專利名稱：組合電極式位移測(cè)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用電容的方法專用于物體移動(dòng)時(shí)計(jì)量其移動(dòng)長(zhǎng)度的裝置，具體是指一種組合電極式位移測(cè)量傳感器。
背景技術(shù)：
據(jù)專利資料查證，目前有一種位移測(cè)量電容傳感器和一種電容傳感液位測(cè)試儀，后者是前者用于液位測(cè)量的具體實(shí)施例。從中可知，當(dāng)屏蔽管在后環(huán)形電極中作軸向位移時(shí)，電容值產(chǎn)生變化，因其用于測(cè)量的前、后兩個(gè)環(huán)形電極，同時(shí)共用一個(gè)中心電極，屏蔽管在后環(huán)形電極中移動(dòng)時(shí)，也將引起前電容產(chǎn)生一定程度的電容值變化，所以導(dǎo)致其測(cè)量長(zhǎng)度上是非線性的。因此視精度要求只能取一段長(zhǎng)度為測(cè)量范圍，同時(shí)還使得結(jié)構(gòu)體積大，并難以滿足高精度的位移測(cè)量要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的，乃是為了解決現(xiàn)有位移測(cè)量電容傳感器存在著的線性度不好、測(cè)量范圍小、測(cè)量精度不高以及結(jié)構(gòu)體積大的問(wèn)題，提供一種線性度好、測(cè)量范圍大、測(cè)量精度高且結(jié)構(gòu)體積較小的組合電極式位移測(cè)量傳感器。
本實(shí)用新型的解決方案如下。其結(jié)構(gòu)組成仍然包括有外殼、金屬底板、電極和測(cè)量電纜線，而其結(jié)構(gòu)上的特征之處是，在外殼內(nèi)固定裝設(shè)有金屬隔離板，在金屬隔離板與金屬底板之間所夾持的外殼空間內(nèi)固定裝設(shè)有數(shù)量至少為兩個(gè)的多個(gè)金屬隔離套，在由這多個(gè)金屬隔離套內(nèi)部所形成的相互屏蔽的隔離室內(nèi)，分別固定裝設(shè)有數(shù)量至少為一組的變量測(cè)量電極和數(shù)量至少為一組的固定測(cè)量電極，且該變量測(cè)量電極與該固定測(cè)量電極的組數(shù)之和與金屬隔離套的個(gè)數(shù)相等，多個(gè)隔離室內(nèi)的每組變量測(cè)量電極和每組固定測(cè)量電極都分別由兩個(gè)相距有間隙空間的測(cè)量電極組合構(gòu)成，各固定測(cè)量電極所在的隔離室的中心位置所對(duì)應(yīng)的金屬底板上均開(kāi)設(shè)有一使各隔離室間環(huán)境條件保持一致的通孔，在各變量測(cè)量電極所在隔離室的中心位置所對(duì)應(yīng)的金屬底板上均開(kāi)設(shè)有一通孔并在通孔內(nèi)固定裝設(shè)有一伸向金屬底板外側(cè)的導(dǎo)向套，每一導(dǎo)向套內(nèi)均插入一長(zhǎng)度大于測(cè)量范圍加上導(dǎo)向套長(zhǎng)度的與導(dǎo)向套相滑動(dòng)配合的位移桿，每一位移桿在外力作用下均可伸入相應(yīng)變量測(cè)量電極的兩個(gè)測(cè)量電極之間的間隙空間內(nèi)上、下自由移動(dòng)，電纜線穿過(guò)外殼和金屬隔離板上的開(kāi)孔而與相應(yīng)的變量測(cè)量電極和固定測(cè)量電極相連接。
具有上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型在安裝使用時(shí)，將其各位移桿外端分別與被測(cè)量的移動(dòng)物體相連接，將測(cè)量電纜線的外端與位移電測(cè)量裝置相連接。其工作過(guò)程是，當(dāng)各被測(cè)量物體產(chǎn)生位移時(shí)，帶動(dòng)各位移桿沿所在導(dǎo)向套分別在相應(yīng)隔離室內(nèi)變量測(cè)量電極的兩個(gè)測(cè)量電極之間的間隙空間中作軸向移動(dòng)，使得各組變量測(cè)量電極由其兩個(gè)測(cè)量電極之間形成的電容值隨著位移桿的位移而產(chǎn)生相應(yīng)的變化，而各組固定測(cè)量電極由其兩個(gè)測(cè)量電極之間形成的電容值則保持固定而不變化。通過(guò)測(cè)量電纜線外接的電測(cè)量裝置中的測(cè)量電路，即可測(cè)出變量測(cè)量電極的電容值相對(duì)于固定測(cè)量電極的電容值的變化比值，從而測(cè)出位移物體的位移變化量。
