專利名稱：一種任意角度測(cè)量位移計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位移計(jì)，具體涉及一種可進(jìn)行任意角度測(cè)量的位移計(jì)。
背景技術(shù)：
目前，在各類涉及到試件變形量測(cè)試的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)中，通常采用位移計(jì)來進(jìn)行測(cè)量，方法是將位移計(jì)的伸縮桿或激光束頂在變形體表面，并在保持其垂直于試件表面后，安裝固定位移計(jì)機(jī)身即可。在實(shí)際安裝過程中，調(diào)整伸縮桿或激光束的垂直度具有相當(dāng)大的難度，耗費(fèi)大量的精力，而且很難做到絕對(duì)的垂直，這樣使用起來十分的不便，同時(shí)也給應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)帶來了不可避免的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種能在任意傾斜安裝角度下均可準(zhǔn)確測(cè)量的位移計(jì)，使其具有修正傾斜的安裝角度，自動(dòng)得出試件表面位移的功能，減少使用誤差，擴(kuò)大位移計(jì)的應(yīng)用范圍。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種任意角度測(cè)量位移計(jì)，包括普通位移計(jì)和數(shù)據(jù)處理器以及安裝角度自動(dòng)修正器； 所述的普通位移計(jì)和安裝角度自動(dòng)修正器均與數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與處理；所述的普通位移計(jì)和安裝角度自動(dòng)修正器采用分體或一體式連接；所述的數(shù)據(jù)處理器包括中央處理器、數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器；所述的普通位移計(jì)依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器進(jìn)行信號(hào)相連；所述的安裝角度自動(dòng)修正器同樣依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器進(jìn)行信號(hào)相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器均與中央處理器相連。所述的普通位移計(jì)是具有伸縮桿或激光束，以及堅(jiān)固機(jī)身和能輸出電信號(hào)位移量的位移傳感器，包括應(yīng)變式位移計(jì)、LVDT式位移計(jì)和激光位移計(jì)等。所述的數(shù)據(jù)處理器采用單片機(jī)作為中央處理器，采用A/D芯片作為AD轉(zhuǎn)換器，最小采樣周期為100 μ S ；結(jié)合A/D芯片進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與分析。所述的安裝角度自動(dòng)修正器內(nèi)含三軸陀螺儀，可將位移計(jì)的傾斜角度或試件表面垂線的傾斜角測(cè)量并傳輸給數(shù)據(jù)處理器的。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)中的位移計(jì)相比，本發(fā)明的任意角度測(cè)量位移計(jì)具有的優(yōu)點(diǎn)包括本任意角度測(cè)量位移計(jì)能方便、精準(zhǔn)的完成位移測(cè)量的需求，結(jié)合三軸陀螺儀的角度測(cè)量功能以及單片機(jī)技術(shù)，可以在各種不利環(huán)境下方便的完成位移計(jì)的安裝、固定，提高測(cè)量精度，具有很好的實(shí)用性，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。


圖1是任意角度測(cè)量位移計(jì)的設(shè)計(jì)原理圖2和圖3是任意角度測(cè)量位移計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2為分體式，圖3為一體式；圖4是現(xiàn)有安裝空間不足無法正常安裝傳統(tǒng)位移計(jì)的情況示意圖； 圖5是空間不足的情況下使用本發(fā)明任意角度測(cè)量位移計(jì)的采用傾斜安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋。如圖1所示，任意角度測(cè)量位移計(jì)包括普通位移計(jì)、數(shù)據(jù)處理器和安裝角度自動(dòng)修正器。數(shù)據(jù)處理器主要由中央處理器、數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器等部件構(gòu)成；數(shù)據(jù)處理器采用單片機(jī)作為中央處理器，采用A/D芯片進(jìn)行模數(shù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，最小采樣周期為100 μ s，可以實(shí)現(xiàn)每秒1000個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集與分析。安裝角度自動(dòng)修正器為可將位移計(jì)與三軸的傾斜角度記錄并傳輸給數(shù)據(jù)處理器的三軸陀螺儀。普通位移計(jì)和安裝角度自動(dòng)修正器可采用分體或一體式連接。普通位移計(jì)依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器進(jìn)行信號(hào)相連安裝角度自動(dòng)修正器同樣依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器進(jìn)行信號(hào)相連。 A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器均與中央處理器相連。普通位移計(jì)是具有伸縮桿或激光束、堅(jiān)固機(jī)身以及能輸出電信號(hào)位移量的位移傳感器，主要類型包括應(yīng)變式位移計(jì)、LVDT式位移計(jì)和激光位移計(jì)等。如圖2和圖3所示，典型的任意角度測(cè)量位移計(jì)的主要結(jié)構(gòu)包括伸縮桿1、位移計(jì)殼體2和三軸陀螺儀部件3。在位移計(jì)殼體2上設(shè)有“移動(dòng)面測(cè)讀”4、“清零” 5和“測(cè)量”6 三個(gè)操作按鈕。首先，本位移計(jì)憑借磁性表座在方便位置處架設(shè)，扭動(dòng)表座各關(guān)節(jié)，使伸縮桿頂在移動(dòng)面表面某點(diǎn)(無需考慮垂直)，擰緊表座連桿上的旋鈕，固定好位移計(jì)。