專利名稱：連通管式構件傾斜傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量構件傾斜角度或高差的傳感器，具體的說是一種連通管式構件傾斜傳感器。
背景技術：
目前，現有的機械式、光電式等傾斜傳感器，只能測試被測構件某一測點的傾斜角度，對于被測構件整體在測試面傾斜角度或邊緣高差的量測均不適用。
實用新型內容本實用新型針對現有傾斜傳感器的不足，提出一種連通管式傾斜傳感器，把U型連通管的兩個管口分別安置于被測構件的邊緣，在管口上安裝有測壓管，由水壓力傳感器量測出測壓管內的液面差，傳感得被測構件在測試面的傾斜角度或高差，并且與計算機聯機處理數據，滿足自動控制的需要。本實用新型解決技術問題采用如下技術方案一種連通管式構件傾斜傳感器，其特征在于被測構件的測試面內預埋或安置1 根U型連通管，該管兩端的管口位于相距一定距離的被測構件邊緣，兩個管口均朝上且與被測構件頂面平齊。連通管的一個管口由下而上依次安置有排水閥、水壓力傳感器、測壓管、通氣連接器和防蒸發罩，另一個管口由下而上依次安置有水溫傳感器、水壓力傳感器、 測壓管、通氣連接器和防蒸發罩。兩個測壓管上均有讀數刻痕，并且測壓管內水面上漂浮有液面波動阻尼器。連通管式構件傾斜傳感器，其特征是所述的水壓力傳感器機殼為通透圓筒形狀， 機殼外側的中間有扳手臺肩，在扳手臺肩一側的機殼上有外螺紋。機殼有外螺紋一側的端部有防護網罩，機殼內從防護網罩起依次有波形彈簧膜、調制板、電路板、底板、電纜固定頭，波形彈簧膜與調制板垂直于水壓力傳感器中心線設置，并其之間為與大氣連通的空腔。波形彈簧膜的中心有永久磁鋼塊，調制板中心有霍爾元件，永久磁鋼塊與霍爾元件間隔 5mm。波形彈簧膜邊緣有止水，調制板上有通氣孔。連通管式構件傾斜傳感器，其特征在于所述的液面波動阻尼器為圓球形狀，圓面中間有1道水平的圓周紅色刻痕，球的底端內有平衡重塊。連通管式構件傾斜傳感器，其特征在于所述通氣連接器的上段為圓柱塊形狀，其下段為圓管形狀，該圓柱塊與圓管同中心線，且圓柱塊的外徑比圓管的外徑大。圓柱塊頂面中心有球塞凹坑，該凹坑中心有通透的圓孔。圓柱塊頂面沿周邊有等距的8個通透的圓孔， 圓柱塊外側面上有固定防蒸發罩的螺紋。連通管式構件傾斜傳感器，其特征在于所述防蒸發罩的機殼為圓蓋形狀，機殼的頂面中心有通透的圓孔，下段的內側有螺紋。機殼頂面的圓孔內嵌有半圓形的透明罩，機殼內從透明罩起由上而下依次有紅綠雙色發光二極管、隔板、電磁鐵、固定板、連桿和球塞，連桿的兩側分別有自鎖循環滑軌和微動開關，鎖循環滑軌與微動開關均固定于固定板上。連桿為直桿，上端與電磁鐵的銜鐵連接，下端與球塞連接。連桿的中部由銷軸與曲柄端部連接，曲柄的另一端與自鎖循環滑軌上的滑塊連接。電磁鐵銜鐵的吸合傳動連桿，由曲柄帶動滑塊在自鎖循環滑軌上滑行，使球塞按滑軌軌跡上下運行，形成對通氣連接器的中心通氣孔的啟閉。連桿上下運行帶動球塞的同時，帶動微動開關的開關，使球塞位于上位時紅綠雙色發光二極管亮綠色，球塞位于下位時紅綠雙色發光二極管亮紅色。機殼的側面安置有插座。本實用新型中連通管式構件傾斜傳感器基于以下工作原理構件傾斜傳感的工作原理在被測構件測試面內預埋或安置的連通管，該管兩端的管口位于被測構件相距一定距離的邊緣。在兩個朝上的管口上各自安置有水壓力傳感器和測壓管。