大位移信號傳感器的製作方法
2023-09-25 19:34:25
專利名稱：大位移信號傳感器的製作方法
技術領域：
本發明屬於測量測試技術領域，具體涉及一種大位移信號傳感器，適用於豎 直位移的測量，比如水池水位、閘位、浮筒式氣櫃高度等。
背景技術：
現在市場上有多種位移信號測量裝置，分為大位移測量和微小位移測量。 對於大位移測量， 一般採用計量光柵或磁柵，測量距離一般為0.001 10m，測 量精度高、反應快，但是價格比較昂貴，易於受到外界物體或電磁場的幹擾，且 設備精細，長期安裝在惡劣的環境下會導致測量不準或測量儀器損壞，難以滿足 各種工程要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種克服上述缺陷的大位移信號測量器，能夠提供 較高的測量精度，適用範圍更廣，並且結構簡單，成本低，不易損壞。 本發明採用的技術方案
大位移信號傳感器，包括底座、外罩，其特徵在於底座上端固定安裝有外 罩，底座上外罩內有多個內部支撐架；滑輪軸一端通過軸承固定安裝在外罩內， 另一端通過軸承固定安裝在內部支撐架上，滑輪軸上分別固定安裝有滑輪與小齒 輪，滑輪通過穿過底座上的通孔的絲繩連接到被測物件；齒輪軸兩端通過軸承安 裝在內部支撐架上，齒輪軸上固定安裝有大齒輪，旋轉式電位器的旋轉軸與齒輪 軸固定連接；所述的小齒輪與大齒輪相互嚙合。
所述的大位移信號傳感器，其特徵在於所述的大齒輪為內嵌輪，所述的小齒 輪與大齒輪嚙合。
本發明的設計思想
測量位移時，絲繩將被測物件和滑輪連接在一起，並將絲繩巻繞在滑輪上， 被測物體在豎直方向發生位移時由絲繩帶動滑輪與豎直位移同步旋轉，通過滑輪 軸帶動小齒輪一起轉動；小齒輪嚙合大齒輪旋轉，通過齒輪軸帶動旋轉式電位器 做相應運動，引起電位器電阻改變。從而將豎直位移量轉變為電位器角位移量， 通過測量電位器電阻的變化達到測量豎直位移變化的目的。滑輪直徑以及齒輪速比的確定
滑輪直徑d根據被測物體的最大位移量s確定，選擇d : s = 1 : 20，假 設被測物體最大位移量為2m，則滑輪直徑選擇為100mm，但滑輪直徑不必嚴格按 照上述比值確定。
兩個大、小齒輪的齒速比由上述d與s的比值決定，預設小齒輪齒數為gl， 則大齒輪的齒數g2取值應滿足下面關係 g2》[s/(Jid)+l]*gl
從上述原理和結構中可以看出，上述具體結構不是本發明唯一的實現方式， 滑輪的大小，以及齒速比的確定可根據實際豎直位移量的大小分檔確定，形成系 列化產品，以適應不同需求。
本發明的優點-
本發明提供的大位移信號傳感器，其輸出信號為模擬信號，經測量模塊轉成 數位訊號後，被測物體位移可精確到lmm。本發明結構簡單，採用機械傳動結構， 不易損壞，製造成本低，能適用於大部分環境下的豎直位移測量，比如水池水位、 閘位、浮筒式氣櫃高度等，可滿足自動控制系統的要求。
圖l為本發明的結構示意圖2為本發明滑輪直徑經驗設計示意圖3為本發明應用於冷卻水池水位測量示意圖。
圖中標號l一外罩2_底座3-內部支撐架4一滑輪 5 —小齒輪 6 —大齒輪7—滑輪軸8 —齒輪軸9_軸承IO —旋轉式電位器 ll一大位移信號傳感器12 —連接絲繩13_浮球14一池底固定滑輪 15 —冷卻水池
具體實施例方式
參見圖1-3:
圖1為大位移信號傳感器，包括底座2、外罩1，其特徵在於底座2上端 固定安裝有外罩1，底座2上外罩1內有多個內部支撐架3;滑輪軸7 —端通過
軸承9固定安裝在外罩1內，另一端通過軸承9固定安裝在內部支撐架3上，滑 輪軸7上分別固定安裝有滑輪4與小齒輪5，滑輪4通過穿過底座2上的通孔的
4絲繩12連接到被測物件；齒輪軸8兩端通過軸承9安裝在內部支撐架3上，齒 輪軸8上固定安裝有大齒輪6，旋轉式電位器10的旋轉軸與齒輪軸8固定連接， 旋轉式電位器10電阻信號輸出連接到變送裝置；小齒輪5與大齒輪6相互嚙合。 圖3是安裝冷卻水池水位測量示意圖。
本發明位移傳感器11固定於冷卻水池15上端，冷卻水池15底部固定一個 定滑輪14，與傳感器ll中的滑輪4相對應，兩個滑輪之間通過絲繩12連接， 在絲繩12上系一個浮標13。當冷卻水池15中水位上升時，浮標13帶動絲繩向 上運動，使傳感器滑輪4正向旋轉，從而使電位器10電阻增加；當冷卻水池15 中水位下降時，浮標13在自身重力作用下帶動絲繩12向下運動，使傳感器滑輪 4反向旋轉，從而使電位器10電阻減小。
在使用本傳感器進行測量時，需事先選擇兩點進行標定， 一次標定可終身使 用。標定過程簡單，只需將測量顯示值與現場實際位移對比即可。經實驗驗證， 本發明能很好解決冷卻水池水位高度的測量問題，測量精確度達到毫米量級。
權利要求
1、大位移信號傳感器，包括底座、外罩，其特徵在於底座上端固定安裝有外罩，底座上外罩內有多個內部支撐架；滑輪軸一端通過軸承固定安裝在外罩內，另一端通過軸承固定安裝在內部支撐架上，滑輪軸上分別固定安裝有滑輪與小齒輪，滑輪通過穿過底座上的通孔的絲繩連接到被測物件；齒輪軸兩端通過軸承安裝在內部支撐架上，齒輪軸上固定安裝有大齒輪，旋轉式電位器的旋轉軸與齒輪軸固定連接；所述的小齒輪與大齒輪相互嚙合。
2、 根據權利要求1所述的大位移信號傳感器，其特徵在於所述的大齒輪為內嵌 輪，所述的小齒輪與大齒輪嚙合。
全文摘要
本發明公開了一種大位移信號傳感器，屬於測量豎直方向大位移的傳感器，它包括滑輪、小齒輪、大齒輪、外罩、底板等。將待測位移變化通過絲繩轉換為滑輪的正向或反向旋轉，通過軸以及大小齒輪的齒速比變化，最終轉變成旋轉式電位器電阻的變化進行測量。輸出信號為模擬信號，經A/D模塊轉換成數位訊號後，被測物體位移行程的測量精度可達到1mm，並且結構簡單，成本低廉，易於標定，讀數穩定可靠，可滿足智能控制系統的要求。
文檔編號G01B7/02GK101509755SQ20091011636
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月16日 優先權日2009年3月16日
發明者馮漢升, 明 莊, 張欣慰, 胡良兵 申請人:中國科學院等離子體物理研究所