專利名稱：臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置的制作方法
專利說明
所述技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型提供一種臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，屬于冰層厚度測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外測(cè)量冰層厚度的方法大致包括1.依靠發(fā)射的電磁波、聲波等穿透冰層，用其返回到接收器的時(shí)間換算出冰層的厚度。但由于冰的性質(zhì)比較特殊，其物理參數(shù)隨外界溫度在一定的范圍內(nèi)變化，這就造成了測(cè)量存在較大的誤差，而且如黃河水中混有大量的泥沙和雜質(zhì)，這使得這種方法所帶來的誤差更加不確定。
2.依靠發(fā)射超聲波和激光到達(dá)冰層界面，根據(jù)反射回來的時(shí)間計(jì)算出距界面的距離，但這種方法的實(shí)測(cè)精度受到局部表面起伏的影響，而且厚度的測(cè)量需要在冰層表面和底面相對(duì)測(cè)量才能得到，操作極為不便。
3.直接鉆孔測(cè)量，此方法簡(jiǎn)單可靠，但需要強(qiáng)體力勞動(dòng)。目前在黃河上測(cè)量冰層厚度時(shí)，使用冰鑿將冰層鑿?fù)?，然后用尺子直接測(cè)量。
綜上所述，目前無論國(guó)內(nèi)還是國(guó)際上尚沒有適合測(cè)量黃河冰層厚度的實(shí)用的高精度的測(cè)量工具。鑒于目前采用的使用冰鑿鑿穿冰層測(cè)量冰層厚度的方法，不僅浪費(fèi)大量的體力，測(cè)量效率和測(cè)量精度都很低，而且容易造成冰面大面積破壞，給工程技術(shù)人員帶來生命危險(xiǎn)，所以急需一種測(cè)量準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單、安全可靠的冰層厚度測(cè)量?jī)x器。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能克服上述缺陷、測(cè)量準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單、安全可靠的臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置。其技術(shù)內(nèi)容為一種臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，其特征在于包括支架、固定在支架頂端的箱體、導(dǎo)筒、垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集機(jī)構(gòu)和鉆頭，其中鉆頭垂直固定在垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)的底部，信號(hào)采集機(jī)構(gòu)包括滑輪組、信號(hào)齒輪和光電傳感器，其中上滑輪安裝在導(dǎo)筒的上端內(nèi)壁上且位于垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)上方，下滑輪與信號(hào)齒輪同軸安裝在導(dǎo)筒底部的箱體內(nèi)壁上，連接于上、下滑輪之間的無伸縮繩索，其一側(cè)與垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定連接，光電傳感器位于信號(hào)齒輪的一側(cè)，其信號(hào)輸出端接單片機(jī)。
所述的臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括花鍵軸、套裝在花鍵軸頂端并與其過盈配合的推力軸承、扣合在推力軸承頂端的滑塊、鑲嵌在滑塊下端內(nèi)壁上且與推力軸承下端面接觸的彈性擋圈、與滑塊水平固定連接的手柄、與花鍵軸花鍵連接的從動(dòng)齒輪和安裝在箱體內(nèi)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)與從動(dòng)齒輪齒嚙合的主動(dòng)齒輪，導(dǎo)筒兩邊縱向開有槽，手柄從槽中探出并可在槽內(nèi)上下滑動(dòng)，滑輪一側(cè)的繩索與滑塊固定連接。
所述的臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，手柄與滑塊螺紋連接。
所述的臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，從動(dòng)齒輪安裝在花鍵軸的下端。
所述的臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，支架的底部在位于鉆頭的垂直下方設(shè)置有定位孔。
