CN107869982A - 一种基于线阵ccd的新型静力水准仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于线阵CCD的新型静力水准仪，所述的钵体(6)通过定位杆(7)固定在仪器隔板(9)与底座(8)之间；线阵CCD位移传感器(1)设于仪器隔板(9)上方，外面罩传感器外罩(2)；所述的双层簧片(3)安装于仪器隔板(9)下方，中心支撑安装浮子接杆(4)，浮子接杆(4)上端穿过仪器隔板(9)中心，顶端安装标志杆(10)，下端安装浮子(5)；标志杆(10)设于线阵CCD位移传感器(1)的检测位置，检测标志杆(10)的垂直位移；所述的钵体(6)下部设有通液嘴(61)连通钵体(6)内腔，上部设有通气嘴(62)连通钵体(6)内腔。以CCD器件为核心的光电一体化智能型位移传感器作位移检测单元，无电学漂移问题，可靠性强，实现真正的非接触式测量，同时要消除电学漂移，保证仪器的长期稳定性指标。
Description
技术领域
本发明涉及机械结构以及地球物理与大地观测领域，是一种地壳介质与结构、基础与建筑物垂直变形观测的新型专用测量仪器，尤其涉及一种基于线阵CCD的新型静力水准仪。
背景技术
静力水准仪应用连通管原理多点连通，根据连通容器内的静止液体工作介质在重力作用下保持同一水平的特点，各测点与相对不动点取差值的测量方法，当连通管的两端连通容器(钵体)随形变出现高差变化时，连通容器(钵体)内的液面便会相对于仪器产生垂直位移，通过连通容器中的浮子跟踪液位，将被测参考点的微小高差变化转换为标志杆的垂直位移，由位移传感器检出这个微小的变量后，即可确定被测物体垂直变形的状态。广泛用于地壳断层、地裂缝、软弱夹层、滑坡体、地面沉降、大坝、桥梁、码头等的垂直变形观测。
目前，用于静力水准仪垂直位移测量的传感器有机械式传和电学式传感器两类，电学式传感器主要有电阻式、电容式、电感式等电学式传感器，但这两类传感器采用接触式测量，而且电学式传感器存在电学漂移的问题。
线阵CCD，CCD英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器，也叫图像控制器。线阵CCD也就是线阵图像传感器。线阵CCD：用一排像素扫描过图片，做三次曝光——分别对应于红、绿、蓝三色滤镜，正如名称所表示的，线性传感器是捕捉一维图像。结构简单，成本较低。由于其单排感光单元的数目可以做得很多，在同等测量精度的前提下，其测量范围可以做的较大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态测量，并能在低照度下工作，所以线阵CCD广泛地应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、条形码等许多领域
发明内容
本发明的目的是提供一种基于线阵CCD的新型静力水准仪，以CCD器件为核心的光电一体化智能型位移传感器作位移检测单元，无电学漂移问题，可靠性强，实现真正的非接触式测量，同时要消除电学漂移，保证仪器的长期稳定性指标。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于线阵CCD的新型静力水准仪，包括：线阵CCD位移传感器1、传感器外罩2、双层簧片3、浮子接杆4、浮子5、钵体6、定位杆7、底座8、仪器隔板9与标志杆10；
所述的钵体6通过定位杆7固定在仪器隔板9与底座8之间；线阵CCD位移传感器1设于仪器隔板9上方，外面罩传感器外罩2；
所述的双层簧片3安装于仪器隔板9下方，中心支撑安装浮子接杆4，浮子接杆4上端穿过仪器隔板9中心，顶端安装标志杆10，下端安装浮子5；标志杆10设于线阵CCD位移传感器1的检测位置，检测标志杆10的垂直位移；
所述的钵体6下部设有通液嘴61连通钵体6内腔，上部设有通气嘴62连通钵体6内腔。
所述的线阵CCD位移传感器1包括点光源11、导轨12、凸透镜13、电路板14与CCD器件15；
所述的导轨12安装于仪器隔板9上标志杆10的一侧，凸透镜13安装于导轨12内端，点光源11设于导轨12的滑道上，内外移动调整对准凸透镜13焦点；
所述的电路板14安装于标志杆10另一侧的仪器隔板9上，CCD器件15安装于电路板14上检测标志杆10的垂直位移。
所述的线阵CCD位移传感器1还连接电源板16，电源板16通过电缆17穿过传感器外罩2的孔引出。
所述的传感器外罩2内设有发热元件。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种基于线阵CCD的新型静力水准仪，以CCD器件为核心的光电一体化智能型位移传感器作位移检测单元，无电学漂移问题，可靠性强，实现真正的非接触式测量，同时要消除电学漂移，保证仪器的长期稳定性指标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的基于线阵CCD的新型静力水准仪的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的基于线阵CCD的新型静力水准仪的结构示意图二。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
