專利名稱：一種任意角度測量位移計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位移計，具體涉及一種可進行任意角度測量的位移計。
背景技術(shù)：
目前，在各類涉及到試件變形量測試的應(yīng)用和實驗中，通常采用位移計來進行測量，方法是將位移計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，安裝固定位移計機身即可。在實際安裝過程中，調(diào)整伸縮桿或激光束的垂直度具有相當(dāng)大的難度，耗費大量的精力，而且很難做到絕對的垂直，這樣使用起來十分的不便，同時也給應(yīng)用和實驗帶來了不可避免的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對現(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)確測量的位移計，使其具有修正傾斜的安裝角度，自動得出試件表面位移的功能，減少使用誤差，擴大位移計的應(yīng)用范圍。技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種任意角度測量位移計，包括普通位移計和數(shù)據(jù)處理器以及安裝角度自動修正器； 所述的普通位移計和安裝角度自動修正器均與數(shù)據(jù)處理器進行數(shù)據(jù)傳輸與處理；所述的普通位移計和安裝角度自動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)換器和存儲器；所述的普通位移計依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器進行信號相連；所述的安裝角度自動修正器同樣依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器進行信號相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器均與中央處理器相連。所述的普通位移計是具有伸縮桿或激光束，以及堅固機身和能輸出電信號位移量的位移傳感器，包括應(yīng)變式位移計、LVDT式位移計和激光位移計等。所述的數(shù)據(jù)處理器采用單片機作為中央處理器，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芯片進行模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，共同實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與分析。所述的安裝角度自動修正器內(nèi)含三軸陀螺儀，可將位移計的傾斜角度或試件表面垂線的傾斜角測量并傳輸給數(shù)據(jù)處理器的。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)中的位移計相比，本發(fā)明的任意角度測量位移計具有的優(yōu)點包括本任意角度測量位移計能方便、精準(zhǔn)的完成位移測量的需求，結(jié)合三軸陀螺儀的角度測量功能以及單片機技術(shù)，可以在各種不利環(huán)境下方便的完成位移計的安裝、固定，提高測量精度，具有很好的實用性，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)。


圖1是任意角度測量位移計的設(shè)計原理圖2和圖3是任意角度測量位移計的結(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)明任意角度測量位移計的采用傾斜安裝示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的解釋。如圖1所示，任意角度測量位移計包括普通位移計、數(shù)據(jù)處理器和安裝角度自動修正器。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)換器和存儲器等部件構(gòu)成；數(shù)據(jù)處理器采用單片機作為中央處理器，采用A/D芯片進行模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換，最小采樣周期為100 μ s，可以實現(xiàn)每秒1000個點的數(shù)據(jù)采集與分析。安裝角度自動修正器為可將位移計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。普通位移計和安裝角度自動修正器可采用分體或一體式連接。普通位移計依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器進行信號相連安裝角度自動修正器同樣依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器進行信號相連。 A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器均與中央處理器相連。普通位移計是具有伸縮桿或激光束、堅固機身以及能輸出電信號位移量的位移傳感器，主要類型包括應(yīng)變式位移計、LVDT式位移計和激光位移計等。如圖2和圖3所示，典型的任意角度測量位移計的主要結(jié)構(gòu)包括伸縮桿1、位移計殼體2和三軸陀螺儀部件3。在位移計殼體2上設(shè)有“移動面測讀”4、“清零” 5和“測量”6 三個操作按鈕。首先，本位移計憑借磁性表座在方便位置處架設(shè)，扭動表座各關(guān)節(jié)，使伸縮桿頂在移動面表面某點(無需考慮垂直)，擰緊表座連桿上的旋鈕，固定好位移計。在正式使用前進行通電，完成位移計的初始化，觀察并判斷結(jié)構(gòu)體變形面的移動方向。將三軸陀螺儀部件3從位移計殼體2上分開，置于試件的變形表面，按下“移動面測讀” 4按鈕，測得并輸入此時的移動面垂線方位角參數(shù)K (Ζ Kxy, Z Kxz, Z Kzy)，然后將三軸陀螺儀部件3裝回位移計殼體2上，按下“清零” 5按鈕，此時三軸陀螺儀3測得并輸入此時位移計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B和Ltl存入存儲器。準(zhǔn)備工作結(jié)束。按下“測量”6按鈕，位移計進行測量。隨著測量的進行，伸縮桿被壓縮(或者拉伸)，其壓縮(或者拉伸)變形量為LnL1值進入數(shù)據(jù)處理器，根據(jù)其內(nèi)值公式 Δ= (L1- L0) χ cos[ θ (K，B)]計算出真實位移值Δ ( θ參數(shù)為K和B的空間夾角)，并輸出△值信號。該信號數(shù)據(jù)可配合電腦或?qū)Ｓ脭?shù)采儀進行數(shù)據(jù)采集、存儲等。本發(fā)明的任意角度測量位移計是基于三軸陀螺儀進行角度校正，可以方便的進行物體表面的位移(或變形)測量，無需考慮與表面垂直度的問題，直接測量，準(zhǔn)確讀數(shù)，具有以下特點(1)簡化安裝過程，提高測量精度。(2)當(dāng)測量空間不足的情況下，如圖4所示， 可以將位移計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時，如構(gòu)件的脆性斷裂，構(gòu)件失控等風(fēng)險，也可以采用偏離變形方向放置位移計，讓出使用空間的方法，減少對位移計的損害，如圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種任意角度測量位移計，其特征在于包括普通位移計和數(shù)據(jù)處理器以及安裝角度自動修正器；所述的普通位移計和安裝角度自動修正器均與數(shù)據(jù)處理器進行數(shù)據(jù)傳輸與處理；所述的普通位移計和安裝角度自動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)換器和存儲器；所述的普通位移計依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器進行信號相連；所述的安裝角度自動修正器依次與數(shù)據(jù)放大器、A/ D轉(zhuǎn)換器和存儲器進行信號相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器均與中央處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意角度測量位移計，其特征在于所述的普通位移計是具有伸縮桿或激光束、堅固機身結(jié)構(gòu)，以及能輸出電信號位移量的位移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的任意角度測量位移計，其特征在于所述的普通位移計是應(yīng)變式位移計、LVDT式位移計或激光位移計。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意角度測量位移計，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理器采用單片機作為中央處理器，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所述的任意角度測量位移計，其特征在于所述的安裝角度自動修正器為可將位移計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量位移計，包括普通位移計和數(shù)據(jù)處理器以及安裝角度自動修正器；所述的普通位移計和安裝角度自動修正器均與數(shù)據(jù)處理器進行數(shù)據(jù)傳輸與處理；所述的普通位移計和安裝角度自動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)換器和存儲器；所述的普通位移計依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器進行信號相連；所述的安裝角度自動修正器依次與數(shù)據(jù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器進行信號相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器均與中央處理器相連。本任意角度測量位移計在無需垂直與試件表面的情況下就能方便、精準(zhǔn)的完成位移測量需求，即結(jié)合三軸陀螺儀的角度測量功能以及單片機技術(shù)，可以在各種不利環(huán)境下高效的完成位移計的安裝、固定，并能提高測試精度。
文檔編號G01B21/32GK102494651SQ20111042921
公開日2012年6月13日 申請日期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, 張高勤 申請人:南京林業(yè)大學(xué)