其工作原理為測(cè)量時(shí)支架放置在冰面上，測(cè)量時(shí)鉆頭由垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)控制作垂直向下運(yùn)動(dòng)鉆入冰層，起始點(diǎn)為冰面，終止點(diǎn)為水面，鉆頭的行程即為冰層的厚度。無伸縮繩索的一邊與垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定，使其與垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)上、下滑輪旋轉(zhuǎn)，下滑輪帶動(dòng)信號(hào)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由傳感器完成信號(hào)采集，輸出到單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。水與冰在物理性質(zhì)上的最大不同就在于存在形態(tài)，所以鉆頭在鉆破冰層的瞬間會(huì)有很大的速度變化，本測(cè)量裝置正是充分利用這一點(diǎn)，將觸水點(diǎn)判斷出來，再根據(jù)此時(shí)鉆頭的行程得到冰層厚度。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用直接鉆孔法測(cè)量冰層厚度，該裝置解決了因冰的性質(zhì)受溫度影響造成物理測(cè)量技術(shù)中的不確定因素所帶來的影響，消除了該影響所帶來的測(cè)量誤差，并且更適合像黃河這樣的多泥沙和雜質(zhì)冰層厚度的測(cè)量。由于信號(hào)齒輪的旋轉(zhuǎn)只與鉆頭的行程有關(guān)而與鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)無關(guān)，這就徹底消除了在測(cè)量過程中打滑所帶來的影響，使測(cè)量更加準(zhǔn)確。本實(shí)用新型將人們從鑿冰等繁重的體力勞動(dòng)中徹底解放出來，具有攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
1、上滑輪 2、推力軸承 3、緊固螺釘 4、滑塊 5、手柄 6、彈性擋圈 7、繩索8、花鍵軸 9、導(dǎo)筒 10、箱體 11、直流電機(jī) 12、從動(dòng)齒輪 13、主動(dòng)齒輪14、光電傳感器 15、下滑輪 16、信號(hào)齒輪 17、鉆夾 18、支架 19、鉆頭20、定位孔 21、槽 22、冰層導(dǎo)筒9垂直安裝在箱體10上方，其兩邊縱向開有槽21，箱體10固定在三角支架18的頂端，花鍵軸8垂直安裝在導(dǎo)筒9內(nèi)，其底部穿出箱體10經(jīng)鉆夾17與鉆頭19的頂端固定連接，鉆頭19的末端經(jīng)支架18底部的定位孔20穿出直指冰面，花鍵軸8的頂端套裝有推力軸承2，兩者過盈配合，滑塊4扣合在推力軸承2的頂端，彈性擋圈6鑲嵌在滑塊4下端的內(nèi)壁上且與推力軸承2的下端面接觸，手柄5設(shè)置在導(dǎo)筒9縱向槽21中與滑塊4螺紋固定連接，從動(dòng)齒輪12設(shè)置在箱體10內(nèi)與花鍵軸8的下端花鍵連接，并與安裝在箱體10內(nèi)由直流電機(jī)11驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)齒輪13嚙合，上滑輪1安裝在導(dǎo)筒9的上端內(nèi)壁上且位于滑塊4上方，下滑輪15與信號(hào)齒輪16同軸安裝在箱體10內(nèi)壁上，連接于上、下滑輪之間的無伸縮繩索7，其一側(cè)經(jīng)緊固螺釘3與滑塊4固定連接，光電傳感器14位于信號(hào)齒輪16的上方，其信號(hào)輸出端接單片機(jī)。
鉆頭19接觸冰層22上表面，定為零點(diǎn)，啟動(dòng)直流電機(jī)11電源，進(jìn)行進(jìn)給，光電傳感器14開始采集信號(hào)齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，測(cè)量開始。由直流電機(jī)11驅(qū)動(dòng)花鍵軸8和鉆頭19的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用人工下壓手柄5，使其在導(dǎo)筒9兩邊的槽21內(nèi)滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)滑塊4、花鍵軸8和鉆頭19的向下運(yùn)動(dòng)，完成進(jìn)給，同時(shí)無伸縮繩索7的一邊通過緊固螺釘3與滑塊4固定，使其與滑塊4和進(jìn)給手柄5一起運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)上滑輪1、下滑輪15轉(zhuǎn)動(dòng)，下滑輪15轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)信號(hào)齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)，由光電傳感器14完成信號(hào)采集輸出到單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。當(dāng)鉆頭19在鉆破冰層22的瞬間會(huì)有很大的速度變化，本測(cè)量裝置正是充分利用這一點(diǎn)，將觸水點(diǎn)判斷出來，再根據(jù)此時(shí)鉆頭19的行程得到冰層22厚度。測(cè)量完畢，向上提手柄5，經(jīng)滑塊4和彈性擋圈6作用于推力軸承2的下端面，進(jìn)而將花鍵軸8連同鉆頭19向上提起復(fù)位，等待下一次測(cè)量。
