專利名稱：一種采用激光位移傳感器設(shè)計(jì)的傾角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用激光位移傳感器設(shè)計(jì)的傾角傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的技術(shù)中，傾角傳感器在工程領(lǐng)域中具有廣泛的用途，典型的應(yīng)用如橋梁、大廈、大壩等都要經(jīng)常監(jiān)測(cè)它們相對(duì)于鉛垂線的傾斜角度，以監(jiān)測(cè)建筑物的安全程度。目前，傾角傳感器從工作原理上可分為氣體擺式、液體擺式、固體擺式三種。氣體擺式傾斜角傳感器是針對(duì)現(xiàn)有擺式傾斜角傳感器的缺點(diǎn)提出來(lái)的。氣體擺式傾斜角傳感器的敏感質(zhì)量是氣體。氣體是密封腔體內(nèi)的唯一運(yùn)動(dòng)體，它的質(zhì)量較小，在大沖擊或高過(guò)載時(shí)產(chǎn)生的慣性力也很小，所以具有較強(qiáng)的抗振動(dòng)或沖擊能力。液體擺式傾角傳感器系統(tǒng)穩(wěn)定，在高精度系統(tǒng)中，應(yīng)用較為廣泛，但是液體擺式傾角傳感器存在動(dòng)態(tài)范圍窄，動(dòng)態(tài)響應(yīng)頻率低等缺點(diǎn)，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求也較高。固體擺傾角傳感器有明確的擺長(zhǎng)和擺心，而在實(shí)用中產(chǎn)品類型較多為電磁擺式，其產(chǎn)品測(cè)量范圍、精度及抗過(guò)載能力較高，在工程中應(yīng)用也較為廣泛，但易受 電磁干擾，且在連續(xù)性、實(shí)時(shí)性和測(cè)量靈敏度等方面也越來(lái)越難以滿足現(xiàn)今的監(jiān)測(cè)要求?，F(xiàn)有的光纖光柵傾角傳感器由于測(cè)量精度低、壽命短、體積大等缺點(diǎn)難以應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種采用激光位移傳感器設(shè)計(jì)的傾角傳感器。本發(fā)明包括支架、擺桿、擺錘、激光位移傳感器、電路部分、反射平面，所述激光位移傳感器和電路部分設(shè)置在擺桿的中部，所述反射平面固定在擺桿的中部，所述擺桿、擺錘固定在支架上，所述支架也能夠是三維框架，其上還能夠帶有橫梁或橫臂，所述激光位移傳感器為650nm波長(zhǎng)的具有正反射功能的傳感器。當(dāng)傾斜時(shí)擺錘帶動(dòng)擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度時(shí)，激光發(fā)射器發(fā)射的激光遇到擺桿中部的反射平面上時(shí)發(fā)生發(fā)射，激光位移傳感器接收到反射的位移信號(hào)，通過(guò)這兩次位移信號(hào)的差除以設(shè)定的桿長(zhǎng)，經(jīng)反正切變換就得到傾斜角。本發(fā)明的電路部分包括與激光位移傳感器連接的放大器單元、顯示模塊和通信單元，通信單元能夠與外部的無(wú)線傳輸設(shè)備相連并且發(fā)送信號(hào)，能夠很方便的長(zhǎng)期監(jiān)控。本發(fā)明所述的激光位移傳感器采用650nm波長(zhǎng)的型號(hào)為ZX-LD30VL的激光傳感器，以三角測(cè)距法進(jìn)行檢測(cè)，所述的激光位移傳感器的受光元件使用光電探測(cè)器件PSD (Position Sensitive Device);光源發(fā)出的光通過(guò)透鏡進(jìn)行聚光,并照射到物體上。物體發(fā)出的反射光通過(guò)受光透鏡集中到一維的位置檢測(cè)元件即光電探測(cè)器件上。如果物體的位置距離發(fā)生變化，則光電探測(cè)器件上的成像位置也不同，光電探測(cè)器件的兩個(gè)輸出平衡會(huì)再次發(fā)生變化。利用這一特性將該相對(duì)距離的相對(duì)變化檢測(cè)出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于傾角的測(cè)量。光電探測(cè)器件PSD具有高靈敏度、高分辨率、響應(yīng)速度快和配置電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其工作原理是基于橫向光電效應(yīng)。是一種光能與位置的轉(zhuǎn)換器件，由于位置量為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高，成本低，可以顯著提高系統(tǒng)的抗干擾能力，從而實(shí)現(xiàn)高速、高精度、抗干擾能力強(qiáng)的位置檢測(cè)。