在正式使用前進(jìn)行通電，完成位移計(jì)的初始化，觀察并判斷結(jié)構(gòu)體變形面的移動(dòng)方向。將三軸陀螺儀部件3從位移計(jì)殼體2上分開，置于試件的變形表面，按下“移動(dòng)面測(cè)讀” 4按鈕，測(cè)得并輸入此時(shí)的移動(dòng)面垂線方位角參數(shù)K (Ζ Kxy, Z Kxz, Z Kzy)，然后將三軸陀螺儀部件3裝回位移計(jì)殼體2上，按下“清零” 5按鈕，此時(shí)三軸陀螺儀3測(cè)得并輸入此時(shí)位移計(jì)伸縮桿所在直線的角度參數(shù)B (Z Bxy, Z Bxz, Z Bzy),以及伸縮桿的初始變形量L。，同時(shí)B和Ltl存入存儲(chǔ)器。準(zhǔn)備工作結(jié)束。按下“測(cè)量”6按鈕，位移計(jì)進(jìn)行測(cè)量。隨著測(cè)量的進(jìn)行，伸縮桿被壓縮(或者拉伸)，其壓縮(或者拉伸)變形量為L(zhǎng)nL1值進(jìn)入數(shù)據(jù)處理器，根據(jù)其內(nèi)值公式 Δ= (L1- L0) χ cos[ θ (K，B)]計(jì)算出真實(shí)位移值Δ ( θ參數(shù)為K和B的空間夾角)，并輸出△值信號(hào)。該信號(hào)數(shù)據(jù)可配合電腦或?qū)Ｓ脭?shù)采儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)等。本發(fā)明的任意角度測(cè)量位移計(jì)是基于三軸陀螺儀進(jìn)行角度校正，可以方便的進(jìn)行物體表面的位移(或變形)測(cè)量，無需考慮與表面垂直度的問題，直接測(cè)量，準(zhǔn)確讀數(shù)，具有以下特點(diǎn)(1)簡(jiǎn)化安裝過程，提高測(cè)量精度。(2)當(dāng)測(cè)量空間不足的情況下，如圖4所示， 可以將位移計(jì)頂桿偏離其變形方向，降低了使用的操作難度。(3)當(dāng)構(gòu)件的在變形方向上存在未知危險(xiǎn)時(shí)，如構(gòu)件的脆性斷裂，構(gòu)件失控等風(fēng)險(xiǎn)，也可以采用偏離變形方向放置位移計(jì)，讓出使用空間的方法，減少對(duì)位移計(jì)的損害，如圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種任意角度測(cè)量位移計(jì)，其特征在于包括普通位移計(jì)和數(shù)據(jù)處理器以及安裝角度自動(dòng)修正器；所述的普通位移計(jì)和安裝角度自動(dòng)修正器均與數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與處理；所述的普通位移計(jì)和安裝角度自動(dòng)修正器采用分體或一體式連接；所述的數(shù)據(jù)處理器包括中央處理器、數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器；所述的普通位移計(jì)依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器進(jìn)行信號(hào)相連；所述的安裝角度自動(dòng)修正器依次與數(shù)據(jù)放大器、A/ D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器進(jìn)行信號(hào)相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器均與中央處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意角度測(cè)量位移計(jì)，其特征在于所述的普通位移計(jì)是具有伸縮桿或激光束、堅(jiān)固機(jī)身結(jié)構(gòu)，以及能輸出電信號(hào)位移量的位移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的任意角度測(cè)量位移計(jì)，其特征在于所述的普通位移計(jì)是應(yīng)變式位移計(jì)、LVDT式位移計(jì)或激光位移計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意角度測(cè)量位移計(jì)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理器采用單片機(jī)作為中央處理器，采用A/D芯片作為AD轉(zhuǎn)換器，最小采樣周期為100 μ s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意角度測(cè)量位移計(jì)，其特征在于所述的安裝角度自動(dòng)修正器為可將位移計(jì)與三軸的傾斜角度記錄并傳輸給數(shù)據(jù)處理器的三軸陀螺儀部件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種任意角度測(cè)量位移計(jì)，包括普通位移計(jì)和數(shù)據(jù)處理器以及安裝角度自動(dòng)修正器；所述的普通位移計(jì)和安裝角度自動(dòng)修正器均與數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與處理；所述的普通位移計(jì)和安裝角度自動(dòng)修正器采用分體或一體式連接；所述的數(shù)據(jù)處理器包括中央處理器、數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器；所述的普通位移計(jì)依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器進(jìn)行信號(hào)相連；所述的安裝角度自動(dòng)修正器依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器進(jìn)行信號(hào)相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器均與中央處理器相連。本任意角度測(cè)量位移計(jì)在無需垂直與試件表面的情況下就能方便、精準(zhǔn)的完成位移測(cè)量需求，即結(jié)合三軸陀螺儀的角度測(cè)量功能以及單片機(jī)技術(shù)，可以在各種不利環(huán)境下高效的完成位移計(jì)的安裝、固定，并能提高測(cè)試精度。
文檔編號(hào)G01B21/32GK102494651SQ20111042921
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者周年強(qiáng), 張高勤 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)