在連通管內注水至測壓管的讀數高度，把防蒸發罩設置于測試狀態，讓連通管兩管口的液面均承受大氣壓。當被測構件傾斜時，則測壓管內的水面發生高低的變化。設連通管兩個出水口的水平距離為L，測壓管液面高差為h，換算出的被測構件在測試面方向上的傾斜角度為 α =arctg (h/L)。如 L=10m，h=lmm，貝U α =arctg (h/L) =arctg (1/10000) =0. 01°。 構件傾斜方向的判別當測壓管液面高差為+h時，構件向左傾斜；當測壓管液面高差為_h 時，構件向右傾斜。由于安裝在測壓管下面有水壓力傳感器，測壓管內水位的變化，使水壓力傳感器承受壓力也變化，便能讓水壓力傳感器傳感輸出被測構件發生傾斜的模擬電信號。水壓力傳感器的工作原理在水壓力傳感器的機身前端設置波形彈性膜，膜的中心粘貼有磁鋼，與該磁鋼面保持一定距離且平行的調制板上設置霍爾元件。把水壓力傳感器安裝于測壓管的下方，該傳感器的彈性膜隨測壓管內水深的變化而變形，改變著磁鋼塊與霍爾元件之間的距離，則利用霍爾元件接受強或弱磁鋼磁場時輸出電壓會改變的特性， 來達到水壓力傳感的目的。另外，讓波形彈性膜的工作在線彈性范圍內，以及選用線性性能的霍爾元件，便能達到理想的量測分辨率和精度。本實用新型有益效果體現在本實用新型構造簡單、體積小、量程大、精度高、安裝方便、造價低，可實時顯示數據，適用于水壩、橋梁等建筑構件傾斜角度或高差的測試。
圖IA為本實用新型連通管式構件傾斜傳感器的主視圖。圖IB為本實用新型連通管式構件傾斜傳感器的左視圖。圖IC為本實用新型連通管式構件傾斜傳感器的俯視圖。圖2A為本實用新型中水壓力傳感器的主視圖。圖2B為本實用新型中水壓力傳感器的側視圖。圖2C為本實用新型中水壓力傳感器的俯視圖。圖3A為本實用新型中液面波動阻尼器的主視圖。圖;3B為本實用新型中液面波動阻尼器的左視圖。圖4A為本實用新型中通氣連接器的主視圖。圖4B為本實用新型中通氣連接器的俯視圖。圖5A為本實用新型中防蒸發罩的主視圖。[0026]圖5B為本實用新型中防蒸發罩的左視圖。圖5C為本實用新型中防蒸發罩的俯視圖。圖中標號1被測構件、2水、3連通管、4測壓管、5排水閥、6水溫傳感器；11水壓力傳感器、12 防護網罩、13波形彈簧膜、14永久磁鐵塊、15霍爾元件、16調制板、17通氣孔、18電路板、19 機殼、20底板、21電纜固定頭、22電纜；31液面波動阻尼器、32圓周刻痕、33平衡重塊；41 通氣連接器、42圓柱塊、43圓管、44球塞凹坑、45中心通氣孔；51防蒸發罩、52紅綠雙色發光二極管、53電磁鐵54微動開關、55自鎖循環滑軌、56連桿、57球塞、58透明罩、59曲柄、 60固定板、61隔板、62機殼、63插座。
具體實施方式
參見圖1A、圖IB和圖1C，本實施例中所述被測構件1的測試面內預埋或安置1根 U型連通管3，該管兩端的管口位于相距一定距離的被測構件1邊緣，兩個管口均朝上且與被測構件1頂面平齊。連通管3的1個管口由下而上依次安置有排水閥5、水壓力傳感器 11、測壓管4、通氣連接器41和防蒸發罩51，另1個管口由下而上依次安置有水溫傳感器6、 水壓力傳感器11、測壓管4、通氣連接器41和防蒸發罩51。兩個測壓管4上均有讀數刻痕， 并且測壓管4內水2面上漂浮有液面波動阻尼器31。參見圖2A、圖2B和圖2C，本實施例中所述的水壓力傳感器11機殼19為通透圓筒形狀，機殼19外側的中間有扳手臺肩，在扳手臺肩一側的機殼19上有外螺紋。