CN110068261B - 一种高精度的标准位移发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度的标准位移发生装置，包括：调平支脚、固定轴、升降台、升降组件和位移传感器；多个调平支脚的竖直方向上开设有通孔；固定轴的底端与调平支脚固定连接；升降台包括升降盘和套筒；升降组件设置于固定轴内，且用于控制套筒沿固定轴在竖直方向运动；位移传感器的底端固定在通孔内，位移传感器的顶端探头与升降盘的底面贴合。本发明采用升降组件对升降盘进行竖直方向上的高度调节，在调节过程中，位移传感器的探头始终与升降盘的底面接触，能够对升降高度进行高精度测量，由于位移传感器设置有多个，不仅能够提高调节的稳定性，同时能够提高位移数据测量的精确度，操作简单、使用便捷、且测量精度高。

Description

一种高精度的标准位移发生装置

技术领域

本发明涉及高精度测量仪器技术领域，更具体的说是涉及一种高精度的标准位移发生装置。

背景技术

目前，高精度的直线位移传感器在很多工程测量中有着广泛的应用。在很多工程监测的实验或者校准工作中，需要人为对直线位移进行调整，并通过直线位移传感器对位移的发生量进行测量。直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。

但是，由于现有的位移调节和位移测量属于分离的装置，只是单独的使用位移传感器进行测量，也就导致测量过程中的精度较低，很难满足高精度的位移测量的实验校准需求。

再者，对于一些装置结构，需要精确测量的不仅仅是某点的位移，而是涉及到某一面的刚体位移，例如对静力水准仪的检测，在本装置上安装一静力水准仪，静力水准仪与下部标准位移发生装置是面接触，单纯的面内某单点位移不能代表面的刚体位移，因此需要从测量角度提高测试的精确度，采用多点位移测量加权平均不失一种理想方法。

因此，如何提供一种整体性强、测量精度高的标准位移发生装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高精度的标准位移发生装置，能够提高位移测量的精确度，且操作简单、整体性强。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高精度的标准位移发生装置，包括：调平支脚、固定轴、升降台、升降组件和位移传感器；

所述调平支脚的数量为多个，所述调平支脚的底端支撑在工作平台上；所述调平支脚的竖直方向上开设有通孔；

所述固定轴的底端侧部与所述调平支脚固定连接，且所述固定轴位于多个所述调平支脚的中央，所述固定轴为中空结构；

所述升降台包括升降盘和套筒；所述套筒固定在所述升降盘的底面，所述套筒与所述固定轴内壁滑动连接；

所述升降组件设置于所述固定轴内，且用于限定所述套筒仅在所述固定轴在竖直方向运动；

所述位移传感器的底端固定在所述通孔内，所述位移传感器的顶端探头与所述升降盘的底面贴合。

通过上述技术方案，本发明采用升降组件对升降盘进行竖直方向上的高度调节，在调节过程中，位移传感器的探头始终与升降盘的底面接触，能够对升降高度进行追踪测量，同时，由于调平支脚和位移传感器设置有多个，不仅能够提高位移发生标准装置高度调节的稳定性，同时能够提高位移数据测量的精确度，操作简单、使用便捷、且测量精度高。

优选的，在上述一种高精度的标准位移发生装置中，所述升降组件包括第一法兰盘、丝杆、从动锥齿轮、第二法兰盘、主动锥齿轮和驱动部；所述第一法兰盘固定在所述固定轴的底端；所述丝杆与所述固定轴同轴设置，且与所述套筒内壁螺纹连接，所述丝杆的底端与所述第一法兰盘转动连接；所述从动锥齿轮固套在所述丝杆上；所述固定轴的侧壁开设有圆孔，所述第二法兰盘固定在所述圆孔内；所述主动锥齿轮的齿轮轴转动连接在所述第二法兰盘内，且延伸出所述固定轴；所述驱动部与所述主动锥齿轮的齿轮轴传动连接；所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮啮合。升降组件通过两个相互啮合的锥齿轮控制丝杆的转动，进而带动套筒上下运动，利用齿轮传动和螺纹传动的稳定性和易操控性，既提高了运动的稳定性，同时又便于使用者调节操控。

