專利名稱：非線性函數關系的機械儀表的表盤面的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種非線性函數關系的機械儀表的表盤面，適用于諸如無 級變速機示速表的表盤面。
背景技術：
在用儀表一表針表示法來揭示一個函數關系的儀表結構中，按照傳統的制 造方法，對非線性關系的函數，采用單指針、單刻度表示法，而無法象鐘表那 樣采用雙指針、雙刻度表示，使讀數精度和示數分辨率成十倍乃至數十倍地增 加。為克服單指針、單刻度表示法的儀表表盤的缺陷，本申請人曾實用新型一 種"雙刻度計算式讀數表面"，以下簡稱"計算式表盤面"，成功地把雙指針、 雙刻度表示方法首次應用到非線性函數關系的機械儀表的表盤面表示中，獲得 高精度的儀表示數效果。
圖1所示的是計算式表盤面的一種應用實例，即一種無級變速機示速表上
用的表盤面。該示速表是應用在規格為功率為0.75 l.lkw，速度調節范圍為 200 1000轉/分，調速比為5，全程螺桿調節圈數為19圈的無級變速機輸出 轉速指示表。
計算式表盤面結構及使用方法如下表盤面被劃分出等角度的19格，定名 為19個區間，分別標注以200、 231、 263、 296、……889、 943、 1000等20個 數據，稱為"區間值"。當調節鏍桿(與長針同步)從200位置開始旋轉完第一 圈、第二圈、第三圈…時，短針分別指準231、 263、 296位置等等，表示其工 作機即時輸出轉速分別為231、263、296、……，同時長針即轉第一圈、第二圈、…。 短針移動一格，長針轉一圈。表盤面上，在每兩個區間值之間填以該兩數的差 值31、 32、 33、 34、…稱為"區間差"，分別表示調節螺桿每轉動一圈，其工
作機的輸出轉速增量。顯然，該差值系列顯示非均勻遞增狀態，表示工作機的 螺桿調節圈數增量與其輸出轉速增量之比值呈非線性函數關系(與鐘表不同)。 為求得工作機的即時輸出轉速的準確值，制作者在表盤面上最外圈增設了--
個刻度圈，圈上均布0—9十個數據及相應的刻度線，稱修正系數，有效計算值
為指示值XO. 1。
至此，圖1指針所示的無級變速機即時輸出轉速值，按下式計算(口算) 便可得
438 + 39X0. 68二438+26. 5=464. 5 (r/min)
計算說明計算式中，"438"為區間值；"39"為"區間差"；"0.68"為修 正系數，由6. 8 (長針所指外圈刻度)XO. 1而得，其函義為一圈的0. 68倍；"39 X0.68"為修正值。
顯然，計算式表盤面對函數數據處理方法，實際上是把原來的單調遞增、連 續、圓滑的非線性函數曲線(原函數曲線)，簡化為由有限個(本例是19個) 直線段首尾相接而成的折線型曲線(稱"簡化曲線")"區間值"為原函數的真 值(駐點)，"區間差"值即為相對應直線段(線性函數)的"斜率指數"。
按設計的理論計算，計算式表盤面由于原函數表達式被替代而產生的設計 誤差是0.000 5 。示速表與工作機匹配使用，其示速誤差界可達到2%以下，示 數精度高。在機械儀表制造行業中，用雙指針示數加一次簡單的乘法計算來揭 示一個非線性函數關系曲線，并達到0.5%以下的讀數分辨率，屬首創。
使用中反饋的問題是在實際操作時，該儀表讀數是通過"乘法"與"加 法"的雙重計算而獲得的，這個"計算程序"增加了整個"讀數過程"的復雜 程度，讓操作者感到不便。例如在一些對運轉速度精度控制要求不是很高的工
況中(高精度變頻調速電機的調速精度是3%);以及氣氛緊張，每耽擱一秒鐘
都會增加緊迫感的操作條件下，這個"不方便"的感覺就顯得突出。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種不需要"乘法"計算步驟，可 直接讀數的非線性函數關系的機械儀表的表盤面，以克服上述計算式表盤面存 在的缺陷，同時又要滿足用戶的使用精度要求。
