的信號轉換器的原理如圖3示，由線圈(電感)L1(或線圈L2)、電 容Cl和電容C2構成LC三點式振蕩器諧振電路，並通過電容CO和三極體Tl構成正反 饋；諧振波經過運算放大器A1放大輸出，增長信號傳輸距離。本信號轉換器借用繼電 器開關KA1在兩個線圈Ll和L2之間切換，形成此兩個線圈公用一組振蕩器電子器件的 差動式結構。當外界環境變化引起諧振電路中電子器件性能變化時導致兩組線圈的輸出 頻率均發生一致性變化，通過輸出的兩組頻率差值可以有效消除外界環境變化帶來的誤 差。 除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換 形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
電感式垂線坐標儀，其特徵在於包括固定在垂線體上的感應體，所述感應體具有圓柱狀中空絕緣載體以及與其固定的磁性材料，所述磁性材料繞圓柱狀中空絕緣載體的中心線均勻分布，所述感應體套在垂線體外，所述感應體的X向兩側、Y向兩側各設置有一對線圈，感應體X向兩側的線圈與X向信號轉換器連接，感應體Y向兩側的線圈與Y向信號轉換器連接。
2. 根據權利要求1所述電感式垂線坐標儀，其特徵在於所述絕緣載體具有一條容垂線體穿入的開口槽。
3. 根據權利要求2所述電感式垂線坐標儀，其特徵在於沿所述柱狀中空絕緣載體的圓周均勻分布若干長槽，所述磁性材料呈條狀嵌入該長槽內，所有磁性材料至垂線體的距離相等。
4. 根據權利要求2或3所述電感式垂線坐標儀，其特徵在於所述磁性材料為鐵氧體磁性材料。
5. 根據權利要求2或3所述電感式垂線坐標儀，其特徵在於所述線圈通過線圈架固定在位於被測點的固定底板上。
全文摘要
電感式垂線坐標儀，其特徵在於包括固定在垂線體上的感應體，所述感應體具有圓柱狀中空絕緣載體以及與其固定的磁性材料，所述磁性材料繞圓柱狀中空絕緣載體的中心線均勻分布，所述感應體套在垂線體外，所述感應體的X向兩側、Y向兩側各設置有一對線圈，感應體X向兩側的線圈與X向信號轉換器連接，感應體Y向兩側的線圈與Y向信號轉換器連接。本發明電感式垂線坐標儀構思奇巧，測量精度高，具有較強的環境抗幹擾能力，適合於各種惡劣環境，特別能在潮溼、滴水、多塵等環境下長期可靠地進行大壩位移量監測工作。預計推出之後，將受到人們的普遍歡迎，具有良好的市場前景。
文檔編號G01B7/008GK101691987SQ20091020721
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月12日 優先權日2009年10月12日
發明者李載達, 羅孝兵, 鄭水華 申請人:國網電力科學研究院;南京南瑞集團公司