优选的，在上述一种高精度的标准位移发生装置中，所述升降组件的所述驱动部为摇柄，所述摇柄与所述主动锥齿轮的齿轮轴固定连接。使用者可以直接在外部通过操控摇柄实现对升降盘的升降。

优选的，在上述一种高精度的标准位移发生装置中，所述第一法兰盘和所述丝杆之间、以及所述第二法兰盘和所述主动锥齿轮的齿轮轴之间均设置有轴承。通过设置轴承使锥齿轮的转动更顺滑，操控性能更强。

优选的，在上述一种高精度的标准位移发生装置中，还包括数据采集器，所述数据采集器与所述位移传感器的信号输出端电性连接。数据采集器能够对位移传感器的输出信号进行采集，并将多个信号汇总整合，输出最优结果。

需要说明的是，数据采集器可由DT系列亦或其它计量有效的高精度数据采集器和电脑组成。可以与本装置的调平支脚或其它不影响测量的结构连接，也可以直接外置在现场。

优选的，在上述一种高精度的标准位移发生装置中，所述调平支脚的数量为三个，且所述调平支脚与所述固定轴的连接点的连线呈等边三角形。三角形的设置方式既能够保证整体结构的稳定性，又能够增加位移传感器的数量，提高位移检测的准确度。

优选的，在上述一种高精度的标准位移发生装置中，所述调平支脚包括支撑板和连接块；所述支撑板水平布置且一侧上表面与所述连接块的底部，所述支撑板的底端支撑在工作平台上；所述连接块的竖直方向上开设有所述通孔，所述连接块一侧与所述固定轴外壁固定连接。支撑板和连接块分别起到支撑和连接的作用，使通孔的开设不受干扰。

优选的，在上述一种高精度的标准位移发生装置中，所述连接块的水平方向开设有多个第一连接孔，所述固定轴的侧壁上开设有多个与所述第一连接孔的位置对应的第二连接孔，螺栓穿过所述第一连接孔与所述第二连接孔螺纹连接。连接结构简单，操作方便。

优选的，在上述一种高精度的标准位移发生装置中，所述位移传感器为LVDT传感器，所述LVDT传感器的顶端具有自由伸缩回弹式的探头。LVDT是线性可变差动变压器缩写，属于直线位移传感器。具有无摩擦测量、无限的机械寿命、无限的分辨率、零位可重复性、轴向抑制、坚固耐用、环境适应性强等诸多优点。

优选的，在上述一种高精度的标准位移发生装置中，所述支撑板上开设有竖直的螺栓孔，调平螺栓穿过所述螺栓孔支撑在工作平台上。调平支脚可直接支撑在现场的工作台面上，且可通过调平螺栓调节装置的水平度。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种高精度的标准位移发生装置，具有以下有益效果：

1、本发明采用升降组件对升降盘进行竖直方向上的高度调节，在调节过程中，位移传感器的探头始终与升降盘的底面接触，能够对升降高度进行测量，同时，由于调平支脚和位移传感器设置有多个，不仅能够提高位移发生标准装置高度调节的稳定性，同时能够提高位移数据测量的精确度，操作简单、使用便捷、且测量精度高。

2、升降组件通过两个相互啮合的锥齿轮控制丝杆的转动，进而带动套筒上下运动，利用齿轮传动和螺纹传动的稳定性和易操控性，既提高了运动的稳定性，同时又便于使用者调节操控。

3、位移传感器采用LVDT传感器，具有无摩擦测量、无限的机械寿命、无限的分辨率、零位可重复性、轴向抑制、坚固耐用、环境适应性强等诸多优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的位移发生标准装置的主结构剖视图；

