CN110514120A - 用于真空低温环境的位移测量系统 - Google Patents

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董浩
安万庆
王晶
柳晓宁
苏新明
朱熙
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Abstract

本申请公开了用于真空低温环境的位移测量系统，包括激光位移计、放大单元、密闭保温装置、通讯单元和显示终端，所述激光位移计与所述放大单元电连接，所述放大单元与所述通讯单元电连接，所述通讯单元与所述显示单元电连接，所述激光位移计与所述放大单元设于所述密闭保温装置内，所述密闭保温装置上设有透光口，使激光位移计在真空低温环境下始终保持在20℃左右的工作温度，能够正常对待测物体的位移变化情况进行测量，不会因为温度和压力影响测量结果，对位移量进行原位测量，消除了空间尺寸遮挡等诸多空间物理约束，使用方便，结构简单。

Description

用于真空低温环境的位移测量系统
技术领域
本发明一般涉及位移测量技术领域，具体涉及一种用于真空低温环境的位移测量系统。
背景技术
目前位移测量技术主要分为接触式、非接触式两类，然而目前位移测量技术多用于常温常压环境下，低温真空环境中位移检测主要是机械式接触法，而接触法的效率比较低，自动化程度不高，而且容易受到低温和真空环境的影响，准确率难以得到保证，因此非接触式测量方法进行低温真空环境的位移测量。
非接触式测量方法主要包括相隔光学玻璃的外部测量方法。由于高精度测量仪器主要由精密器件组成，一般在恒温恒湿的实验室环境或者常温常压环境下开展测量工作。因此，将测量仪器放置在真空设备外部，通过光学观察窗对位移变化情况进行局部测量。该类测量方法由于不是原位测量，存在空间尺寸遮挡等诸多空间物理约束，限制性较强。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于真空低温环境的位移测量系统。
为了克服现有技术的不足，本发明所提供的技术方案是：
本发明提供一种用于真空低温环境的位移测量系统，其特殊之处在于，包括激光位移计、放大单元、密闭保温装置、通讯单元和显示终端，所述激光位移计与所述放大单元电连接，所述放大单元与所述通讯单元电连接，所述通讯单元与所述显示单元电连接，所述激光位移计与所述放大单元设于所述密闭保温装置内，所述密闭保温装置上设有透光口，用于供所述激光位移计测量光束穿出照射被测物体，所述激光位移计用于采集待测物体的位移信号，并将所述位移信号发送至所述放大单元；所述放大单元用于将所述位移信号放大并输出；所述通讯单元用于接收放大后的所述位移信号并将放大后的所述位移信号传输至所述显示终端，所述显示终端采集所述位移信号，将所述位移信号转换为位移量并显示。
进一步地，所述密闭保温装置上设有控温装置，所述控温装置包括多个加热片，多个所述加热片设于所述密闭保温装置外表面上，相对设置的所述加热片串联构成一个保温回路，对应每个所述保温回路上设置一个测温热电偶和一个可调电源。
进一步地，所述控温装置还包括控温系统，所述控温系统接收测温热电偶的温度信号，根据所述温度信号计算所需加热电流值，将所述加热电流值反馈给可调电源，控制所述可调电源输出所需加热电流值给所述电加热片加热。
进一步地，所述密闭保温装置上设有连接插头，所述激光位移计通过所述插头穿出与所述通讯单元电连接。
进一步地，所述激光位移计的测量范围为200～1000mm。
进一步地，所述透光口为设于所述密闭保温装置上的透光玻璃法兰。
进一步地，所述密闭保温装置为矩形结构。
进一步地，所述密闭保温装置由不锈钢材质制成。
进一步地，所述密闭保温装置外设有保温层。
进一步地，所述密闭保温装置上设有三角支架。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的用于真空低温环境的位移测量系统，包括激光位移计、放大单元、密闭保温装置、通讯单元和显示终端，所述激光位移计与所述放大单元电连接，所述放大单元与所述通讯单元电连接，所述通讯单元与所述显示单元电连接，所述激光位移计与所述放大单元设于所述密闭保温装置内，所述密闭保温装置上设有透光口，使激光位移计在真空低温环境下始终保持在20℃左右的工作温度，能够正常对待测物体的位移量进行测量，不会因为温度和压力影响测量结果，对位移量进行原位测量，消除了空间尺寸遮挡等诸多空间物理约束，使用方便，结构简单。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的用于真空低温环境的位移测量系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的密闭保温装置的结构示意图。
图中：1-激光位移计，2-放大单元，3-密闭保温装置，31-控温装置，32-透光口，311-加热片，312-测温热电偶，313-可调电源，4-通讯单元，5-显示终端，6-连接插头，7-真空低温容器，8-被测物体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如背景技术中提到的，目前真空高低温环境下位移测量的方法主要包括相隔光学玻璃的外部测量方法。由于高精度测量仪器主要由精密器件组成，一般在恒温恒湿的实验室环境或者常温常压环境下开展测量工作。因此，将测量仪器放置在真空设备外部，通过光学观察窗对位移变化情况进行局部测量。该类测量方法由于不是原位测量，存在空间尺寸遮挡等诸多空间物理约束，限制性较强。
为了克服位移测量过程中，空间尺寸遮挡等诸多空间物理约束的限制性，需要在原位环境进行测量，即将激光位移计设置于真空低温环境中，但是低温和真空环境会影响测量精度，因此本实施例将激光位移计进行温度和压力的保护后，直接放置于低温真空容器内部，对位移变化情况进行原位测量，使激光位移计在真空低温环境下始终保持在20℃左右的工作温度，能够正常对待测物体的位移量进行测量，不会因为温度和压力影响测量结果。