權(quán)利要求1.一種臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，其特征在于包括支架(18)、固定在支架(18)頂端的箱體(10)、導(dǎo)筒(9)、垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集機(jī)構(gòu)和鉆頭(19)，其中鉆頭(19)垂直固定在垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)的底部，信號(hào)采集機(jī)構(gòu)包括滑輪組、信號(hào)齒輪(16)和光電傳感器(14)，其中上滑輪(1)安裝在導(dǎo)筒(9)的上端內(nèi)壁上且位于垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)上方，下滑輪(15)與信號(hào)齒輪(16)同軸安裝在導(dǎo)筒(9)底部的箱體(10)內(nèi)壁上，連接于上滑輪(1)、下滑輪(15)之間的無伸縮繩索(7)，其一側(cè)與垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定連接，光電傳感器(14)位于信號(hào)齒輪(16)的一側(cè)，其信號(hào)輸出端接單片機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，其特征在于垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括花鍵軸(8)、套裝在花鍵軸(8)頂端并與其過盈配合的推力軸承(2)、扣合在推力軸承(2)頂端的滑塊(4)、鑲嵌在滑塊(4)下端內(nèi)壁上且與推力軸承(2)下端面接觸的彈性擋圈(6)、與滑塊(4)水平固定連接的手柄(5)、與花鍵軸(8)花鍵連接的從動(dòng)齒輪(12)和安裝在箱體(10)內(nèi)由直流電機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)與從動(dòng)齒輪(12)齒嚙合的主動(dòng)齒輪(13)，導(dǎo)筒(9)兩邊縱向開有槽(21)，手柄(5)從槽(21)中探出并可在槽(21)內(nèi)上下滑動(dòng)，上、下滑輪一側(cè)的繩索(7)與滑塊(4)固定連接。
3.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，其特征在于手柄(5)與滑塊(4)螺紋連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述的臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，其特征在于從動(dòng)齒輪(12)安裝在花鍵軸(8)的下端。
5.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，其特征在于支架(18)的底部在位于鉆頭(19)的垂直下方設(shè)置有定位孔(20)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種臺(tái)鉆式冰層厚度測(cè)量裝置，其特征在于包括支架、固定在支架頂端的箱體、導(dǎo)筒、垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集機(jī)構(gòu)和鉆頭，其中鉆頭垂直固定在垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)的底部，信號(hào)采集機(jī)構(gòu)包括滑輪組、信號(hào)齒輪和光電傳感器，其中上滑輪安裝在導(dǎo)筒的上端內(nèi)壁上且位于垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)上方，下滑輪與信號(hào)齒輪同軸安裝在導(dǎo)筒底部的箱體內(nèi)壁上，連接于上、下滑輪之間的無伸縮繩索，其一側(cè)與垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定連接，光電傳感器位于信號(hào)齒輪的一側(cè)，其信號(hào)輸出端接單片機(jī)。測(cè)量時(shí)鉆頭由垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)控制向下運(yùn)動(dòng)鉆入冰層，繩索的一邊與垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定一起運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)上、下滑輪旋轉(zhuǎn)，下滑輪帶動(dòng)信號(hào)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由傳感器完成信號(hào)采集，操作簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)G01B21/08GK2788126SQ20042015053
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者鄒廣德, 劉國(guó)慶, 沈玉鳳 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)