图2附图为本发明提供的位移发生标准装置俯剖视图；

图3附图为本发明提供的位移发生标准装置的俯视图；

图4附图为本发明提供的固定轴主结构剖视图；

图5附图为本发明提供的升降台的主结构剖视图；

图6附图为本发明提供的调平支脚的主结构剖视图；

图7附图为本发明提供的电连接示意图。

其中：

1-数据采集器；

2-调平支脚；

21-支撑板；

211-螺栓孔

22-连接块；

221-第一连接孔；

23-螺栓；

24-通孔；

3-固定轴；

31-第二连接孔；

4-升降台；

41-升降盘；

42-套筒；

5-升降组件；

51-第一法兰盘；

52-丝杆；

53-从动锥齿轮；

54-第二法兰盘；

55-主动锥齿轮；

56-摇柄；

57-轴承；

6-位移传感器；

7-调平螺栓。

具体实施方式

下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参见附图1至附图7，本发明实施例公开了一种高精度的标准位移发生装置，包括：调平支脚2、固定轴3、升降台4、升降组件5和位移传感器6；

调平支脚2的数量为多个，调平支脚2的底端支撑在工作平台上；调平支脚2的竖直方向上开设有通孔24；

固定轴3的底端侧部与调平支脚2固定连接，且固定轴3位于多个调平支脚2的中央，固定轴3为中空结构；

升降台4包括升降盘41和套筒42；套筒42固定在升降盘41的底面，套筒42与固定轴3内壁滑动连接；

升降组件5设置于固定轴3内，且用于限定套筒42仅在固定轴3在竖直方向运动；

位移传感器6的底端固定在通孔24内，位移传感器6的顶端探头与升降盘41的底面贴合。

为了进一步优化上述技术方案，升降组件5包括第一法兰盘51、丝杆52、从动锥齿轮53、第二法兰盘54、主动锥齿轮55和驱动部；第一法兰盘51固定在固定轴3的底端；丝杆52与固定轴3同轴设置，且与套筒42内壁螺纹连接，丝杆52的底端与第一法兰盘51转动连接；从动锥齿轮53固套在丝杆52上；固定轴3的侧壁开设有圆孔，第二法兰盘54固定在圆孔内；主动锥齿轮55的齿轮轴转动连接在第二法兰盘54内，且延伸出固定轴3；驱动部与主动锥齿轮55的齿轮轴传动连接；主动锥齿轮55和从动锥齿轮53啮合。

为了进一步优化上述技术方案，升降组件5的驱动部为摇柄56，摇柄56与主动锥齿轮55的齿轮轴固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，第一法兰盘51和丝杆52之间、以及第二法兰盘54和主动锥齿轮55的齿轮轴之间均设置有轴承57。

为了进一步优化上述技术方案，还包括数据采集器1，数据采集器1与位移传感器6的信号输出端电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，调平支脚2的数量为三个，且调平支脚2与固定轴3的连接点的连线呈等边三角形。

为了进一步优化上述技术方案，调平支脚2包括支撑板21和连接块22；支撑板21水平布置且一侧上表面与连接块22的底部固定，支撑板21的底端支撑在工作平台上；连接块22的竖直方向上开设有通孔24，连接块22一侧与固定轴3外壁固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，连接块22的水平方向开设有多个第一连接孔221，固定轴3的侧壁上开设有多个与第一连接孔221的位置对应的第二连接孔31，螺栓23穿过第一连接孔221与第二连接孔31螺纹连接。

为了进一步优化上述技术方案，位移传感器6为LVDT传感器，LVDT传感器的顶端具有自由伸缩回弹式的探头。

为了进一步优化上述技术方案，支撑板21上开设有竖直的螺栓孔211，调平螺栓7穿过螺栓孔211支撑在工作平台上。

本实施例的安装方法为：

将LVDT传感器安装在调平支脚2的通孔24上，将套筒42与丝杆52螺纹连接，摇动摇柄56，使升降盘41下移，并与LVDT传感器的探头接触。确定合适的行程，使升降盘41上下移动时始终与LVDT传感器的探头接触。

