CN111076756B - 万向传感器固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能方便且精确地将传感器固定于具有任意倾斜角度的被测物表面上的万向传感器固定装置，实现对被测物任意角度的振动信号测试。包括：基座、齿条、齿轮、两弹簧销轴和吸盘。本发明所提供的固定装置，传感器与其可脱离，适用于大多数螺栓连接的传感器；以齿轮作为转动装置实现对传感器对被测物任意角度的调节，同时在齿轮的下方设置与其啮合的齿条，通过齿轮、齿条及弹簧销轴协同传动作用，实现对传感器的任意角度转动和固定，进而实现对被测物任意角度的振动信号测试，极大可能拓展传感器的适用范围；结构合理、可靠，具有测量精度高、安装方便快捷、适用范围广的特点。

Description

万向传感器固定装置

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体来说，是涉及一种能方便且精确地将传感器固定于具有任意倾斜角度的被测物表面上的万向传感器固定装置，实现对被测物任意角度的振动信号测试。

背景技术

本发明所涉及的振动信号测试，包括：例如桥梁、铁路、堤坝、隧道、输电塔等构筑物的状态检测监测，包括：板、梁、柱、框架、墙、索、膜、玻璃幕墙等建筑物主要构件的动态性能测试，环境振动测试等。一般来说，传感器无法与被测物直接连接，需要借助固定装置(例如：基座)实现两者的连接和固定。

传统传感器基座往往使传感器垂直或平行固定于被测物表面，仅能测取垂直于或平行于被测物表面方向的振动信号。然而，许多物理状态检测时，被测物表面往往相对于地面是倾斜的，但是仍需要测试竖直于或平行于地面方向或其它任意方向的振动信号，目前的传感器固定装置难以满足这一需求。为此，有必要发明出一种可自由且任意调整传感器测试角度的固定装置，实现对被测物任意角度的振动信号测试，极大可能拓展传感器的适用范围。当然，这个任意角度仍然需要包括垂直和平行于地面方向的角度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种万向传感器固定装置，可以实现传感器对被测物任意角度的振动信号测试。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种万向传感器固定装置，用于将传感器与被测物连接，包括：基座、齿条、齿轮、两弹簧销轴和吸盘。

所述基座具有一平面状的上表面和一与所述上表面平行的底部平面，在所述基座的上表面沿中轴线等距地开设有若干直径相同的圆槽，各圆槽的中心轴线均与所述基座的上表面垂直。

所述齿条的齿槽的方向与所述基座的中轴线垂直，所述齿条的下底面与所述基座的上表面紧密贴合并且所述齿条可沿着所述基座的中轴线在所述基座的上表面上移动，在所述齿条的前端和后端各设有一个圆孔，两个圆孔始终与所述基座上的其中两个圆槽对齐，所述圆孔与所述圆槽的直径相同。

所述齿轮可绕其中心轴旋转，所述齿轮的中心轴固定在所述基座的两侧之间使得所述齿轮安设在所述齿条的上方，所述齿轮的齿槽与所述齿条的齿槽啮合，振动信号测试用的传感器通过螺栓固定在所述齿轮的顶部。

所述两弹簧销轴用于分别可释放地固定所述齿条的前端和后端。每个所述弹簧销轴均包括：上圆片、提杆、弹簧和下圆片；所述上圆片与所述圆孔的上缘固定，所述提杆的底端与所述下圆片固定，所述弹簧围绕所述提杆设置在所述上圆片和下圆片之间使得所述提杆可带动所述下圆片上下移动从而靠近或远离所述上圆片。

所述吸盘设置在所述基座的底部，用于将所述基座与被测物的表面紧密吸附连接。

使用时，将基座通过吸盘固定在被测物的表面，将振动信号测试用的传感器通过螺栓固定在所述齿轮的顶部，然后通过释放所述弹簧销轴使得所述齿条可以在所述基座的上表面前后移动，用力拉升所述提杆的上端，与所述提杆相连的下圆片一起被提升，当下圆片脱离基座圆槽时，齿条前后固定约束被解除，可前后自由移动。此时由于上圆片是被固定在所述齿条上的圆孔的上缘上的，上圆片和下圆片之间的弹簧受力处于被压缩状态。根据测试需求转动所述齿轮的，齿轮转动带动下方的齿条在所述基座的上表面前后移动。待测试角度确定后，卸除对提杆的拉力，弹簧复位，下圆片落入所述基座上的圆槽内，从而固定齿条在所述基座的上表面上的位置，进而固定齿轮及传感器的测试角度。