在本實(shí)用新型位移測(cè)量傳感器中，由于各組變量測(cè)量電極和固定測(cè)量電極是分別置于相互屏蔽的隔離室中，所以各測(cè)量電極之間沒(méi)有相互干擾現(xiàn)象發(fā)生，也有效地隔離了外界強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾。在各隔離室間，位于中心位置的金屬底板上開(kāi)設(shè)的通孔的作用，是使安裝于隔離室內(nèi)的各組測(cè)量電極均保持處于同一環(huán)境因素中，去測(cè)量各電極間的變化比值，因此消除了環(huán)境因素(如溫度、濕度)對(duì)測(cè)量的影響。上述結(jié)構(gòu)，使得本實(shí)用新型測(cè)量精確度高、測(cè)量穩(wěn)定可靠、測(cè)量線性度好、測(cè)量量程也相應(yīng)增大，同時(shí)其結(jié)構(gòu)體積也較小。
本實(shí)用新型位移測(cè)量傳感器可與靜力水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x配套使用，應(yīng)用于大型建筑物如大壩、橋梁、涵洞的垂直位移(或沉陷)測(cè)量。也可應(yīng)用于各種物體在各個(gè)平面范圍上的位移運(yùn)動(dòng)的精密測(cè)量。本測(cè)量傳感器為連續(xù)性位移測(cè)量，其測(cè)量分辨率主要取決于測(cè)量裝置的分辨率，可穩(wěn)定地達(dá)到十萬(wàn)分之幾。


圖1為本實(shí)用新型一種具體結(jié)構(gòu)的正向剖視圖；圖2為圖1的G-G剖視圖；圖3為圖1中A處放大圖；圖4為圖1本實(shí)用新型用于靜力水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x進(jìn)行垂直位移測(cè)量時(shí)的實(shí)施結(jié)構(gòu)圖；圖5為圖4中K向視圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1與圖2。本實(shí)用新型包括有外殼1、金屬底板10、電極、測(cè)量電纜線6，在外殼1內(nèi)固定裝設(shè)有金屬隔離板2，在金屬隔離板2與金屬底板10之間所夾持的外殼1空間內(nèi)固定裝設(shè)有三個(gè)金屬隔離套3、7、16，在由這三個(gè)金屬隔離套3、7、16所形成的三個(gè)相互屏蔽的隔離室17內(nèi)，分別固定裝設(shè)有一組變量測(cè)量電極和兩組固定測(cè)量電極，使得該組變量測(cè)量電極與該兩組固定測(cè)量電極的組數(shù)之和(三組)與三個(gè)金屬隔離套3、7、16的數(shù)量相等，金屬隔離套3的隔離室17內(nèi)的一組變量測(cè)量電極由兩個(gè)相距有間隙空間的外徑較小的圓柱形測(cè)量電極5和內(nèi)徑較大的圓環(huán)形測(cè)量電極4同心套合而成，金屬隔離套7的隔離室17內(nèi)的一組固定測(cè)量電極由兩個(gè)相距有間隙空間的外徑較小的圓柱形測(cè)量電極9和內(nèi)徑較大的圓環(huán)形測(cè)量電極8同心套合而成，金屬隔離套16的隔離室17內(nèi)的一組固定測(cè)量電極由兩個(gè)相距有間隙空間的外徑較小的圓柱形測(cè)量電極14和內(nèi)徑較大的圓環(huán)形測(cè)量電極15同心套合而成，金屬隔離套7和16中的固定測(cè)量電極所在隔離室17的中心位置所對(duì)應(yīng)的金屬底板10上各開(kāi)設(shè)有一使隔離室17間環(huán)境條件保持一致的通孔11，在金屬隔離套3中的變量測(cè)量電極所在隔離室17的中心位置所對(duì)應(yīng)的金屬底板10上開(kāi)設(shè)有一通孔并在通孔內(nèi)固定裝設(shè)有一伸向金屬底板10外側(cè)的導(dǎo)向套12，導(dǎo)向套12內(nèi)插入一長(zhǎng)度大于測(cè)量范圍加上導(dǎo)向套12長(zhǎng)度的與導(dǎo)向套12相滑動(dòng)配合且呈圓管狀的位移桿13，位移桿13的內(nèi)徑大于圓柱形測(cè)量電極5的外徑而小于圓環(huán)形測(cè)量電極4的內(nèi)徑，使得位移桿13在外力作用下可伸入圓柱形測(cè)量電極5與圓環(huán)形測(cè)量電極4之間的間隙空間內(nèi)上、下自由移動(dòng)，測(cè)量電纜線6穿過(guò)外殼1和金屬隔離板2上的開(kāi)孔而與變量測(cè)量電極的圓柱形測(cè)量電極5和圓環(huán)形測(cè)量電極4及固定測(cè)量電極的圓柱形測(cè)量電極9、14和圓環(huán)形測(cè)量電極8、15相連接。變量測(cè)量電極和固定測(cè)量的兩個(gè)測(cè)量電極也可不做成圖1所示的圓柱形和圓環(huán)形，而都做成片狀或其它形狀。
