專利名稱：一種數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于垂直度偏差角檢測設備領域。
背景技術：
在工程施工中或有些固定的建筑物中，急需知曉諸如柱，樁，墩，壁，井等是否處于 垂直狀態(tài)。如不垂直，偏差角是多少，向哪個方位偏離。最古老的傳統(tǒng)的檢測是用吊線法， 但它測不出精確的角度值。后期的木工水平垂直尺可大致檢測物體的傾斜狀況，但精度低， 不能顯示讀數(shù)，也測不出偏差方位，經緯儀測量法可精確測出偏差角，粗略求出偏差方位， 但其操作繁雜，工作量大，不能自動數(shù)顯記錄。本發(fā)明采用我們研制的阻抗式雙軸傾斜傳感器(ZL專利號02266513. 7)作為感知 元件，裝在用鋁合金加工成的殼體內，可同時檢測X軸和Y軸兩個方向的傾斜度?；鶞始?定在L型不銹鋼構件上，該構件的垂直外測面作為垂直基準面。方向的讀數(shù)均為零。當該 基準面偏離垂直位置時，傳感器有信號輸出，經電子顯示系統(tǒng)將X軸和Y軸的信號分別檢出 放大，數(shù)字轉換，用單板機計算出總偏差角及偏差方位。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種直立物體垂直狀況的檢測裝置，能夠在施工過程中快速 簡便檢測垂直物的垂直狀態(tài)，也可作固定建筑物如橋墩，填體等的傾斜變形的檢測或長期 監(jiān)控設備裝置。一種數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置，其特征在于，該裝置包括有如下組成部分L形不銹鋼構件，該構件垂直的外側面作為垂直基準面；檢測基準件，它由導熱性能優(yōu)良的銅或鋁合金做成方柱型或圓柱型，能固定在L 形不銹鋼構件上，該構件垂直的外側面作為垂直基準面；傳感器，它設置在檢測基準件上，用以探測檢測基準件的傾角；電路計算系統(tǒng)，它設置有方波信號發(fā)生器、交流放大器、解調器、濾波放大器、數(shù)字 轉換器，當被測物體處于垂直狀態(tài)時，傳感器處于平衡狀態(tài)，無信號輸出，讀數(shù)均為零；當被測物體偏離垂直狀態(tài)時，傳感器失去平衡，有信號輸出，通過電子系統(tǒng)檢測出 X軸和y軸兩個方向的分偏差角ΘΧ和θ Y，，有正負極性，通過配套的顯示屏可直讀，同時 顯示出計算值，其中總偏差角θ = I θχ| + | θ y|，偏差方位角α =arctg| θγ|/| θχ|, α 定義為傾斜物體在水平面上的投影線與χ軸之間的夾角，可通過θχ和的正負極性判 斷傾斜方位的幾何象限。進一步，所述的該數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置還具有如下技術特征所述的傳感器，是一個雙軸傾斜傳感器，將傳感器的一個軸與垂直基準面正交。所述的傳感器，是沿正交方向各裝一只單軸大量程傾斜傳感器，將其中一只的軸 與垂直基準面正交。所述的傳感器，作為舉例可以是阻抗式雙軸傾斜傳感器或者兩只單軸阻抗式傾斜傳感器。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明所述的一種數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置，使用一個阻抗式雙軸傾斜傳感 器和一只大量程單軸傾斜傳感器，使用前者能夠實現(xiàn)，精確度可達到角秒級的檢測要求；使 用后者能夠實現(xiàn)精度要求低但量程較大的檢測。兩種傳感器不僅具有優(yōu)良的抗震性能，而 且其耐久性、穩(wěn)定性和電學性能都很好，特別適用于野外及有震動的環(huán)境。能夠解決在工 程施工中或有些固定的建筑物中，急需知曉諸如柱，樁，墩，壁，井等是否處于垂直狀態(tài)的問 題。同時該檢測裝置的檢測精度高，能夠顯示讀數(shù)，還可以測出偏差方位，操作簡便，工作量 小，還可以自動進行數(shù)顯記錄。


圖1是垂直度偏差角θ和偏差方位角α的示意圖。圖2是本發(fā)明所述的數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置基準件一種實施例的結構示 意圖。圖3是本發(fā)明所述的阻抗式雙軸傾斜傳感器的結構示意圖。圖4是本發(fā)明所述的阻抗式雙軸傾斜傳感器上蓋電極分布示意圖。圖5是本發(fā)明所述的阻抗式雙軸傾斜傳感器底座的頂視及公共電極示意圖。圖6是本發(fā)明所述的數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置基準件另一種實施例鼓形傳 感器放置示意圖。
