液態(tài)金屬液滴電子水平儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及測(cè)量工具領(lǐng)域，公開(kāi)了一種液態(tài)金屬液滴電子水平儀，包括絕緣密閉管道，其內(nèi)裝有非電解質(zhì)溶液和液態(tài)金屬液滴，液態(tài)金屬液滴在非電解質(zhì)中形成球狀結(jié)構(gòu)；在絕緣密閉管道內(nèi)壁平行設(shè)置電阻率不同的第一電阻板和第二電阻板，兩個(gè)電阻板通過(guò)液態(tài)金屬液滴相連；第一電阻板和第二電阻板與電源連接，形成電路回路；信號(hào)處理裝置設(shè)置在電路上，獲取并分析電信號(hào)，確定液滴偏移量，從而確定水平程度。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、顯示直觀的優(yōu)點(diǎn)，而且造價(jià)低廉，易于集成。液態(tài)金屬液滴在升溫時(shí)體積變化不明顯，避免了氣泡水平儀中氣泡大小隨溫度變化對(duì)讀數(shù)的影響；由于電阻值連續(xù)無(wú)級(jí)變化，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)測(cè)量。
【專利說(shuō)明】液態(tài)金屬液滴電子水平儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量工具領(lǐng)域，具體的說(shuō)涉及一種液態(tài)金屬液滴電子水平儀。
【背景技術(shù)】
[0002]水平儀從過(guò)去簡(jiǎn)單的氣泡水平儀到現(xiàn)在的電子水平儀是自動(dòng)化和電子測(cè)量技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。作為一種檢測(cè)工具，它已成為土木工程、工業(yè)自動(dòng)化、石油鉆井、智能平臺(tái)、機(jī)械加工等領(lǐng)域不可缺少的重要測(cè)量工具。目前水平儀的主要種類有氣泡水平儀、電子水平儀以及數(shù)字水平儀等。
[0003]氣泡水平儀常用的條式水平儀和框式水平儀兩種。此類水平儀利用水平恒定的原理以水準(zhǔn)管水準(zhǔn)器直接顯示角位移，主要部分是水準(zhǔn)器，水準(zhǔn)器是在密閉的玻璃管中封裝有乙醚或酒精液體，只留一個(gè)氣泡，并在管上刻有刻度線:調(diào)整后的水平儀，當(dāng)基座底面水平時(shí)，管中氣泡位于管的正中間。將水平儀置于被測(cè)平面上時(shí)，可從氣泡的偏移方向確定該面的傾斜情況。氣泡水平儀操縱簡(jiǎn)單，水平情況可直接觀察，用于粗略估計(jì)水平程度，但氣泡的移動(dòng)量用肉眼是難以分辨的，況且靈敏度高，也難以操作；另外，氣泡的大小會(huì)隨著環(huán)境溫度變化，導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)較大的誤差；而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)反饋與自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。
[0004]電子式水平儀，它用來(lái)測(cè)量高精度的工具機(jī)，如NC車床、銑床、切削加工機(jī)、三次元量床等床面，其靈敏度非常高。電子水平儀的主要原理有電感式和電容式等兩種。電感式原理:當(dāng)水平儀的基座因待測(cè)工件傾斜而傾斜時(shí)，其內(nèi)部擺錘因移動(dòng)所造成感應(yīng)線圈的電壓變化。電容式水平儀其測(cè)量原理為一圓形擺錘自由懸掛在細(xì)線，擺錘受地心重力所影響，且懸浮于無(wú)磨擦狀況。擺錘的兩邊均設(shè)有電極且間隙相同時(shí)電容量是相等，若水平儀受待測(cè)工件所影響而造成，兩間隙不同距離改變即產(chǎn)生電容不同，形成角度的差異。此類水平儀精度高，但由于具有傳感器以及信號(hào)處理裝置等導(dǎo)致結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，造價(jià)成本相對(duì)較高。
[0005]數(shù)字水平儀基于傳感器、數(shù)字信號(hào)處理、單片機(jī)技術(shù)的數(shù)字水平儀是當(dāng)前傾角測(cè)試儀器數(shù)字化發(fā)展的方向。利用角度傳感器敏感水平傾角，通過(guò)信號(hào)處理和單片機(jī)的控制、運(yùn)算將傾角以數(shù)值的形式直接在數(shù)碼管上顯示或上傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、處理，從而使角度測(cè)量變得方便、快捷，實(shí)現(xiàn)了傾角的高精度測(cè)量。但數(shù)字水平儀依舊存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)聞O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明的目的是如何提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確的水平儀。
