專利名稱：微納米卡尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種長度測量的微納米卡尺。
背景技術(shù)：
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)以及科研工作中，人們需要對物體進行度量，如機械工業(yè) 生產(chǎn)中常用的游標卡尺、地理測繪上的紅外測距儀等等，但傳統(tǒng)的這些長度測量儀器和工 具，其測量精度只能達到毫米級，無法提高到微米級、納米級，因此，不能滿足迅速發(fā)展的工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，國防建設(shè)和科研工作對于計量精度的需求，束縛和制約科學技術(shù)的發(fā)展和應用， 成為國內(nèi)外物理測量技術(shù)領(lǐng)域的一大技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種充分 利用液位變量精確測量長度、極大提高測量精度、實現(xiàn)微觀領(lǐng)域的測量計量、適應工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)、國防建設(shè)和科研工作需求的微納米卡尺。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這種微納米卡尺，包括橫坐標導軌和縱坐標軸，橫坐標 導軌內(nèi)裝有能滑動的水平軸，水平軸上裝有能滑動或固定的托架，托架上固定安裝有定位 液壓缸，水平軸另側(cè)裝有推動連桿，推動連桿一端能在水平軸上滑動調(diào)節(jié)或固定，推動連桿 與測量液壓缸的活塞桿連接，測量液壓缸的缸底與縱坐標軸連接固定，測量液壓缸連接有 與液壓缸內(nèi)腔連通的測量管。上述技術(shù)方案中，橫坐標導軌為標有長度刻度的金屬軌道。上述技術(shù)方案中，定位液壓缸為測量初始定位液壓缸，定位液壓缸的活塞桿端頭 朝向縱坐標軸，定位液壓缸的上部安裝有與缸內(nèi)腔連通的液量可視管。上述技術(shù)方案中，測量液壓缸上還安裝有液壓油可視量管。上述技術(shù)方案中，測量管為可視液位測量管，上面標有可視厘米、毫米、微米或納 米度量讀數(shù)尺。上述技術(shù)方案中，所述的定位液壓缸和測量液壓缸包括單活塞液壓容器或油缸、 雙活塞液壓容器或油缸或多活塞液壓容器或油缸。上述技術(shù)方案中，所述的測量管為能承受壓力、又能看清標示刻度數(shù)據(jù)的圓形管 或方形管、多邊形管，測量管長度至少大于10厘米。上述技術(shù)方案中，定位液壓缸和測量液壓缸包括圓柱體、三角形體、方形體、梯形 體、菱形體、平行四邊形體或多邊形體的液壓容器或油缸。上述技術(shù)方案中，定位液壓缸和測量液壓缸包括由兩個或多個相同液壓容器或油 缸組合而成的復合液壓容器或油缸，或者由兩個或多個不同液壓容器或油缸組合而成的復 合液壓容器或油缸。測量液壓缸和測量管的工作原理1.功能原理由于測量液壓缸的液壓容器或油缸大于標有可視度量尺的測量管，例如采用圓形液壓容器或油缸，其直徑大，而安裝連接的可視讀數(shù)尺測量管直徑小，液壓容器或 油缸活塞移動距離與截面積之積排出的這些液壓油全部進入可視度量讀數(shù)尺測量管，由于 可視度量讀數(shù)尺測量管截面積成倍小于液壓容器或油缸的截面積，那么，液壓油在可視度 量尺測量管內(nèi)移動的距離將成倍放大。2.按圓柱形液壓容器或油缸半徑為1米和圓柱形可視度量尺測量管半徑為0.1毫米 比例，化作微米為100 0 000微米比100微米，半徑長度比為10000:1 ·截面積比計算為液壓容器或油紅1000 000x1 000 000x3. 14= 3 140 000 000 000 平方微米測量管100x100x3. 14=31400平方微米 即面積比為100 000 000:1那么，液壓容器或油缸的活塞壓縮1微米時，有3140 000 000 000立方微米的液壓油 進入到截面積為31400平方微米的可視度量尺測量管內(nèi)，行程距離長度為100 000 000微 米，可視位移放大了一億倍。同樣，肉眼很難發(fā)現(xiàn)的液壓容器或油缸的活塞位移0. 00001 微米時，流入可視度量尺測量管的液壓油行程距離長度是1000微米，即肉眼可視長度為1毫 米，因而能測出肉眼很難發(fā)現(xiàn)的活塞位移0. 00001微米的微小變化，這個原理可以精確測量 長度、面積、體積、容積、壓力等等，是準確位移的有效依據(jù)。結(jié)合實際應用，根據(jù)不同需求，任 意調(diào)節(jié)液壓容器或油缸半徑與可視度量尺測量管半徑比，完全可以達到極高的精密要求。