参见图1，本发实施例提供一种用于真空低温环境的位移测量系统，包括激光位移计1、放大单元2、密闭保温装置3、通讯单元4和显示终端5，所述激光位移计1与所述放大单元2电连接，所述放大单元2与所述通讯单元4电连接，所述通讯单元4与所述显示单元电连接，所述激光位移计1与所述放大单元2设于所述密闭保温装置3内，所述密闭保温装置3上设有透光口32，用于供所述激光位移计1测量光束穿出照射被测物体8，所述激光位移计1用于采集待测物体的位移信号，并将所述位移信号发送至所述放大单元2；所述放大单元2用于将所述位移信号放大并输出；所述通讯单元4用于接收放大后的所述位移信号并将放大后的所述位移信号传输至所述显示终端5，所述显示终端5采集所述位移信号，将所述位移信号转换为位移量并显示。
需要说明的是，采用基于三角法激光测量原理，通过改变与目标物之间的距离来改变检测元件上所聚焦的位置来采集待测物体的位移信号。可根据实际应用需求，选择相应的的激光位移计1，本实施例优选基恩士IL-600型号激光位移计1，所述激光位移计1的测量范围为200～1000mm。
放大单元2为激光位移计1供电，将位移信号进行放大并转换为模拟量或者数字量输出，作为优选，放大单元2采用IL-1000型号。放大单元2与激光位移计1电性连接，放大单元2和激光位移计1一起安装在密闭保温装置3内，密闭保温装置3放置在真空低温容器7内。
通讯单元4支持以太网通讯，目的在于将模拟量或者数字量通过以太网传输到显示终端5。作为优选，通讯单元4采用DL-EP1单元模块，通讯单元4安装于真空低温容器7外。
显示终端5与通讯单元4电性连接，通过信号传输线采集通讯单元4输出的模拟量或者数字量，经过上位机软件转换成相应的位移量，并将待测物体的位移量变化实时显示在显示终端5上。
参见图2，在上述实施例的基础上，所述密闭保温装置3上设有控温装置31，所述控温装置31包括多个加热片311，多个所述加热片311设于所述密闭保温装置3外表面上，相对设置的所述加热片311串联构成一个保温回路，对应每个所述保温回路上设置一个测温热电偶312和一个可调电源313。
在上述实施例的基础上，所述控温装置31还包括控温系统，所述控温系统接收测温热电偶312的温度信号，根据所述温度信号计算所需加热电流值，将所述加热电流值反馈给可调电源313，控制所述可调电源313输出所需加热电流值给所述电加热片311加热。
在上述实施例的基础上，所述密闭保温装置3为矩形结构，所述密闭保温装置3由不锈钢材质制成，所述密闭保温装置3外设有保温层。所述保护罩上设有三角支架。所述透光口32为设于所述密闭保温装置3上的透光玻璃法兰。所述密闭保温装置3上设有连接插头6，所述激光位移计1通过所述连接插头6穿出与所述通讯单元4电连接。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，包括激光位移计、放大单元、密闭保温装置、通讯单元和显示终端，所述激光位移计与所述放大单元电连接，所述放大单元与所述通讯单元电连接，所述通讯单元与所述显示单元电连接，所述激光位移计与所述放大单元设于所述密闭保温装置内，所述密闭保温装置上设有透光口，用于供所述激光位移计测量光束穿出照射被测物体，所述激光位移计用于采集待测物体的位移信号，并将所述位移信号发送至所述放大单元；所述放大单元用于将所述位移信号放大并输出；所述通讯单元用于接收放大后的所述位移信号并将放大后的所述位移信号传输至所述显示终端，所述显示终端采集所述位移信号，将所述位移信号转换为位移量并显示。
2.根据权利要求1所述的用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，所述密闭保温装置上设有控温装置，所述控温装置包括多个加热片，多个所述加热片设于所述密闭保温装置外表面上，相对设置的所述加热片串联构成一个保温回路，对应每个所述保温回路上设置一个测温热电偶和一个可调电源。
3.根据权利要求2所述的用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，所述控温装置还包括控温系统，所述控温系统接收测温热电偶的温度信号，根据所述温度信号计算所需加热电流值，将所述加热电流值反馈给可调电源，控制所述可调电源输出所需加热电流值给所述电加热片加热。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，所述密闭保温装置上设有连接插头，所述激光位移计通过所述插头穿出与所述通讯单元电连接。
5.根据权利要求1所述的用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，所述激光位移计的测量范围为200～1000mm。
6.根据权利要求1所述的用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，所述透光口为设于所述密闭保温装置上的透光玻璃法兰。
7.根据权利要求1所述的用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，所述密闭保温装置为矩形结构。
8.根据权利要求1或7所述的用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，所述密闭保温装置由不锈钢材质制成。
9.根据权利要求8所述的用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，所述密闭保温装置外设有保温层。
10.根据权利要求9所述的用于真空低温环境的位移测量系统，其特征在于，所述密闭保温装置上设有三角支架。
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