本实施例的工作原理为：

摇动摇柄56，使主动锥齿轮56带动从动锥齿轮53转动，从动锥齿轮53与丝杆52通过键连接，因此，带动丝杆52转动，由于丝杆52与套筒42之间螺纹连接，丝杆52转动，带动套筒42在竖直方向上上下移动，同时带动升降盘41在竖直方向上上下移动，升降盘41在移动过程中与LVDT传感器接触，LVDT传感器将位移的数据信号输出至数据采集器7中，进而显示结果。数据采集器7可由DT85-G亦或其它计量有效的高精度数据采集器和电脑组成。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，包括：调平支脚(2)、固定轴(3)、升降台(4)、升降组件(5)和位移传感器(6)；

所述调平支脚(2)的数量为多个，所述调平支脚(2)的底端支撑在工作平台上；所述调平支脚(2)的竖直方向上开设有通孔(24)；

所述固定轴(3)的底端侧部与所述调平支脚(2)固定连接，且所述固定轴(3)位于多个所述调平支脚(2)的中央，所述固定轴(3)为中空结构；

所述升降台(4)包括升降盘(41)和套筒(42)；所述套筒(42)固定在所述升降盘(41)的底面，所述套筒(42)与所述固定轴(3)内壁滑动连接；

所述升降组件(5)设置于所述固定轴(3)内，且用于限定所述套筒(42)仅在所述固定轴(3)竖直方向运动；

所述位移传感器(6)的底端固定在所述通孔(24)内，所述位移传感器(6)的顶端探头与所述升降盘(41)的底面贴合。

2.根据权利要求1所述的一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，所述升降组件(5)包括第一法兰盘(51)、丝杆(52)、从动锥齿轮(53)、第二法兰盘(54)、主动锥齿轮(55)和驱动部；所述第一法兰盘(51)固定在所述固定轴(3)的底端；所述丝杆(52)与所述固定轴(3)同轴设置，且与所述套筒(42)内壁螺纹连接，所述丝杆(52)的底端与所述第一法兰盘(51)转动连接；所述从动锥齿轮(53)固套在所述丝杆(52)上；所述固定轴(3)的侧壁开设有圆孔，所述第二法兰盘(54)固定在所述圆孔内；所述主动锥齿轮(55)的齿轮轴转动连接在所述第二法兰盘(54)内，且延伸出所述固定轴(3)；所述驱动部与所述主动锥齿轮(55)的齿轮轴传动连接；所述主动锥齿轮(55)和所述从动锥齿轮(53)啮合。

3.根据权利要求2所述的一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，所述升降组件(5)的所述驱动部为摇柄(56)，所述摇柄(56)与所述主动锥齿轮(55)的齿轮轴固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，所述第一法兰盘(51)和所述丝杆(52)之间、以及所述第二法兰盘(54)和所述主动锥齿轮(55)的齿轮轴之间均设置有轴承(57)。

5.根据权利要求1所述的一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，还包括数据采集器(1)，所述数据采集器(1)与所述位移传感器(6)的信号输出端电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，所述调平支脚(2)的数量为三个，且所述调平支脚(2)与所述固定轴(3)的连接点的连线呈等边三角形。

7.根据权利要求1或6所述的一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，所述调平支脚(2)包括支撑板(21)和连接块(22)；所述支撑板(21)水平布置且一侧上表面与所述连接块(22)的底部固定，所述支撑板(21)的底端支撑在工作平台上；所述连接块(22)的竖直方向上开设有所述通孔(24)，所述连接块(22)一侧与所述固定轴(3)外壁固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，所述支撑板(21)上开设螺栓孔(211)，调平螺栓(7)穿过所述螺栓孔(211)支撑在工作平台上。

9.根据权利要求7所述的一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，所述连接块(22)的水平方向开设有多个第一连接孔(221)，所述固定轴(3)的侧壁上开设有多个与所述第一连接孔(221)的位置对应的第二连接孔(31)，螺栓(23)穿过所述第一连接孔(221)与所述第二连接孔(31)螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的一种高精度的标准位移发生装置，其特征在于，所述位移传感器(6)为LVDT传感器，所述LVDT传感器的顶端具有自由伸缩回弹式的探头。