3.工作原理測距工作前，關(guān)閉加液壓油的孔管，連桿受外力作用，推動連接活塞桿，活塞在液壓容 器或油缸里移動時，容器內(nèi)的液壓油受壓力影響，被壓進液量可視管，當可視液量管冒出液 壓油時，容器內(nèi)形成充滿油無空氣狀態(tài)，進入測距初始狀態(tài)。先確定被測物體的厘米和毫米 長度，按需要分別裝上可視厘米讀數(shù)尺、毫米可視讀數(shù)尺或微米讀數(shù)尺的測量管，當活塞繼 續(xù)受力時，壓進可視厘米讀數(shù)尺測量管的液壓油，就是換算得到的厘米讀數(shù)，同樣，壓進可 視毫米讀數(shù)尺測量管的液壓油，就是換算得到的毫米讀數(shù)，壓進可視微米讀數(shù)尺測量管液 壓油就是換算得到的微米讀數(shù)，以及換算得到的納米讀數(shù)。被壓出的液壓油，可全部回收至轉(zhuǎn)換的液壓容器或油缸，通過壓縮活塞，象注射器 一樣，再次壓進液壓容器或油缸進行循環(huán)測量。本發(fā)明充分利用液壓缸液壓容器或油缸液位變量原理精確測量長度，極大提高了 測量精度，實現(xiàn)了微觀領(lǐng)域的測量計量，解決了傳統(tǒng)技術(shù)測量長度只能達到毫米級無法實 現(xiàn)微米級、納米級的技術(shù)難題，本發(fā)明適應飛速發(fā)展的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)和科研工作的 需求。本發(fā)明是長度測量儀器和測量工具技術(shù)上的飛躍和突破，為科學技術(shù)的進步提供了 一種簡單、適用，但科技含量高的新型計量工具。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標注說明I—橫坐標導軌2——水平軸3——托架4——定位液壓缸5——推動連桿6——活塞桿7——測量液壓缸 8——縱坐標軸 9——定位液壓缸活塞桿 10——定位液量可視管II——定位液壓缸活塞12——被測物體 13——測量液壓缸缸底14——測量液壓缸活塞 15——液量可視管16——測量管。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明的這種微納米卡尺，包括橫坐標導軌1和縱坐標軸8，橫坐標導軌 1內(nèi)裝有能滑動的水平軸2，水平軸2上裝有能滑動或固定的托架3，托架3上固定安裝有定 位液壓缸4，水平軸另側(cè)裝有推動連桿5，推動連桿一端能在水平軸上滑動調(diào)節(jié)或固定，推 動連桿5與測量液壓缸7的活塞桿連接，測量液壓缸7的缸底與縱坐標軸8連接固定，測量 液壓缸連接有與液壓缸內(nèi)腔連通的測量管16，橫坐標導軌為標有長度刻度的金屬軌道，定 位液壓缸4為測量初始定位液壓缸，定位液壓缸的活塞桿端頭朝向縱坐標軸，定位液壓缸 的上部安裝有與缸內(nèi)腔連通的液量可視管15，測量液壓缸上還安裝有液壓油可視量管，測 量管為可視液位測量管16，上面標有可視厘米、毫米、微米或納米度量讀數(shù)尺。參見圖1，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作過程如下在橫坐標上設(shè)立標有刻度的金屬導軌 1，導軌1內(nèi)裝有可以水平左右滑動的水平軸2，軸2上方裝有可以水平滑動也可以固定的托 架3，托架3上固定裝有液壓容器或油缸定位液壓缸4，軸2下方裝有可以水平滑動也可以 固定的推動連桿5，推動連桿5連接活塞桿6，托架3和推動連桿5固定在軸2上以后，軸2 左右水平移動時，托架3和推動連桿5也和軸2同步移動。在縱坐標下部裝有液壓容器或 油缸測量液壓缸7，液壓容器或油缸7的邊壁缸底13垂直固定在縱坐標軸8上，縱坐標軸 8便于作為對物體一點的定位，同時也對液壓容器或油缸測量液壓缸7起到穩(wěn)固作用，也就 形成了縱坐標基準軸。液壓容器或油缸定位液壓缸4連接裝有活塞11，活塞11連接活塞桿 9，液壓容器或油缸4裝有定位液量可視管10。測物長度時，將被測物體12緊靠縱坐標，放 在正坐標系內(nèi)，推動液壓容器或油缸4，當活塞桿9接觸被測物體12時，活塞11壓縮容器4 內(nèi)的液壓油，當液壓油露出定位液量可視管孔10的時候，將托架3鎖定在軸2上，將被測物 體的長度穩(wěn)定在活塞桿9和縱坐標基準軸8之間。液壓容器或油缸測量液壓缸7上裝有活 塞14，液量可視量管15，可視厘米、毫米、微米或納米度量讀數(shù)尺測量管16，推動連桿5，活 塞桿6壓縮測量液壓缸活塞14，當液壓油露出液量可視量管15時，關(guān)閉可視量孔，將推動連 桿5鎖定在軸2上，進入量距離狀態(tài)。