參見(jiàn)圖3。在導(dǎo)向套12的內(nèi)壁面兩端加工有兩處橫截面均呈圓弧形的有效引導(dǎo)面18與位移桿13的外壁面相接觸，可減少導(dǎo)向套12與位移桿13之間的滑動(dòng)摩擦阻力，從而便于位移桿13順利地沿導(dǎo)向套12進(jìn)行位移。
當(dāng)本實(shí)用新型應(yīng)用于平面范圍上的位移運(yùn)動(dòng)測(cè)量時(shí)，只要將圖1中的位移桿13外端與被測(cè)量的移動(dòng)物體相連接以及將測(cè)量電纜線6與電測(cè)量裝置相連即可。
參見(jiàn)圖4與圖5。當(dāng)圖1本實(shí)用新型與靜力水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x相配套進(jìn)行垂直位移測(cè)量時(shí)，則應(yīng)在圖1結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加相應(yīng)部件，即是將其金屬底板10與一盛裝液體的容器缽體19相固定連接，其位移桿13外端與置于缽體19內(nèi)液體中的浮子20相連，浮子20底部固定連接一平衡錘21，用以保持位移桿13和浮子20的垂直運(yùn)動(dòng)。在容器缽體19下部，設(shè)一用以連接液體通道的液體管口22，缽體19中部位置設(shè)置一大于測(cè)量范圍、帶有指示刻度的人工觀測(cè)液面高度的視窗23，用于與電測(cè)值進(jìn)行人工對(duì)比測(cè)量。
將多個(gè)圖4所示裝置由液體管道相互連接而安裝在被測(cè)量物體的各測(cè)點(diǎn)上，當(dāng)測(cè)點(diǎn)位置產(chǎn)生垂直位移時(shí)，缽體19內(nèi)盛裝的液體的液面發(fā)生變化，使浮于液面的浮子20帶動(dòng)位移桿13，在引導(dǎo)面18的作用下，在導(dǎo)向套12內(nèi)作軸向移動(dòng)。于是位移桿13在由測(cè)量電極5和測(cè)量電極4組合成的變量測(cè)量電極的間隙空間中產(chǎn)生位移，使得由測(cè)量電極5與測(cè)量電極4之間形成的電容值變化，而分別由測(cè)量電極9與測(cè)量電極8以及由測(cè)量電極14與測(cè)量電極15組合成的兩組固定測(cè)量電極的電容值則不變化，通過(guò)測(cè)量電纜線6外接電測(cè)量裝置的測(cè)量電路，即可測(cè)出該變量測(cè)量電極的電容值相對(duì)于固定測(cè)量電極的電容值的變化比值，從而測(cè)出垂直位移物體的垂直位移量。通過(guò)人工觀測(cè)視窗23，直接讀取液面高度的指示刻度，即可獲取物體位移的人工觀測(cè)值，可用來(lái)與自動(dòng)測(cè)量作對(duì)比測(cè)量。
在圖4中，盛裝液體的容器缽體19為等尺寸、等容積結(jié)構(gòu)，可使多個(gè)測(cè)量傳感器裝置連通時(shí)，各液面的關(guān)聯(lián)變化值趨于一致，提高測(cè)量精確度。測(cè)量電極是采用穩(wěn)定性好、線膨脹系數(shù)小、導(dǎo)電性能好的金屬材料，表面全部涂裹絕緣性能高的絕緣材料。測(cè)量電纜線6與電極焊接連接后，均采用絕緣性能高的絕緣材料加以涂裹，各線間處于相互屏蔽狀況。本測(cè)量傳感器裝置，可根據(jù)測(cè)量的不同要求，自由組合變量測(cè)量電極和固定測(cè)量電極的組數(shù)，并根據(jù)變量測(cè)量電極的組數(shù)，等量設(shè)置導(dǎo)向套12和位移桿13的數(shù)量，滿足測(cè)量要求。同時(shí)固定測(cè)量電極的長(zhǎng)度可根據(jù)測(cè)量要求，與變量測(cè)量電極相配套而改變其尺寸大小，主要以滿足測(cè)量要求為準(zhǔn)。測(cè)量電極的幾何形狀和尺寸，是可以為任意幾何形狀和尺寸的，只要按測(cè)量要求，滿足兩極為一組，各組均置于獨(dú)立的隔離室17內(nèi)的條件要求即可。此處則為圓柱形和圓環(huán)形的組合。位移桿13底端直接固定于浮子20的底部，這樣既增大了浮力，又相應(yīng)地延長(zhǎng)了測(cè)量移動(dòng)距離。浮子20底部固定連接的平衡錘21，可根據(jù)浮力要求，平衡調(diào)節(jié)，保持位移桿13的平衡和垂直位移。