[0008](二)技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供液態(tài)金屬液滴電子水平儀，其包括:絕緣密閉管道，其內(nèi)裝有非電解質(zhì)溶液和液態(tài)金屬液滴；電阻率不同的第一電阻板和第二電阻板，所述第一電阻板和第二電阻板平行設(shè)置于絕緣密閉管道內(nèi)壁，通過(guò)所述液態(tài)金屬液滴相連；電路，所述第一電阻板和第二電阻板接入電路中；信號(hào)處理裝置，其設(shè)置在所述電路上，獲取并分析電信號(hào)，確定水平程度。
[0010]其中，所述電路包括電源和導(dǎo)線，所述電源兩極分別用所述導(dǎo)線與所述第一電阻和第二電阻連接。
[0011]其中，所述第一電阻板與電源正極連接，所述第二電阻板與電源負(fù)極連接。
[0012]其中,所述液態(tài)金屬液滴為液態(tài)萊、金屬鎵或者鎵基合金。
[0013]其中，所述第一電阻板和第二電阻板為直型片狀電阻。
[0014]其中，所述第一電阻板和第二電阻板由非金屬材料制成。
[0015]其中，所述第一電阻板和第二電阻板嵌入所述絕緣密閉管道內(nèi)壁中。
[0016]其中，所述第一電阻板和第二電阻板設(shè)在所述絕緣密閉管道內(nèi)壁上、下對(duì)應(yīng)的位置。
[0017](三)有益效果
[0018]本發(fā)明提供的液態(tài)金屬液滴電子水平儀，包括絕緣密閉管道，其內(nèi)裝有非電解質(zhì)溶液和液態(tài)金屬液滴，液態(tài)金屬液滴在非電解質(zhì)中形成球狀結(jié)構(gòu)；在絕緣密閉管道內(nèi)壁平行設(shè)置電阻率不同的第一電阻板和第二電阻板，兩個(gè)電阻板通過(guò)液態(tài)金屬液滴相連；第一電阻板和第二電阻板與電源連接，形成電路回路；信號(hào)處理裝置設(shè)置在電路上，獲取并分析電信號(hào)，確定所述水平儀的水平程度。絕緣密閉管道不處于水平狀態(tài)時(shí)，由于重力作用，金屬液滴在管道中產(chǎn)生偏移，接入電路中的電阻產(chǎn)生變化，通過(guò)測(cè)定電路中阻值變化來(lái)確定液態(tài)金屬液滴所處的位置，從而確定水平程度。其原理與普通氣泡水平儀的原理相似，根據(jù)重力原理，液態(tài)金屬液滴位置隨絕緣密閉管道水平程度的變化而變動(dòng)；信號(hào)處理裝置可以將測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)輸出，集合了氣泡水平儀和電子水平儀的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、顯示直觀的有益效果，而且造價(jià)低。液態(tài)金屬液滴在升溫或降溫時(shí)體積變化不明顯，克服氣泡水平儀中氣泡大小隨溫度變化對(duì)讀數(shù)影響的問(wèn)題，測(cè)量準(zhǔn)確；由于電阻值連續(xù)無(wú)級(jí)變化，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果精確；同時(shí)，絕緣密閉管道的半徑可以制作得很小，易于集成。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明液態(tài)金屬液滴電子水平儀的局部橫向剖不圖；
[0020]圖2為本發(fā)明液態(tài)金屬液滴電子水平儀的絕緣密閉管道縱向剖示圖；
[0021]圖中，1:絕緣密閉管道；2:第一電阻板；3:第二電阻板；4:液態(tài)金屬液滴；5:電源；6:信號(hào)處理裝置；7:導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0023]如圖1和2所示，本發(fā)明液態(tài)金屬液滴電子水平儀，包括:絕緣密閉管道1，在絕緣密閉管道I內(nèi)封裝有非電解質(zhì)溶液和液態(tài)金屬液滴4，液態(tài)金屬液滴4的密度與非電解質(zhì)溶液的密度不同，形成球狀結(jié)構(gòu)液滴，處于絕緣密閉管道中；第一電阻板2和第二電阻板3平行設(shè)置于絕緣密閉管道I的內(nèi)壁，兩電阻板的電阻率不同，兩電阻板之間通過(guò)液態(tài)金屬液滴4相連；電源5，第一電阻板2和第二電阻板3通過(guò)導(dǎo)線7分別與電源5的兩極連接，形成電路回路；信號(hào)處理裝置6，其設(shè)置在電路上，獲取并分析電信號(hào)，確定液滴偏移量，并最終確定水平儀的水平程度。
[0024]本水平儀的原理是:在重力作用下，水平儀的絕緣密閉管道水平時(shí)，液態(tài)金屬液滴處在管道的中部位置，信號(hào)處理裝置獲取相應(yīng)的電信號(hào)；當(dāng)絕緣密閉管道不處理水平時(shí)，液態(tài)金屬液滴在重力的作用下產(chǎn)生偏移，并向管道兩端相對(duì)低處運(yùn)動(dòng)，由于第一電阻板和第二電阻板的電阻率不相同，接入電路中的電阻值將隨著偏移量的變化而變化，從而弓I起電信號(hào)的變化，通過(guò)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行分析，計(jì)算接入電路中電阻值的變化，確定絕緣密閉管道內(nèi)液態(tài)金屬液滴偏移量，并最終確定水平儀的水平程度。