為解決上述技術問題，本實用新型所提供的非線性函數關系的機械儀表的 表盤面構成是同軸雙指針結構，包括一個區間值系列刻度圈和若干個平衡值刻 度圈。區間值刻度圈，按特定技術指標要求劃分為若千區間段，并用不同的顏 色或其他識別標識相區別；平衡值刻度圈設置的個數與區間值系列刻度圈區間 劃分的段數相等，其排列次序和識別標識與劃分的區間段一一對應，平衡值刻 度圈的刻度跨度值相當于計算式表盤面"簡化曲線"中的區間差，其作用是替 代該區間段中的每一個區間差即"斜率指數"；表盤面上的短針指示區間值， 長針指示與所在區間段相對應的平衡值刻度圈內的刻度值(修正值)，將該區間 值與修正值相加，即為儀表示值讀數。
如上所述的表盤面可以簡化儀表讀數的計算程序，提高工作效率，方便操 作者使用。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是現有雙刻度計算式讀數表盤面的結構實例圖。 圖2是本實用新型的儀表表盤面的一種實施例結構實例圖。 圖3是本實用新型的儀表表盤面的設計原理、精度及與原函數表盤面、計 算式表盤面兩種表盤面的比較、分析示意圖。
圖4是圖3中B曲線束的局部放大圖示。 圖5是圖3中C曲線束的局部放大圖示。
圖中，A、原函數曲線；B、計算式表盤面示數精度示意圖曲線束；C、本實 用新型表盤面示數精度示意圖曲線束；b、 B曲線束的局部放大圖示；c、 C曲線 束的局部放大圖示；1、計算式表盤面示數函數曲線(折線)；2、本實用新型表 盤面設計精度包絡線；3、本實用新型表盤面示數函數曲線(鋸齒形曲線)；4、 本實用新型表盤面設計精度范圍界線。其中，圖3中三條曲線束以壘疊形式排 列，便于比較，與函數絕對值無關。
具體實施方式
如圖2所示，本實施例是一種無級變速機轉速指示表盤面，工作機全程調 節速度為200 1000轉/分，調速比為5，對應的螺桿調節圈數為19圈。區 間值系列刻度圈位于表盤面的最里圈，被劃分出等角度的19格，為19個區間， 其駐點稱為"區間值"，分別標注以200、 230、 265、……890、 950、 1000等20 個數據，當調節螺桿(與長針同步)從200位置開始旋轉完第一圈、第二圈、 第三圈…時，短針分別指準230、 265、 295、……(本實施例已對原函數(駐點) 值做"歸整"處理)位置等等，表示其工作機即時輸出轉速分別為230、 265、 295、……。本實施例，其區間值刻度系列，按特定的設計技術要求分為三個區 間段，分別用紅、黃、蘭區別開來的三段是第一段200—400;第二段400 — 650;第三段650 — 1000。與此三段相對應，表盤面依次序設置三個刻度跨度值 等于該段"平衡值，，的刻度圈，分別用紅、黃、蘭表示，刻度圈跨度值("平 衡值")依次分別是第一圈33、第二圈40、第三圈48。
圖2中指針的指示值解讀過程及其數值如下短針指向區間440—480，取 "區間值"為440;刻度修正值認定"區間值"440所在第二區間段(黃色)，
其對應的第二刻度圈(黃色)長針所指其修正值讀數為27.5。其標示值為
440+27.5=467.5。 本實施例讀數工作機即時輸出轉速467. 5轉/分。 設計原理及其精度分析
設計原理如果說"雙刻度計算式讀數表面"的設計原理是用一條由有限 個直線段首尾相連接(連接點在原函數曲線上)而成的折線型曲線，替代原函 數曲線(圓滑曲線)，則本實用新型實施則是將組成該折線型曲線的直線段用一 組斜率相同(相互平行)、不等距離的直線段取代，取代的直線段一一與原函數 曲線相交，首尾由一組平行于Y坐標軸的線段連接，形成一段由兩個斜率的直 線段族組成的鋸齒型曲線(段)，替代原函數曲線(段)(圓滑曲線)，而完整的 鋸齒型曲線則是由有限個(本實施例是三個)鋸齒型曲線段組成。
