專利名稱：浮筒式水平傾角測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
浮筒式水平傾角測量裝置(-)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及水平傾角測量裝置，特別是一種浮筒式水平傾角測量裝置。背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)用數(shù)字式角度測量裝置主要有電子水平尺、多功能電子水平尺和數(shù)字式角度測量儀等類型，其中精度最高者為數(shù)字式角度測量儀，如專利編號為ZL01249761. 4“數(shù)字式傾角傳感器”使用的《電解質(zhì)傾角傳感器》，其工作原理為在玻璃、塑料或陶瓷的殼體內(nèi)裝有一定粘度的電解液，并有相應的電極與外部連接，電極與電極之間相互平行且間距相等，如果在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時，電極之間會形成離子電流，兩根電極之間的液體相當于兩個電阻，當殼體處于水平位置時，電極浸入電解液的深度相同，電阻相等； 當殼體傾斜時，電極間的導電液不相等，電極浸入電解液的深度也發(fā)生變化，使電阻發(fā)生變化，通過測量電阻之間的差值，再配合外部信號處理電路，就可以得知傾斜角度的大小和方向。[0003]所述數(shù)字式角度測量儀在具有高精度測量功能時，其配套的數(shù)字信號處理電路級別也是最高的，進而催生了這類數(shù)字式角度測量儀的價格，如測量精度為秒級的《電解質(zhì)傾角傳感器》，其價格就在幾千甚至上萬元，普通使用者對此望塵莫及，極大地阻礙了數(shù)字式角度測量儀的推廣運用。(三)實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型目的是提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、精度高的浮筒式水平傾角測量裝置。[0005]能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的浮筒式水平傾角測量裝置，包括盛有液體的腔體，所不同的是所述液體內(nèi)設(shè)有于轉(zhuǎn)動機構(gòu)兩側(cè)對稱設(shè)置的浮筒，所述浮筒的頂部高于液面，所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)上由浮筒帶動的轉(zhuǎn)動體連接傳感器的主柵，所述傳感器的主柵與傳感器的副柵耦合。[0006]本實用新型的工作原理在轉(zhuǎn)動機構(gòu)兩側(cè)對稱安置兩個浮筒，浮筒的頂部高于液面，當測量裝置的位置相對水平位置發(fā)生變化時，液面跟著發(fā)生變化，兩側(cè)的浮筒侵入液體的體積一邊增加一邊減少，浮筒對轉(zhuǎn)動體產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)力矩，這個力矩將帶動傳感器的主柵達到新的平衡位置，與主柵耦合的傳感器的副柵產(chǎn)生與之相應的電信號，從而達到測量水平傾角的目的。[0007]所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)為與軸套轉(zhuǎn)動配合的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)動體為轉(zhuǎn)軸，所述浮筒于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)設(shè)置并通過對稱支架與轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸連接傳感器的主柵。[0008]為提高測量精度，所述傳感器的主柵、轉(zhuǎn)軸、浮筒的總重量與液體對浮筒產(chǎn)生的浮力相等(或相近)，使轉(zhuǎn)軸與軸套之間的轉(zhuǎn)動摩擦趨于最小甚至為零。[0009]進一步提高測量精度的措施為保證傳感器的主柵和副柵之間有合理的工作間隙， 亦即調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的軸向間隙，所述轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)置擋塊和頂絲，擋塊設(shè)于傳感器的副柵上，頂絲設(shè)于腔體殼面上。[0010]所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)為設(shè)置在導向輥間作局部圓周運動的弧板，所述轉(zhuǎn)動體為弧板，所述弧板的兩端連接相同的浮筒，傳感器的主柵安裝于弧板上。[0011]所述導向輥為于弧板左、右設(shè)置的兩組滾輪，每組滾輪分上、下位置，左、右兩上位滾輪接觸于弧板的上弧面，左、右兩下位滾輪接觸于弧板的下弧面。[0012]為提高測量精度，所述傳感器的主柵、弧板、浮筒的總重量與液體對浮筒產(chǎn)生的浮力相等，使弧板與滾輪之間的滾動摩擦趨于最小甚至為零。[0013]所述傳感器為采用相對測量和絕對測量的容柵傳感器或為電渦流、電感、電磁等位移傳感器。