[0025]進(jìn)一步的，優(yōu)選第一電阻板2與電源5的正極連接，第二電阻板3與電源5的負(fù)極連接。電源5與兩電阻板的連接可以選擇在兩電阻板的同一端連接，也可以在相反的兩端連接，其只需對(duì)信號(hào)分析裝置的分析基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0026]進(jìn)一步的，液態(tài)金屬液滴優(yōu)先米用液態(tài)萊、金屬鎵或者鎵基合金液滴。鎵金屬合金優(yōu)選鎵銦合金或者鎵銦錫合金。
[0027]進(jìn)一步的，第一電阻板2和第二電阻板3采用不同電阻率的非金屬材料制成，優(yōu)先采用碳基薄膜電阻材料或者金屬氧化膜電阻材料制成直型片狀電阻板。采用非金屬材料制成可以防止液態(tài)金屬對(duì)電阻板的腐蝕。
[0028]進(jìn)一步的，第一電阻板2和第二電阻板3平行固定于絕緣密閉管道中，優(yōu)選將電阻板嵌入絕緣密閉管道I內(nèi)壁中，使絕緣密閉管道I與第一電阻板2和第二電阻板3形成一體結(jié)構(gòu)。
[0029]進(jìn)一步的，優(yōu)選第一電阻板2和第二電阻板3設(shè)在絕緣密閉管道I內(nèi)壁的上、下對(duì)應(yīng)的位置。
[0030]上述實(shí)施例所述的液態(tài)金屬液滴電子水平儀，電阻率不相同的兩個(gè)電阻接入電路中，兩電阻之間利用液態(tài)金屬液滴接通，利用液態(tài)金屬液滴在重力作用下偏移的特性，接入電路中的電阻值隨著金屬液滴偏移發(fā)生改變，引起電路中電信號(hào)的變化，信號(hào)處理裝置通過(guò)對(duì)電信號(hào)的分析確定液態(tài)金屬液滴的偏移量，從而最終確定水平儀的水平程度。本水平儀是通過(guò)測(cè)定電路中阻值變化來(lái)確定液態(tài)金屬液滴所處的位置，從而確定水平儀的水平程度。本水平儀的原理與普通氣泡水平儀的原理相似，在重力作用下，液態(tài)金屬液滴的位置隨著絕緣密閉管道水平程度變化而變化；利用信號(hào)處理裝置可以將結(jié)果轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)輸出，集合了氣泡水平儀和電子水平儀的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、顯示直觀的優(yōu)點(diǎn)，而且造價(jià)低廉。液態(tài)金屬液滴在升溫或降溫時(shí)體積變化不明顯，克服氣泡水平儀中氣泡大小隨溫度變化對(duì)讀數(shù)影響的問(wèn)題，測(cè)量準(zhǔn)確；由于電阻值連續(xù)無(wú)級(jí)變化，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)測(cè)量，提高測(cè)量精確度；同時(shí)，絕緣密閉管道的半徑可以制作得很小，易于集成。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種液態(tài)金屬液滴電子水平儀，其特征在于，其包括: 絕緣密閉管道，其內(nèi)裝有非電解質(zhì)溶液和液態(tài)金屬液滴； 電阻率不同的第一電阻板和第二電阻板，所述第一電阻板和第二電阻板平行設(shè)置于絕緣密閉管道內(nèi)壁，通過(guò)所述液態(tài)金屬液滴相連； 電路，所述第一電阻板和第二電阻板接入電路中； 信號(hào)處理裝置，其設(shè)置在所述電路上，獲取并分析電路的電信號(hào)，確定水平程度。
2.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)金屬液滴電子水平儀，其特征在于，所述電路包括電源和導(dǎo)線，所述電源兩極分別用所述導(dǎo)線與所述第一電阻和第二電阻連接。
3.如權(quán)利要求2所述的液態(tài)金屬液滴電子水平儀，其特征在于，所述第一電阻板與電源正極連接，所述第二電阻板與電源負(fù)極連接。
4.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)金屬液滴電子水平儀，其特征在于，所述液態(tài)金屬液滴為液態(tài)汞、金屬鎵或者鎵基合金。
5.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)金屬液滴電子水平儀，其特征在于，所述第一電阻板和第二電阻板為直型片狀電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)金屬液滴電子水平儀，其特征在于，所述第一電阻板和第二電阻板由非金屬材料制成。
7.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)金屬液滴電子水平儀，其特征在于，所述第一電阻板和第二電阻板嵌入所述絕緣密閉管道內(nèi)壁中。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的液態(tài)金屬液滴電子水平儀，其特征在于，所述第一電阻板和第二電阻板設(shè)在所述絕緣密閉管道內(nèi)壁上、下對(duì)應(yīng)的位置。
【文檔編號(hào)】G01C9/18GK103968806SQ201310042851
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月1日
【發(fā)明者】田露, 桂林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所