機殼19有外螺紋一側的端部有防護網罩12，機殼19內從防護網罩12起依次有波形彈簧膜13、調制板16、電路板18、底板20、電纜固定頭21，波形彈簧膜13與調制板16垂直于水壓力傳感器 11中心線設置，并其之間為與大氣連通的空腔。波形彈簧膜13的中心有永久磁鋼塊14，調制板16中心有霍爾元件15，永久磁鋼塊14與霍爾元件15間隔5mm。波形彈簧膜13邊緣有止水，調制板16上有通氣孔17。參見圖3A和圖;3B，本實施例中所述的液面波動阻尼器31為圓球形狀，圓面中間有 1道水平的圓周紅色刻痕32，球的底端內有平衡重塊33。參見圖4A和圖4B，本實施例中所述通氣連接器41的上段為圓柱塊42形狀，其下段為圓管43形狀，該圓柱塊42與圓管43同中心線，且圓柱塊42的外徑比圓管43的外徑大。圓柱塊42頂面中心有球塞凹坑44，該凹坑44中心有通透的圓孔45。圓柱塊42頂面沿周邊有等距的8個通透的圓孔，圓柱塊42外側面上有固定防蒸發罩51的螺紋。參見圖5A和圖5B，本實施例中所述防蒸發罩51的機殼62為圓蓋形狀，機殼62 的頂面中心有通透的圓孔，下段的內側有螺紋。機殼62頂面的圓孔內嵌有半圓形的透明罩 58，機殼62內從透明罩58起由上而下依次有紅綠雙色發光二極管52、隔板61、電磁鐵53、 固定板60、連桿56和球塞57，連桿56的兩側分別有自鎖循環滑軌55和微動開關M，鎖循環滑軌55與微動開關M均固定于固定板60上。連桿56為直桿，上端與電磁鐵53的銜鐵連接，下端與球塞57連接。連桿56的中部由銷軸與曲柄59端部連接，曲柄59的另一端與自鎖循環滑軌55上的滑塊連接。電磁鐵53銜鐵的吸合傳動連桿56，由曲柄59帶動滑塊在自鎖循環滑軌55上滑行，使球塞57按滑軌軌跡上下運行，形成對通氣連接器41的中心通氣孔45的啟閉。連桿56上下運行帶動球塞57的同時，帶動微動開關M的開關，使球塞57位于上位時紅綠雙色發光二極管52亮綠色，球塞57位于下位時紅綠雙色發光二極管52 亮紅色。機殼62的側面安置有插座63。所述測壓管4的材質為透明玻璃，水2的材質為融入防腐防生物衍生化學劑的水， 液面波動阻尼器31的材質為輕質塑料；所述波形彈簧膜13的材質為HDPE樹脂；所述調制板16的材質為工程塑料；所述球塞57的材質為輕質塑料。采用兩個測壓管4上均設置水壓力傳感器11是為了備份，以及適應不同的測試方法。使用連通管式構件傾斜傳感器時的安置方法，其特征是按如下過程進行a.在被測物體內預埋或安置U型連通管，且該管的兩個管口均朝上。b.用直通、三通、束節等水工器件把排水閥、水溫傳感器、水壓力傳感器、測壓管連接，其接縫處均設止水。c.從一側的測壓管上過篩注入摻防腐劑的水，直至測壓管內水注滿。把兩個液面波動阻尼器將重塊向下分別放入兩個測壓管內，打開排水閥排水，讓液面波動阻尼器讀數刻痕位于測壓管的讀數范圍后，關緊排水閥。d.把兩個防蒸發罩分別擰緊于測壓管上端的通氣連接器，并設置于測試狀態，即測壓管內液面與大氣壓聯通(非測試時間應關閉防蒸發罩，以防止測壓管內水的蒸發而影響測試)。e.把水壓力傳感器、水溫傳感器和防蒸發罩的電纜線與構件傾斜處理器聯接，即可對被測物體進行傾斜角度或高差的測試。