權(quán)利要求1.一種組合電極式位移測(cè)量傳感器，包括有外殼、金屬底板、電極和測(cè)量電纜線，其特征在于，在外殼內(nèi)固定裝設(shè)有金屬隔離板，在金屬隔離板與金屬底板之間所夾持的外殼空間內(nèi)固定裝設(shè)有數(shù)量至少為兩個(gè)的多個(gè)金屬隔離套，在由這多個(gè)金屬隔離套內(nèi)部所形成的相互屏蔽的隔離室內(nèi)，分別固定裝設(shè)有數(shù)量至少為一組的變量測(cè)量電極和數(shù)量至少為一組的固定測(cè)量電極，且該變量測(cè)量電極與該固定測(cè)量電極的組數(shù)之和與金屬隔離套的個(gè)數(shù)相等，多個(gè)隔離室內(nèi)的每組變量測(cè)量電極和每組固定測(cè)量電極都分別由兩個(gè)相距有間隙空間的測(cè)量電極組合構(gòu)成，各固定測(cè)量電極所在的隔離室的中心位置所對(duì)應(yīng)的金屬底板上均開(kāi)設(shè)有一使各隔離室間環(huán)境條件保持一致的通孔，在各變量測(cè)量電極所在隔離室的中心位置所對(duì)應(yīng)的金屬底板上均開(kāi)設(shè)有一通孔并在通孔內(nèi)固定裝設(shè)有一伸向金屬底板外側(cè)的導(dǎo)向套，每一導(dǎo)向套內(nèi)均插入一長(zhǎng)度大于測(cè)量范圍加上導(dǎo)向套長(zhǎng)度的與導(dǎo)向套相滑動(dòng)配合的位移桿，每一位移桿在外力作用下均可伸入相應(yīng)變量測(cè)量電極的兩個(gè)測(cè)量電極之間的間隙空間內(nèi)上、下自由移動(dòng)，測(cè)量電纜線穿過(guò)外殼和金屬隔離板上的開(kāi)孔而與相應(yīng)的變量測(cè)量電極和固定測(cè)量電極相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合電極式位移測(cè)量傳感器，其特征在于，在導(dǎo)向套的內(nèi)壁面兩端加工有兩處橫截面均呈圓弧形的有效引導(dǎo)面與位移桿的外壁面相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合電極式位移測(cè)量傳感器，其特征在于，將其金屬底板與一盛裝液體的容器缽體相固定連接，其位移桿外端與置于缽體內(nèi)液體中的浮子相連，浮子底部固定連接一平衡錘，在容器缽體下部，設(shè)一用以連接液體通道的液體管口，缽體中部位置設(shè)置一大于測(cè)量范圍、帶有指示刻度的人工觀測(cè)液面高度的視窗。
專利摘要組合電極式位移測(cè)量傳感器由外殼、金屬底板、金屬隔離板、金屬隔離套、變量測(cè)量電極、固定測(cè)量電極、導(dǎo)向套、位移桿連接構(gòu)成，每組變量測(cè)量電極和固定測(cè)量電極又都分別由兩個(gè)相距有間隙空間的測(cè)量電極組合構(gòu)成，并可根據(jù)測(cè)量的不同要求，自由組合變更變量測(cè)量電極和固定測(cè)量電極的組數(shù)，再根據(jù)變量測(cè)量電極組數(shù)，等量設(shè)置導(dǎo)向套和位移桿的數(shù)量。該傳感器安裝使用時(shí)將位移桿與被測(cè)量物體相連接，測(cè)量電纜線與位移電測(cè)量裝置相連接，可測(cè)量物體的垂直位移或水平位移。其測(cè)量線性度好、測(cè)量范圍大、測(cè)量精度高、測(cè)值穩(wěn)定可靠，且結(jié)構(gòu)體積較小。
文檔編號(hào)G01B7/02GK2563550SQ0227720
公開(kāi)日2003年7月30日 申請(qǐng)日期2002年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月3日
發(fā)明者楊文凱, 蔣榮清, 李再平, 程長(zhǎng)林 申請(qǐng)人:湖南省遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備有限公司