如图1所示，一种基于线阵CCD的新型静力水准仪，包括：线阵CCD位移传感器1、传感器外罩2、双层簧片3、浮子接杆4、浮子5、钵体6、定位杆7、底座8、仪器隔板9与标志杆10。
所述的钵体6通过定位杆7固定在仪器隔板9与底座8之间；线阵CCD位移传感器1设于仪器隔板9上方，线阵CCD位移传感器1相对不动，外面罩传感器外罩2保护线阵CCD位移传感器1；所述的传感器外罩2内设有发热元件，发热元件可以使用PTC陶瓷发热元件，属于公知技术，这里不再赘述。发热元件防止凸透镜13表面和CCD器件15接收屏表面产生雾化结露，影响测量。
所述的线阵CCD位移传感器1包括点光源11、导轨12、凸透镜13、电路板14与CCD器件15；所述的导轨12安装于仪器隔板9上标志杆10的一侧，凸透镜13安装于导轨12内端，点光源11设于导轨12的滑道上，内外移动调整对准凸透镜13焦点；所述的电路板14安装于标志杆10另一侧的仪器隔板9上，CCD器件15安装于电路板14上检测标志杆10的垂直位移。另外，所述的线阵CCD位移传感器1还连接电源板16，电源板16通过电缆17穿过传感器外罩2的孔引出。
点光源11通过导轨12的调节移动置于凸透镜13的焦点处，点光源11发出的光束经透镜12转换为平行光，标志杆10置于平行光路中，标志杆10在CCD器件15上形成阴影18，电路板14完成对阴影18位置的测试，测得标志杆10的位置相对应的数据。
电路板14包括动控制电路、单片机电路与通讯接口电路等，与电源板16连接工作，属于电路控制的公知技术，这里不再赘述。
所述的双层簧片3安装于仪器隔板9下方，中心支撑安装浮子接杆4，浮子接杆4上端穿过仪器隔板9中心，顶端安装标志杆10，下端安装浮子5；标志杆10设于线阵CCD位移传感器1的检测位置，检测标志杆10的垂直位移；浮子接杆4、双层簧片3及标志杆10组成的传动机构安装在仪器隔板9下部，整体处在与浮子5受到的浮力相平衡的位置上。双层簧片3保证浮子5在垂直方向有足够的线形活动范围，同时限制浮子5产生偏离轴线方向的倾斜或横向位移。
所述的钵体6下部设有通液嘴61连通钵体6内腔，通液嘴61至少两个，均布于钵体6下部，所述的钵体6上部设有通气嘴62连通钵体6内腔。
使用时，在钵体6内由通液嘴61注入适量液态介质后，当钵体6所在的基墩产生相对垂直位移时，钵体6内液面会产生等量反向位移，由浮子5带动浮子接杆4在双层簧片3的导向下与液面同步升降，平行光源11将标志杆10的成像投影到CCD位移传感器1的CCD器件15上，CCD器件15记录标志杆10的位置并与位移发生前的标志杆10初始位置进行比较，即可准确地给出液面高度的相对变化量，双层簧片3保证浮子在垂直方向有足够的线形活动范围，同时限制浮子5产生偏离轴线方向的倾斜或横向位移。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于线阵CCD的新型静力水准仪，其特征在于，包括：线阵CCD位移传感器(1)、传感器外罩(2)、双层簧片(3)、浮子接杆(4)、浮子(5)、钵体(6)、定位杆(7)、底座(8)、仪器隔板(9)与标志杆(10)；
所述的钵体(6)通过定位杆(7)固定在仪器隔板(9)与底座(8)之间；线阵CCD位移传感器(1)设于仪器隔板(9)上方，外面罩传感器外罩(2)；
所述的双层簧片(3)安装于仪器隔板(9)下方，中心支撑安装浮子接杆(4)，浮子接杆(4)上端穿过仪器隔板(9)中心，顶端安装标志杆(10)，下端安装浮子(5)；标志杆(10)设于线阵CCD位移传感器(1)的检测位置，检测标志杆(10)的垂直位移；
所述的钵体(6)下部设有通液嘴(61)连通钵体(6)内腔，上部设有通气嘴(62)连通钵体(6)内腔。
2.根据权利要求1所述的基于线阵CCD的新型静力水准仪，其特征在于，所述的线阵CCD位移传感器(1)包括点光源(11)、导轨(12)、凸透镜(13)、电路板(14)与CCD器件(15)；
所述的导轨(12)安装于仪器隔板(9)上标志杆(10)的一侧，凸透镜(13)安装于导轨(12)内端，点光源(11)设于导轨(12)的滑道上，内外移动调整对准凸透镜(13)焦点；
所述的电路板(14)安装于标志杆(10)另一侧的仪器隔板(9)上，CCD器件(15)安装于电路板(14)上检测标志杆(10)的垂直位移。
3.根据权利要求1或2所述的基于线阵CCD的新型静力水准仪，其特征在于，所述的线阵CCD位移传感器(1)还连接电源板(16)，电源板(16)通过电缆(17)穿过传感器外罩(2)的孔引出。
4.根据权利要求1或2所述的基于线阵CCD的新型静力水准仪，其特征在于，所述的传感器外罩(2)内设有发热元件。
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