水2的作用是在連通管內形成水平液面；連通管3的作用是讓被測構件的測試點構成水的連通；測壓管4的作用是顯示液面高度，以及放置液面波動阻尼器31 ；排水閥5的作用是排出測壓管4內多余的水，使液面波動阻尼器31的讀數刻度位于測試范圍內；水溫傳感器6的作用是測試水的溫度，來修正水溫對測壓管內液面的影響；水壓力傳感器11的作用是傳感測壓管內液面的高度；防護網罩12的作用是保護波形彈簧膜13 ；波形彈簧膜13的作用是承受水壓力時，形成線性變形，讓永久磁鐵給予霍爾元件磁力線；永久磁鐵塊14的作用是給予霍爾元件15磁力線；霍爾元件15的作用是在永久磁鐵14作用下，傳感測試的電信號；調制板16的作用是調節霍爾元件15與永久磁鐵 14的工作距離；通氣孔17的作用是讓波形彈簧膜13的兩側均作用相對大氣壓；電路板18 的作用是焊接霍爾元件15及控制電路；機殼19的作用是保護和固定波形彈簧膜13、調制板16等元器件；底板20的作用是安裝電纜固定頭21 ；電纜固定頭21的作用是固定電纜 22 ；電纜22的作用是輸入電源和輸出傳感信號；液面波動阻尼器31的作用是減小測壓管4 內液面的波動，以及便于該液面高度的讀數；圓周刻痕32的作用是為測壓管4內液面高度的讀數；平衡重塊33的作用是讓液面波動阻尼器31的圓周刻痕32保持水平狀態；通氣連接器41的作用是讓測壓管4與防蒸發罩51連接，以及設置通氣孔；圓柱塊42的作用是設置通氣孔、球塞凹坑44、中心通氣孔45及設置固定防蒸發罩51的螺紋；圓管43的作用是與測壓管4連接固定；球塞凹坑44的作用是便于球塞57啟閉中心通氣孔45 ；中心通氣孔45 的作用是為測壓管4內液面保持承受大氣壓；防蒸發罩51的作用是防止測壓管4內水分的蒸發，提供工作狀態的信號；紅綠雙色發光二極管52的作用是提供工作狀態的信號；電磁鐵53的作用是為啟閉球塞57提供動力；微動開關M的作用是控制紅綠雙色二極管52顯示信號；自鎖循環滑軌55的作用是讓電磁鐵53銜鐵的吸合傳動連桿56，由曲柄59帶動滑塊在自鎖循環滑軌55上滑行，使球塞57上下運行，形成對通氣連接器41的球塞凹坑44中心通氣孔45的啟閉；連桿56的作用是將電磁鐵53與球塞57連接；球塞57的作用是啟閉中心通氣孔45 ；透明罩58的作用是保護紅綠雙色發光二極管52 ；曲柄59的作用是讓連桿 56按自鎖循環滑軌55的軌跡上下運行；固定板60的作用是將電磁鐵53等元器件固定于機殼62 ；隔板61的作用是反光及擋板；機殼62的作用是保護和安置元器件；插座63的作用是傳感器與構件傾斜處理器接線連接。連通管式構件傾斜傳感器的性能1.量程1)傾斜角度0 90°或-45° 45° ；2)水面高差0 IOOmm 或-50mm 50mm。2.分辨率0. 1°。3.精度士 0. 3°。4.工作溫度5 60°C。
權利要求1.一種連通管式構件傾斜傳感器，包括有被測構件(1)，其特征在于被測構件(1)的測試面內預埋或安置1根U型的連通管(3)，連通管(3)兩端的管口位于被測構件(1)邊緣， 兩個管口均朝上且與被測構件(1)頂面平齊；連通管(3)的一個管口由下而上依次安置有排水閥(5)、水壓力傳感器(11)、測壓管(4)、通氣連接器(41)和防蒸發罩(51)，另一個管口由下而上依次安置有水溫傳感器(6)、水壓力傳感器(11)、測壓管(4)、通氣連接器(41)和防蒸發罩(51);兩個測壓管(4)上均有讀數刻痕，并且測壓管(4)內水(2)面上漂浮有液面波動阻尼器(31)。