取出被測物體12，推動連桿5，水平軸2上的液壓容 器或油缸4和水平軸2上的液壓容器或油缸7同步移動，當液壓容器或油缸4接觸縱坐標8 時，也是液量可視孔10將露出液油時，停止移動連桿5，液壓容器或油缸7被壓出的液壓油， 分別進入可視讀數(shù)尺測量管16，即可讀出被測物換算得到的厘米、毫米、微米或納米讀數(shù)。方法原理在坐標系內(nèi)，以縱坐標為基準，作為對被測物體點的定位。根據(jù)物體的長度，參照坐標 上標明以毫米為最小單位的讀數(shù)，在液壓容器或油缸底部分別裝上厘米讀數(shù)尺測量管或毫 米讀數(shù)尺測量管及微米讀數(shù)尺測量管。以標有毫米為最小單位刻度的金屬導軌為橫坐標， 金屬導軌內(nèi)有既精密又可以滑動的水平軸，水平軸上方有滑動的托架及液壓容器或油缸定 位液壓缸，容器與物體結(jié)觸時，液壓容器或油缸的定位液量可視管開始冒油時，將托架固定 在水平軸上，作為對物體另一點的定位。橫坐標下方有液壓容器或油缸測量液壓缸，在活塞 上有連接滑動水平軸的連桿，當連桿下壓活塞時，安裝可視量孔冒油時，液壓容器或油缸處 于滿油狀態(tài)，將連桿鎖緊在可以水平滑動的水平軸上，取出物體，向左推動壓桿，進入測量 階段。當上方液壓容器或油缸接觸縱坐標時，發(fā)現(xiàn)最小可視度量尺流量孔冒油的瞬間，停止 推動連桿，讀出液壓容器或油缸的可視度量尺數(shù)據(jù)，這樣即可算出物體的長度。權(quán)利要求
1.一種微納米卡尺，其特征在于包括橫坐標導軌和縱坐標軸，橫坐標導軌內(nèi)裝有能 滑動的水平軸，水平軸上裝有能滑動或固定的托架，托架上固定安裝有定位液壓缸，水平軸 另側(cè)裝有推動連桿，推動連桿一端能在水平軸上滑動調(diào)節(jié)或固定，推動連桿與測量液壓缸 的活塞桿連接，測量液壓缸的缸底與縱坐標軸連接固定，測量液壓缸連接有與液壓缸內(nèi)腔 連通的測量管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米卡尺，其特征在于橫坐標導軌為標有長度刻度的金 屬軌道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米卡尺，其特征在于定位液壓缸為測量初始定位液壓 缸，定位液壓缸的活塞桿端頭朝向縱坐標軸，定位液壓缸的上部安裝有與缸內(nèi)腔連通的液量可視管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米卡尺，其特征在于測量液壓缸上還安裝有液壓油可視量管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米卡尺，其特征在于測量管為可視液位測量管，上面標 有可視厘米、毫米、微米或納米度量讀數(shù)尺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米卡尺，其特征在于所述的定位液壓缸和測量液壓缸 包括單活塞液壓容器或油缸、雙活塞液壓容器或油缸或多活塞液壓容器或油缸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米卡尺，其特征在于所述的測量管為能承受壓力、又能 看清標有示刻度數(shù)據(jù)的圓形管或方形管、多邊形管，測量管長度至少大于10厘米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米卡尺，其特征在于定位液壓缸和測量液壓缸包括圓 柱體、三角形體、方形體、梯形體、菱形體、平行四邊形體或多邊形體的液壓容器或油缸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米卡尺，其特征在于定位液壓缸和測量液壓缸包括由 兩個或多個相同液壓容器或油缸組合而成的復合液壓容器或油缸，或者由兩個或多個不同 液壓容器或油缸組合而成的復合液壓容器或油缸。
全文摘要
一種微納米卡尺，包括橫坐標導軌和縱坐標軸，橫坐標導軌內(nèi)裝有能滑動的水平軸，水平軸上裝有能滑動或固定的托架，托架上固定安裝有定位液壓缸，水平軸另側(cè)裝有推動連桿，推動連桿一端能在水平軸上滑動調(diào)節(jié)或固定，推動連桿與測量液壓缸的活塞桿連接，測量液壓缸的缸底與縱坐標軸連接固定，測量液壓缸連接有與液壓缸內(nèi)腔連通的測量管。本發(fā)明充分利用液位變量原理精確測量長度，極大提高測量精度，實現(xiàn)微觀領(lǐng)域的測量計量，適應工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，國防建設(shè)和科研工作需求。
文檔編號G01B13/02GK102052909SQ20101056617
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者周泉清 申請人:周泉清