具體實施例方式如前所述該數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置，其特征在于，該裝置包括有如下組成 部分L形不銹鋼構件200，該構件垂直的外側面作為垂直基準面；檢測基準件130，它由導熱性能優(yōu)良的銅或鋁合金做成方柱型或圓柱型，能固定在 L形不銹鋼構件上，該構件垂直的外側面作為垂直基準面；傳感器110，它設置在檢測基準件上，用以探測檢測基準件的傾角；電路計算系統(tǒng)300，它設置有方波信號發(fā)生器、交流放大器、解調器、濾波放大器、 數(shù)字轉換器，當被測物體處于垂直狀態(tài)時，傳感器處于平衡狀態(tài)，無信號輸出，讀數(shù)均為 零；當被測物體偏離垂直狀態(tài)時，傳感器110失去平衡，有信號輸出，通過電子計算 系統(tǒng)300檢測出χ軸和y軸兩個方向的分偏差角θ X和θ Y，有正負極性，通過配套的顯 示屏400可直讀，同時顯示出計算值，其中總偏差角θ = I θχ| + | θ y|，偏差方位角α = arctg| ΘΥ|/| θχ|, α定義為傾斜物體在水平面上的投影線與χ軸之間的夾角，可通過θχ 和θy的正負極性判斷傾斜方位的幾何象限。進一步，所述的該數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置100還具有如下技術特征
所述的傳感器110，是一個雙軸傾斜傳感器，將傳感器的一個軸與垂直基準面正 、-父。所述的傳感器110，是沿正交方向各裝一只單軸大量程傾斜傳感器，將其中一只的 軸與垂直基準面正交。所述的傳感器110，作為舉例可以是阻抗式雙軸傾斜傳感器111或者兩只單軸阻 抗式傾斜傳感器112。圖1、2、5的說明參圖2中所示當該數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置100，采用阻抗式雙軸傾斜傳感 器111作為傳感元件時的一種實施例介紹如下參圖1、2、5所示，阻抗式雙軸傾斜傳感器111被彈簧120強頂在檢測基準件130 鐘罩式上部的內端面，鐘罩邊緣在120°三等分處開有連接通孔與下底板對應的螺孔用螺 釘聯(lián)成整體。調節(jié)該螺釘可改變阻抗式雙軸傾斜傳感器111的水平位置，另開一螺孔用于 阻抗式雙軸傾斜傳感器111調好水平后用螺釘鎖定該狀態(tài)，把檢測基準件130底面固定在L 型不銹鋼構件200的水平面上，L型不銹鋼構件200的垂直外側面作為垂直基準面210，調 試時將L型不銹鋼構件200外側的垂直基準面210固定在可轉動的垂直軸線上，用工具轉 動調節(jié)螺釘使阻抗式雙軸傾斜傳感器111旋轉一周，其X軸和Y軸的輸出均為零，調好后鎖 定阻抗式雙軸傾斜傳感器111的位置。檢測直立物時將L型不銹鋼構件200的垂直基準面 210粘貼在被測物體上，如阻抗式雙軸傾斜傳感器111在X軸和Y軸方向讀數(shù)均為零，證明 該直立物處于垂直狀態(tài)，如果讀數(shù)不為零，有輸出值，該直立物就有偏差。顯示屏將顯示出 θ X和θ y，有極性，單板機同時按公式θ = I ΘΧ| + | ey|和α = arctg θγ|/ θχ計算 并顯示在屏幕上。總偏差角θ和偏差方位角α，其中α定義為直立物體有垂直度偏差角時，在水平 面上的投影線與X軸之間的夾角。如θ y = 0，θ X乒0，θ = θ X，α = 0°，物體沿X軸方向傾斜偏差，如乒0，θχ = 0，θ = ΘΥ，α =90°，物體沿Y軸方向傾斜偏差，如θχ= θ y ^ ο, θ = I θχ| + | θγ|, α =45°，物體沿X軸和Y軸中間傾斜偏 差，依此類推，至于方位角α所在的幾何象限，可根據(jù)ΘΧ和θ Y的正負極性來決定， 如θχ和θ y均為正，α在第I象限，如θ X為負，θ y為正，α在第II象限，如θ χ和θ y均為負，α在第III象限，如θ χ為正，θ y為負，α在第IV象限，阻抗式雙軸傾斜傳感器111的工作原理及結構詳情參閱ZL專利號02266513. 7。圖3、4、5的說明參圖3、4、5中所示當該數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置100，采用兩只單軸阻抗式 傾斜傳感器112作為傳感元件時的一種實施例介紹如下兩只單軸阻抗式傾斜傳感器112為鼓形，兩側面分別制作工作電極115及公共電 極，用低熔玻璃料把兩側面與圓環(huán)兩端燒結成一整體，在圓環(huán)113空腔灌一定量的導電液 114，使液面恰好在水平中心線上，工作原理是傳感器處于水平狀態(tài)時，導電浸漬兩根工作電極的面積相等，因而與公共電極構成的等效阻抗相等，電橋達到平衡，沒有信號輸出。