2.根據權利要求1所述的連通管式構件傾斜傳感器，其特征在于所述的水壓力傳感器(11)的機殼(19)為通透圓筒形狀，機殼(19)外側的中間有扳手臺肩，在扳手臺肩一側的機殼(19)上有外螺紋；機殼(19)有外螺紋一側的端部有防護網罩(12)，機殼(19)內從防護網罩(12)起依次有波形彈簧膜(13)、調制板(16)、電路板(18)、底板00)和電纜固定頭 (21)，波形彈簧膜(13)與調制板(16)垂直于水壓力傳感器(11)中心線設置，并其之間為與大氣連通的空腔；波形彈簧膜(1 的中心有永久磁鋼塊(14)，調制板(16)中心有霍爾元件(15)，永久磁鋼塊(14)與霍爾元件(1 間隔5mm ；波形彈簧膜(1 邊緣有止水，調制板(16)上有通氣孔(17)。
3.根據權利要求1所述連通管式構件傾斜傳感器，其特征在于所述的液面波動阻尼器(31)為圓球形狀，圓面中間有1道水平的圓周紅色刻痕(32)，球的底端內有平衡重塊 (33)。
4.根據權利要求1所述連通管式構件傾斜傳感器，其特征在于所述通氣連接器Gl) 的上段為圓柱塊(42)形狀，其下段為圓管(43)形狀，所述圓柱塊(42)與圓管(43)同中心線，且圓柱塊(42)的外徑比圓管(43)的外徑大；圓柱塊(42)頂面中心有球塞凹坑(44)，該凹坑(44)中心有通透的圓孔(45);圓柱塊(42)頂面沿周邊有等距的8個通透的圓孔，圓柱塊(42)外側面上有固定防蒸發罩(51)的螺紋。
5.根據權利要求1所述連通管式構件傾斜傳感器，其特征在于所述防蒸發罩(51)的機殼(62)為圓蓋形狀，機殼(62)的頂面中心有通透的圓孔，下段的內側有螺紋；機殼(62) 頂面的圓孔內嵌有半圓形的透明罩(58)，機殼(62)內從透明罩(58)起由上而下依次有紅綠雙色發光二極管(52)、隔板(61)、電磁鐵(53)、固定板(60)、連桿(56)和球塞(57)，連桿(56)的兩側分別有自鎖循環滑軌(55)和微動開關(54)，鎖循環滑軌(55)與微動開關(54) 均固定于固定板(60)上；連桿(56)為直桿，上端與電磁鐵(53)的銜鐵連接，下端與球塞(57)連接；連桿(56)的中部由銷軸與曲柄(59)端部連接，曲柄(59)的另一端與自鎖循環滑軌(55)上的滑塊連接；電磁鐵(53)銜鐵的吸合傳動連桿(56)，由曲柄(59)帶動滑塊在自鎖循環滑軌(55 )上滑行，使球塞(57 )按滑軌軌跡上下運行，形成對通氣連接器(41)的中心通氣孔(45)的啟閉；連桿(56)上下運行帶動球塞(57)的同時，帶動微動開關(54)的開關，使球塞(57 )位于上位時紅綠雙色發光二極管(52 )亮綠色，球塞(57 )位于下位時紅綠雙色發光二極管(52)亮紅色；機殼(62)的側面安置有插座(63)。
專利摘要本實用新型公開了一種連通管式構件傾斜傳感器，包括了連通管、水壓力傳感器、水溫傳感器、測壓管、液面波動阻尼器、防蒸發罩等。該傳感器利用埋置或安裝于構件內連通管的液面差，由水壓力傳感器輸出構件發生傾斜的傳感電信號。其精度高、量程大、分辨率好、造價低、安裝簡便、可實時顯示數據。
文檔編號G01C5/04GK202304812SQ201120371399
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者汪哲蓀, 詹炳根, 逄煥平 申請人:合肥工業大學