[0014]本實用新型的優(yōu)點[0015]1、本實用新型浮筒式水平傾角測量裝置采用容柵傳感器作為測量傳感器，通過于傳感器主柵的轉(zhuǎn)動體兩側(cè)設(shè)置浸泡于液體內(nèi)的浮筒，浮筒追蹤液體液面的角度改變而使傳感器獲取電信號，從而達到測量水平傾角的目的，由此可見本實用新型的機構(gòu)簡單，所用容柵傳感器技術(shù)成熟且價格便宜，因此本實用新型的制造成本大幅度降低。[0016]2、本實用新型通過采取減小傳感器轉(zhuǎn)動件的摩擦力和摩擦系數(shù)、建立傳感器轉(zhuǎn)動件的合理軸向位移來提高測量精度，使其達到秒級精度要求。[0017]3、本實用新型完全可取代現(xiàn)用最高水平的電解質(zhì)傾角傳感器而廣泛推廣，成為普通使用者用的起和用得好的新一代數(shù)字測量傳感器裝置。

[0018]圖1是本實用新型一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖2為圖1中的C-C剖面圖。[0020]圖3為圖1中A處局部放大圖。[0021]圖4為本實用新型另一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖5為圖4中的B-B剖面圖。[0023]圖6為圖4中的E-E剖面圖。[0024]圖號標識1、腔體，2、軸套，3、轉(zhuǎn)軸，4、浮筒，5、主柵，6、副柵，7、擋塊，8、頂絲；9、 支架；10、弧板；11、導向輥。
具體實施方式
[0025]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步說明[0026]1、第一實施例[0027]本實用新型浮筒式水平傾角測量裝置是在一腔體1內(nèi)盛有液體，所述腔體1為圓形殼體，圓形殼體的背面殼套內(nèi)設(shè)有容柵傳感器，容柵傳感器為在垂直方向上相互耦合的主柵5和副柵6，與主柵5同軸固連的水平轉(zhuǎn)軸3通過殼體背面中心的軸套2進入殼體內(nèi)， 轉(zhuǎn)軸3與軸套2轉(zhuǎn)動配合；所述殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸3兩側(cè)各設(shè)有一個浮筒4，兩側(cè)浮筒4相同且位置對稱并通過對稱支架9與轉(zhuǎn)軸3連接成為一體，浮筒4浸入在液體內(nèi)，殼體處于水平位置時，兩側(cè)浮筒4處于同一水平高度上，且浮筒4的頂部平面高于液面，如圖1所示。[0028]所述轉(zhuǎn)軸3的兩端設(shè)置擋塊7和頂絲8，擋塊7設(shè)于傳感器的副柵6中心，轉(zhuǎn)軸3 伸出主柵5的端面與擋塊7接觸，頂絲8設(shè)于殼體正面，旋入的頂絲8的端面接觸于殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸3端面上，頂絲8的擰緊、擰松程度決定了傳感器的主柵5和副柵6的耦合間隙，如圖3所示。[0029]所述轉(zhuǎn)軸3與軸套2為間隙的轉(zhuǎn)動配合，為減小兩者之間的摩擦力，首先是減小轉(zhuǎn)軸3作用于軸套2上的壓力，采取的措施為合理設(shè)置浮筒4的大小，使液體對浮筒4產(chǎn)生的浮力等于或接近主柵5、轉(zhuǎn)軸3和浮筒4的總重量，另外轉(zhuǎn)軸3和軸套2采用摩擦系數(shù)較低的材料制造。[0030]本實用新型安裝于直角尺架上使用，直角尺架置于測量斜面上，液面發(fā)生傾斜，兩邊的浮筒4侵入液體的體積一邊多一邊少，相對位置發(fā)生改變，給轉(zhuǎn)軸3產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)力矩而使傳感器的主柵5轉(zhuǎn)動一個角度，在液面和浮筒4重新達到平衡位置后，傳感器的主柵5 最終的轉(zhuǎn)動角度在傳感器的副柵6上產(chǎn)生與之相應的電信號，如圖2所示。[0031]2、第二實施例[0032]本實用新型浮筒式水平傾角測量裝置是在一腔體1內(nèi)盛有液體，所述腔體1為方形殼體，方形殼體底部靠近殼面設(shè)有左、右兩組限制弧板10軸向移動、只作局部圓周轉(zhuǎn)動的導向輥11，每組導向輥11為上、下位置的滾輪，上位的左、右兩滾輪接觸在弧板10的上弧面，下位的左、右兩滾輪接觸在弧板10的下弧面；所述弧板10兩端各連接一個浮筒4，左、 右兩浮筒4大小相同，方形殼體處于水平位置時浮筒4的頂部空腔高出液面；弧板10通過支架9向后連接傳感器的主柵5，傳感器的主柵5與殼體背面的傳感器的副柵6耦合，在垂直方向上相互耦合的主柵5和副柵6為容柵傳感器的主柵5和副柵6，如圖4、圖5、圖6所7J\ ο[0033]所述弧板10與滾輪為轉(zhuǎn)動配合，為減小兩者之間的滾動摩擦力，首先是減小弧板 10作用于滾輪上的壓力，采取的措施為合理設(shè)計浮筒4的大小，使液體對浮筒4產(chǎn)生的浮力等于或接近主柵5、弧板10和浮筒4的總重量，另外弧板10和滾輪采用摩擦系數(shù)較低的材料制造。[0034]本實用新型同樣安裝于直角尺架上使用，直角尺架置于測量斜面上，液面發(fā)生傾斜，兩側(cè)的浮筒4侵入液體的體積一邊多一邊少，相對位置發(fā)生改變，給弧板10產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)力矩而使其轉(zhuǎn)動，從而帶動主柵5轉(zhuǎn)動一個角度，在液面和浮筒4重新達到平衡位置后， 主柵5最終的轉(zhuǎn)動角度在副柵6上產(chǎn)生與之相應的電信號。