當 傳感器傾斜時，導電液114浸漬兩根工作電極115的面積不相等，與公共電極構成的等效阻 抗也不相等，電橋失去平衡，有電信號輸出，通過檢測輸出信號并標定之后，作為傾角顯示 在屏幕上。兩只單軸阻抗式傾斜傳感器112沿正交方向裝置在黃銅制作的基準件131上，將 黃銅制作的基準件131固定在L型不銹鋼構件200上，標定過程是每件傳感器分別單獨進 行，檢測直立物體方法及顯示系統(tǒng)與第一實施例相同。當該數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置100，采用阻抗式雙軸傾斜傳感器111作為傳 感元件時，該檢測裝置100檢測精度高，可達角秒級，但量程較小，只有士2°，用于高精度 檢測。當該數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置100，采用兩只單軸阻抗式傾斜傳感器112作為傳 感元件時，檢測精度低，只有角分級，但檢測量程可達士70°，適用于大量程的檢測。圖6的說明在該電路計算系統(tǒng)300中，其中傳感器110，可是阻抗式雙軸傾斜傳感器111或者 是兩只單軸阻抗式傾斜傳感器112，F(xiàn)為方波激勵源，APl和AP2為交流放大器，El和E2為 解調器，DPl和DP2為濾波放大器，Kl和K2為數(shù)字轉換。θ x和θ y分別為X軸向和Y軸 向的傾斜偏差角顯示，θ和α為單板機公式計算值顯示。以上是對本發(fā)明的描述而非限定，基于本發(fā)明思想的其它實施方式，均在本發(fā)明 的保護范圍之中。
權利要求
一種數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置，其特征在于該裝置包括有如下組成部分L形不銹鋼構件，該構件垂直的外側面作為垂直基準面；檢測基準件，它由導熱性能優(yōu)良的銅或鋁合金做成方柱型或圓柱型，能固定在L形不銹鋼構件上，該構件垂直的外側面作為垂直基準面；傳感器，它設置在檢測基準件上，用以探測檢測基準件的傾角；電路計算系統(tǒng)，它設置有方波信號發(fā)生器、交流放大器、解調器、濾波放大器、數(shù)字轉換器，當被測物體處于垂直狀態(tài)時，傳感器處于平衡狀態(tài)，無信號輸出，讀數(shù)均為零；當被測物體偏離垂直狀態(tài)時，傳感器失去平衡，有信號輸出，通過電子系統(tǒng)檢測出x軸和y軸兩個方向的分偏差角θX和θY，，有正負極性，通過配套的顯示屏可直讀，同時顯示出計算值，其中總偏差角θ＝|θx|+|θy|，偏差方位角α＝arctg|θy|/|θx|，α定義為傾斜物體在水平面上的投影線與x軸之間的夾角，可通過θx和θy的正負極性判斷傾斜方位的幾何象限。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置，其特征在于其中的傳感器， 是一個雙軸傾斜傳感器，將傳感器的一個軸與垂直基準面正交。
3.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置，其特征在于其中的傳感器， 是沿正交方向各裝一只單軸大量程傾斜傳感器，將其中一只的軸與垂直基面正交。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字式垂直度偏差角檢測裝置，屬于垂直度偏差角檢測設備領域。該裝置可以配套使用阻抗式雙軸傾斜傳感器，或大量程單軸傾斜傳感器。使用前者能夠實現(xiàn)，精確度可達到角秒級的檢測要求；使用后者能夠實現(xiàn)精度要求低但量程較大的檢測。兩種傳感器不僅具有優(yōu)良的抗震性能，而且其耐久性、穩(wěn)定性和電學性能都很好，特別適用于野外及有震動的環(huán)境。能夠解決在工程施工中或有些固定的建筑物中，急需知曉諸如柱，樁，墩，壁，井等是否處于垂直狀態(tài)的問題。其檢測精度高，能夠數(shù)字顯示讀數(shù)，操作簡便，還可以自動進行數(shù)顯記錄。
文檔編號G01C9/06GK101900547SQ20091005192
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權日2009年5月25日
發(fā)明者李生強 申請人:上海衡盛科技有限公司