CN102706325A - 电阻应变式水平仪 - Google Patents

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石钢
张鹤
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Abstract

本发明涉及一种电阻应变式水平仪，包括放有高比重液体（如水银等）的左、右密封箱体、弹性应变梁、支撑杆和底座，底座上面通过支撑杆分别固定连接两个弹性应变梁和左、右密封箱体，且左、右密封箱体分别放置在两个弹性应变梁上，两个弹性应变梁上分别贴有电阻应变片。本发明利用弹性应变梁进行测试，简单可靠；利用两个性能完全一致的弹性应变梁输出差值来进行比较测量方法简单可靠，数据准确；能应用与各种场合，和检测仪器（如应变遥测系统）或计算机连接方便，更适用与高空、远距离的水平位置的检测与监视。

Description

电阻应变式水平仪
技术领域
本发明涉及一种水平仪，尤其是一种用于各种机械及其它设备的安装、调试与监视水平位置、垂直位置的水平仪。
背景技术
水平仪主要应用于检验各种机床及其它类型设备导轨的直线度和设备安装的水平位置与垂直位置。目前市场上主要有气泡水平仪、电子水平仪和激光水平仪等种类。主要应用场合是在各种机床及其它设备的安装、调试、水平位置和垂直位置的检测。但无法适用与高空、远距离的水平位置的检测与监视。
发明内容
本发明是要提供一种电阻应变式水平仪，该水平仪不仅能应用于各种机械及其它设备的安装、调试、水平位置和垂直位置的检测场合，以及与检测仪器或计算机连接方便，更适用与高空、远距离的水平位置的检测与监视。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电阻应变式水平仪，包括放有高比重液体的左、右密封箱体、弹性应变梁、支撑杆和底座，其特点是：底座上面通过支撑杆分别固定连接两个弹性应变梁和左、右密封箱体，且左、右密封箱体分别放置在两个弹性应变梁上，两个弹性应变梁上分别贴有电阻应变片。
左、右密封箱体均为上宽下窄的梯形结构，与支撑杆的连接孔为圆弧孔，基中，左密封箱体1的圆弧孔上表面为斜面，右密封箱体的圆弧孔下表面为斜面，左、右密封箱体通过其上的连接孔斜面叠放在一起，形成一平面与支撑杆连接，两个连接孔叠放在一起后的总高度为密封箱体本体高度的1/3~1/2。
弹性应变梁在支撑杆两侧各布置一个，电阻应变片粘贴在弹性应变梁的近支撑点处。
弹性应变梁结构为一薄形长方体梁，在长方体梁的固定端附近呈工字形结构，工字形结构处粘帖电阻应变片。
本发明的有益效果是：
1．利用弹性应变梁进行测试，简单可靠。
2．利用两个性能完全一致的弹性应变梁输出差值来进行比较测量方法简单可靠，数据准确。
3．能应用与各种场合，和检测仪器（如应变遥测系统）或计算机连接方便，更适用与高、远距离的水平位置的检测与监视更适用与高空、远距离的水平位置的检测与监视。
附图说明
图1是本发明在水平位置结构示意图；
图2是本发明在倾斜位置结构示意图；
图3是左密封箱体结构主视图；
图4是图3的左视图；
图5是图3的俯视图；
图6是右密封箱体结构主视图；
图7是图6的左视图；
图8是图6的俯视图；
图9是弹性应变梁弹性应变梁受力图；
图10是弹性应变梁结构示意图；
图11是支撑杆结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1，2所示，本发明的电阻应变式水平仪，包括放有高比重液体（如水银等）的左、右密封箱体3，4、弹性应变梁5、支撑杆2、底座1、电阻应变片、锁紧螺母6等。
底座1上面通过支撑杆2分别固定连接两个弹性应变梁5和左、右密封箱体3，4，且左、右密封箱体3，4分别放置在两个弹性应变梁5上，两个弹性应变梁5上分别贴有电阻应变片。
当被测对象处于水平位置时，这种新型的电阻应变式水平仪的两侧密封箱体内的高比重液体如水银等处于水平状态，此时在两侧密封箱体下两个性能一致的弹性应变梁受力相同，两者输出差值为零，即A-B=0见图1。当被测对象不处于水平位置向一侧倾斜时，两侧密封箱体内的液体仍处于水平状态，但液体的重心向倾斜后低侧偏移，此时在两侧密封箱体下两个性能一致的弹性应变梁受力产生差异，两者输出差值不为零，即A-B≠0见图2。据此判断被测对象不处于水平位置，或向A侧倾斜A-B＞0，或向B侧倾斜A-B＜0。通过调整被测对象的位置，使两个性能一致的弹性应输出差值为零，A-B=0，即可使被测对象处于水平状态。
如图3至图8所示，左、右密封箱体3，4均为上宽下窄的梯形结构，与支撑杆的连接孔为圆弧孔，基中，左密封箱体13的圆弧孔上表面为斜面（图3），右密封箱体4的圆弧孔下表面为斜面（图6），左、右密封箱体通过其上的连接孔斜面叠放在一起，形成一平面与支撑杆连接，两个连接孔叠放在一起后的总高度为密封箱体本体高度的1/3~1/2，可改善受力条件。密封箱体内储存高比重液体（如水银等），利用密封箱体倾斜后，内部储存高比重液体（如水银等）在其空腔占据的空间位置即重心位置的变化形成检测条件。密封箱体为上宽下窄的梯形结构，使液体重量更加集中的施加在弹性应变梁上。材质为轻质材料。在支撑杆两侧各布置一个。其与支撑杆的连接为圆弧孔连接，该孔的圆弧为优弧，采用优弧可使其连接方便可靠并能降低自重。
如图9所示，弹性应变梁5用于感测由液体重心位置的变化产生的弹性应变梁的弯曲应力。在支撑杆2两侧各布置一个。由材料力学的基本原理得知，当作用力在一悬臂梁作用点的位置发生变化时其支撑点的弯曲应力随之变化，且支撑点的弯曲应力最大。M=P×L。将电阻应变片粘贴在弹性应变梁的近支撑点处，利用电阻应变片的工作原理测试弹性应变梁的支撑点处的最大应力。此时两个弹性应变梁各有自己的测试值A和B。
如图10所示，弹性应变梁结构为一薄形长方体梁，前端为弹性应变梁主梁7，后端为弹性应变梁固定端8， 在长方体梁的固定端附近呈工字形结构9，工字形结构9处粘帖电阻应变片，利用电阻应变片的工作原理测试弹性应变梁的固定端附近处的最大应力。
如图11所示，支撑杆2为圆柱形，用于支撑、连接左、右密封箱体3，4、弹性应变梁5与底座1。其联结方式为螺纹联结。
锁紧螺母6与支撑杆2螺纹相配，用于固定左、右密封箱体3，4和弹性应变梁5。可采用标准细牙螺母。底座1为水平仪基准，和被测对象接触。可采用常规的水平仪底座。                                                                                         
本发明的工作原理：
将这种新型的电阻应变式水平仪安放在被测对象的检测表面，当被测对象处于水平位置时，这种新型的电阻应变式水平仪的两侧密封箱体内的高比重液体（如水银等）处于水平状态，此时在两侧密封箱体下两个性能一致的弹性应变梁受力相同，两者输出差值为零，即A-B=0见图1。当被测对象不处于水平位置向一侧倾斜时，两侧密封箱体内的高比重液体（如水银等）仍处于水平状态，但液体的重心向倾斜后低侧偏移，此时在两侧密封箱体下两个性能一致的弹性应变梁受力产生差异，两者输出差值不为零，即A-B≠0见图2。据此判断被测对象不处于水平位置，或向A侧倾斜A-B＞0，或向B侧倾斜A-B＜0。通过调整被测对象的位置，使两个性能一致的弹性应变梁输出差值为零，A-B=0，即可使被测对象处于水平状态。