精度分析如圖5中所示，如果分別連接處于原函數曲線A兩邊的鋸齒型 曲線3的鋸齒頂點，形成兩條近似平行曲線(折線)，如連線2 (稱包絡線)，置 原函數曲線A于該兩條包絡線之間。該兩條包絡線2所圍成的條狀區域，即是
本實用新型實施例所要控制的設計精度范圍根據"表盤面示數精度l %"的
特定設計技術要求，條狀區域內任意一點的Y軸座標值與原函數對應座標值的 差值，與原函數對應座標值之比值，不大于1%。顯然，從原函數曲線上的一點 到這兩條包絡線的Y軸坐標距離，就是該表盤面的讀數精度。不難判斷，所取 的(原函數曲線)線段(區間段)越長，該Y軸坐標距離越大，也即是儀表的 示數精度越低。在圖2所示的實用新型實施例中，將原函數分成三段(即如圖3 中曲線束C被分成三段)，即可將儀表的示數精度控制在1 %以內。
實際上，圖2表盆面為圖1表盆面的另一種表示法兩個不同表面可安裝
在同一個型表上使用。與圖1表盆面相比較圖2表盆面"駐點"個數相同；不相同的有兩點，具體體現在對數據的處理方法其一、原函數(駐點)值做 "歸整"處理(即尾數歸整為"0"或"5"——其目的是疊加計算方便，由于 降低了儀表的設計精度指標，使得對"駐點"進行尾數歸整處理成為可能)；其
二，將原"駐點"系列依次分成三個組成部分，用同一個"平衡值"去取代同 一個組成部分中的所有"區間差"位置，并且用刻度圈圖示，依照長指針位置 直接讀出修正值。
因此，在"駐點"，將出現兩個讀數值 一個是"歸整"處理后的"駐點" 值；另一個是前一個"駐點"值+刻度圈跨度值。按照本實施例設定的設計技 術要求，這兩個示值與"駐點"原值之間的誤差均不得大于1 % ，等效使用。
圖3、圖4、圖5也是三個表盤面示值(指原函數表盤面、雙刻度計算式讀數 表盤面、及本實用新型表盤面)的設計精度范圍比較示意圖原函數表盤面設 計精度無從計校，無法用指針準確解讀；雙刻度計算式讀數表盤面設計精度高， 解讀較難；本實用新型表盤面設計精度較低，解讀使用方便，適用面廣。
權利要求1、一種非線性函數關系的機械儀表的表盤面，其特征是所述的表盤面是同軸雙指針結構，包括一個區間值系列刻度圈和若干個平衡值刻度圈，所述的區間值系列刻度圈劃分為若干區間段，并用不同的顏色或其他識別標識相區別，所述的平衡值刻度圈設置的個數與區間值系列刻度圈區間劃分的段數相等，其排列次序和識別標識與劃分的區間段一一對應，表盤面上的短針指示區間值，長針指示與所在區間段相對應的平衡值刻度圈內的修正值。
2、 根據權利要求l所述的非線性函數關系的機械儀表的表盤面，其特征是 所述的區間值系列刻度圈位于表盤面的最里圈。
3、 根據權利要求2所述的非線性函數關系的機械儀表的表盤面，其特征是 所述的表盤面的最里圈劃分為三個區間段，分別用紅、黃、蘭區別，與此三段 相對應，表盤面依次序設置三個刻度跨度值等于該段"平衡值"的刻度圈，分 別用紅、黃、蘭表示。
專利摘要本實用新型涉及一種非線性函數關系的機械儀表的表盤面，包括一個區間值系列刻度圈和若干個平衡值刻度圈。區間值刻度圈，按特定技術指標要求劃分為若干區間段，并用不同的顏色或其他識別標識相區別；平衡值刻度圈設置的個數與區間值系列刻度圈區間劃分的段數相等，其排列次序與識別標識與劃分的區間段一一對應，平衡值刻度圈的刻度跨度值相當于計算式表盤面“簡化曲線”中的區間差，其作用是替代該區間段中的每一個區間差即“斜率指數”；表盤面上的短針指示區間值，長針指示與所在區間段相對應的平衡值刻度圈內的刻度值(修正值)，將該區間值與修正值相加，即為儀表示值讀數。
文檔編號G01P1/00GK201000457SQ20052004640
公開日2008年1月2日 申請日期2005年11月8日 優先權日2005年11月8日
發明者張禹超 申請人:張禹超