[0035]綜上所述，本實用新型具有如下特點[0036]1、與傳感器的主柵5連接的轉(zhuǎn)動件兩側(cè)是對稱的浮筒4，浮筒4浸入腔體內(nèi)的液體，液位不得高于浮筒4的頂面位置。[0037]2、浮筒4產(chǎn)生的浮力和傳感器的主柵5、轉(zhuǎn)動件、浮筒4的重量相等或相近，使轉(zhuǎn)動件的轉(zhuǎn)動摩察阻力接近零，達到提高傳感器的測量分辨率的目的。[0038]3、轉(zhuǎn)動件的軸向位移可調(diào)或設(shè)置得很小，以保證傳感器的主柵5和副柵6的合理工作間隙。[0039]4、腔體1為完全密封體，保證液體不會滲漏。[0040]5、所用的傳感器可以是采用相對測量和絕對測量的容柵傳感器也可以用其它位移傳感器，如電渦流，電感，電磁等位移傳感器。
權(quán)利要求1.浮筒式水平傾角測量裝置，包括盛有液體的腔體(1)，其特征在于所述液體內(nèi)設(shè)有于轉(zhuǎn)動機構(gòu)上對稱設(shè)置的浮筒G)，所述浮筒(4)的頂部高于液面，所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)上由浮筒(4)帶動的轉(zhuǎn)動體連接傳感器的主柵(5)，所述傳感器的主柵( 與傳感器的副柵(6)耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)為與軸套( 轉(zhuǎn)動配合的轉(zhuǎn)軸(3)，所述轉(zhuǎn)動體為轉(zhuǎn)軸(3)，所述浮筒(4)于轉(zhuǎn)軸( 兩側(cè)設(shè)置并通過對稱支架(9)與轉(zhuǎn)軸C3)連接，所述轉(zhuǎn)軸C3)連接傳感器的主柵(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特征在于所述傳感器的主柵(5)、轉(zhuǎn)軸(3)、浮筒的總重量等于液體對浮筒(4)產(chǎn)生的浮力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸C3)兩端設(shè)置有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸C3)軸向間隙的擋塊(7)和頂絲(8)，所述擋塊(7)設(shè)于傳感器的副柵(6) 上，所述頂絲(8)設(shè)于腔體(1)殼面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)為設(shè)置在導向輥(11)間作局部圓周運動的弧板(10)，所述轉(zhuǎn)動體為弧板(10)，所述弧板(10) 的兩端連接浮筒G)，傳感器的主柵(5)安裝于弧板(10)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特征在于所述導向輥(11)為于弧板(10)左、右設(shè)置的兩組滾輪，每組滾輪分上、下位置，左、右兩上位滾輪接觸于弧板 (10)的上弧面，左、右兩下位滾輪接觸于弧板(10)的下弧面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特征在于所述傳感器的主柵 (5)、弧板(10)、浮筒的總重量與液體對浮筒(4)產(chǎn)生的浮力相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任意一項所述的浮筒式水平傾角測量裝置，其特征在于所述傳感器為采用相對測量和絕對測量的容柵傳感器或為電渦流、電感、電磁位移傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種浮筒式水平傾角測量裝置，包括盛有液體的腔體，所述液體內(nèi)設(shè)有于轉(zhuǎn)動機構(gòu)上對稱設(shè)置的浮筒，所述浮筒的頂部高于液面，所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)上由浮筒帶動的轉(zhuǎn)動體連接傳感器的主柵，所述傳感器的主柵與傳感器的副柵耦合；所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)的一種形式為與軸套配合的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動機構(gòu)的另一種形式為設(shè)置在導向輥間作局部圓周運動的弧板，所述傳感器的主柵、轉(zhuǎn)軸或弧板、浮筒的總重量等于液體對浮筒產(chǎn)生的浮力。本實用新型通過浮筒追蹤液體液面的角度改變而使傳感器獲取電信號，從而達到測量水平傾角的目的，所用傳感器技術(shù)成熟且價格便宜，大幅度降低制造成本。
文檔編號G01C9/20GK202304820SQ20112039246
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月15日
發(fā)明者趙志強 申請人:趙志強, 趙飚, 鐘勝