本發(fā)明利用檢測(cè)垂擺的擺動(dòng)距離，來(lái)測(cè)量對(duì)象物的傾斜角度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、不受電磁場(chǎng)影響、可以實(shí)時(shí)的測(cè)量和調(diào)整精度，穩(wěn)定性好，不受溫度變化的影響，操作方便，測(cè)量精度高，分辨率能夠達(dá)到0. 5弧秒，大大提高了工程檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用性和精度，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和設(shè)計(jì)成本。采用圓柱軸承和T型結(jié)構(gòu)，可以使測(cè)量準(zhǔn)確度更高；具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。


圖I為本發(fā)明所述一種采用激光位移傳感器設(shè)計(jì)的傾角傳感器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖a為主視圖，圖b為側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。如圖I所示，本發(fā)明的包括支架I、擺桿3、擺錘2、激光位移傳感器5、電路部分4、反射平面6，激光位移傳感器5和電路部分4設(shè)置在擺桿3的中部，反射平面6固定在擺桿3的中部，擺桿3、擺錘2固定在支架I上，支架I也能夠是三維框架，其上還能夠帶有橫梁或橫臂，激光位移傳感器5為650nm波長(zhǎng)的具有正反射功能的傳感器。當(dāng)傾斜時(shí)擺錘2帶動(dòng)擺桿3轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度時(shí)，激光發(fā)射器發(fā)射的激光遇到擺桿3中部的反射平面6上時(shí)發(fā)生發(fā)射，激光位移傳感器5接收到反射的位移信號(hào)，通過(guò)這兩次位移信號(hào)的差除以設(shè)定的桿長(zhǎng)，經(jīng)反正切變換就得到傾斜角。本發(fā)明的電路部分4包括與激光位移傳感器5連接的放大器單元、顯示模塊和通信單元，通信單元可以與外部的無(wú)線傳輸設(shè)備相連并且發(fā)送信號(hào)，可以很方便的長(zhǎng)期監(jiān)控。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開(kāi)的范圍內(nèi)，能夠輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用激光位移傳感器設(shè)計(jì)的傾角傳感器，其特征在于包括支架、擺桿、擺錘、激光位移傳感器、電路部分、反射平面，所述激光位移傳感器和電路部分設(shè)置在擺桿的中部，所述反射平面固定在擺桿的中部，所述擺桿、擺錘固定在支架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用激光位移傳感器設(shè)計(jì)的傾角傳感器，其特征在于，所述支架為帶有橫梁或橫臂的三維框架。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用激光位移傳感器設(shè)計(jì)的傾角傳感器，其特征在于，所述激光位移傳感器為650nm波長(zhǎng)的具有正反射功能的傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用激光位移傳感器設(shè)計(jì)的傾角傳感器，其特征在于，所述電路部分包括與激光位移傳感器連接的放大器單元、顯示模塊和通信單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用激光位移傳感器設(shè)計(jì)的傾角傳感器，包括支架、擺桿、擺錘、激光位移傳感器、電路部分、反射平面，所述激光位移傳感器和電路部分設(shè)置在擺桿的中部，所述反射平面固定在擺桿的中部，所述擺桿、擺錘固定在支架上，本發(fā)明利用檢測(cè)垂擺的擺動(dòng)距離，來(lái)測(cè)量對(duì)象物的傾斜角度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、不受電磁場(chǎng)影響、可以實(shí)時(shí)的測(cè)量和調(diào)整精度，穩(wěn)定性好，不受溫度變化的影響，操作方便，測(cè)量精度高，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)G01C9/00GK102735214SQ20121022713
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月30日
發(fā)明者劉京, 劉智, 林潘, 蔡曙日, 袁沫海 申請(qǐng)人:交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所, 杭州交通投資建設(shè)管理有限公司