Claims (4)

1.一种电阻应变式水平仪，包括放有高比重液体的左、右密封箱体（3，4）、弹性应变梁95）、支撑杆（2）和底座（1），其特征在于：所述底座（1）上面通过支撑杆（2）分别固定连接两个弹性应变梁（5）和左、右密封箱体（3，4），且左、右密封箱体（3，4）分别放置在两个弹性应变梁（5）上，两个弹性应变梁（5）上分别贴有电阻应变片。
2.根据权利要求1所述的电阻应变式水平仪，其特征在于：所述左、右密封箱体（3，4）均为上宽下窄的梯形结构，与支撑杆的连接孔为圆弧孔，其中，左密封箱体（3）的圆弧孔上表面为斜面，右密封箱体（4）的圆弧孔下表面为斜面，左、右密封箱体通过其上的连接孔斜面叠放在一起，形成一平面与支撑杆连接，两个连接孔叠放在一起后的总高度为密封箱体本体高度的1/3~1/2。
3.根据权利要求1所述的电阻应变式水平仪，其特征在于：所述弹性应变梁（5）在支撑杆（2）两侧各布置一个，电阻应变片粘贴在弹性应变梁（5）的近支撑点处。
4.根据权利要求1或3所述的电阻应变式水平仪，其特征在于：所述弹性应变梁（5）结构为一薄形长方体梁，在长方体梁的固定端附近呈工字形结构（9），工字形结构（9）处粘帖电阻应变片。
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