本发明所提供的万向传感器固定装置，由于采用了上述技术方案，使其与现有传感器装置相比具有以下优点：传感器与固定装置可脱离，适用于大多数螺栓连接的传感器；以齿轮作为转动装置实现对传感器对被测物任意角度的调节，同时在齿轮的下方设置与其啮合的齿条，通过齿轮、齿条及弹簧销轴协同传动作用，实现对传感器的任意角度转动和固定，进而实现对被测物任意角度的振动信号测试，极大可能拓展传感器的适用范围；结构合理、可靠，具有测量精度高、安装方便快捷、适用范围广的特点。

进一步地，所述基座的两侧设有朝内横向伸出的凸缘从而在所述基座的两侧形成两条对称的固定槽，所述齿条的两侧卡设在所述基座的两侧凸缘下方的固定槽内。这样一来，通过固定槽作为导轨，所述齿条在沿所述基座的上表面的中轴线移动的过程中方向准确，不会发生偏移或偏离。

其中，所述弹簧的轴线与所述提杆共线。

优选地，所述上圆片的直径大于所述齿条的圆孔的直径。优选地，所述上圆片与所述齿条上的圆孔的上缘焊接固定，这样设计可以确保弹簧销轴不会脱离齿条上的圆孔。

优选地，所述弹簧的直径、所述下圆片的直径均与所述基座上的圆槽的直径相适配，优选地，所述弹簧的直径、所述下圆片的直径均略小于或等于所述基座上的圆槽的直径。这样设计可以使得当所述弹簧销轴贯穿所述齿条上的圆孔和所述基座上的圆槽时可以使得所述弹簧销轴、齿条和基座三者之间紧密连接。

如上所述的本发明万向传感器固定装置可通过调整齿轮、齿条的齿廓尺寸和传动比，及基座圆孔间距与直径调整传感器固定角度的精度。

如上所述的本发明万向传感器固定装置，可采用刚度大的不锈钢或钛合金材料通过3D打印技术制备，保证各构件连接的牢固性与密实性。

附图说明

图1为本发明万向传感器固定装置的一个较优实施例的结构示意图。

图2为图1中所示实施例的纵向剖面图。

图3为图1中所示实施例的弹簧销轴的结构示意图。

图4a-4c为本发明万向传感器固定装置的一个较优实施例在使用过程中的结构变化状态示意图。

图5为被测物表面的倾斜角为30°时，本发明万向传感器固定装置的固定状态示意图。

图6为被测物表面的倾斜角为90°时，本发明万向传感器固定装置的固定状态示意图。

其中：1-传感器；2-螺栓；3-齿轮中心轴；4-齿轮；5-齿条；6-弹簧销轴；7-基座；8-圆槽；9-吸盘；10-上圆片；11-弹簧；12-提杆；13-下圆片。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

万向传感器固定装置主要包括：齿轮4、齿条5、基座7、弹簧销轴6和吸盘9。

如图1和图2所示，在基座7的上表面沿中轴线等距地开设有若干直径相同的圆槽8，各圆槽8的中心轴线均与基座7的上表面垂直。吸盘9设置在基座7的底部，用于将基座7与被测物的表面紧密吸附连接。齿条5的下底面与基座7的上表面紧密贴合，齿槽的方向与基座7的中轴线垂直，在齿条5的前端和后端各设有一个圆孔，两个圆孔始终与基座7上的其中两个圆槽8对齐，圆孔与圆槽8的直径相同。齿轮4可绕其中心轴旋转，齿轮4的齿轮中心轴3固定在基座7的两侧之间，使得齿轮4安设在齿条5的上方，齿轮4的齿槽与齿条5的齿槽啮合，振动信号测试用的传感器1通过螺栓2固定在齿轮4的顶部。

基座7的两侧设有朝内横向伸出的凸缘从而在基座7的两侧形成两条对称的固定槽，齿条5的两侧卡设在基座7的两侧凸缘下方的固定槽内。这样一来，通过固定槽作为导轨，齿条5在沿基座7的上表面的中轴线移动的过程中方向准确，不会发生偏移或偏离。

弹簧销轴6包括：上圆片10、弹簧11、提杆12和下圆片13。两弹簧销轴6用于分别可释放地固定齿条5的前端和后端。结合图3所示，上圆片10与齿条5上的圆孔的上缘固定，提杆12的底端与下圆片13固定，弹簧11围绕提杆12设置在上圆片10和下圆片13之间使得提杆12可带动下圆片13上下移动从而靠近或远离上圆片10。弹簧11的轴线与12提杆共线。其中，上圆片10的直径大于齿条5上的圆孔的直径。上圆片10与齿条5上的圆孔的上缘焊接固定，这样设计可以确保弹簧销轴不会脱离齿条上的圆孔。弹簧11的直径、下圆片13的直径均与基座7上的圆槽8的直径相适配，优选是弹簧11的直径、下圆片13的直径相同，且均略小于或等于基座7上的圆槽8的直径。这样设计可以使得当弹簧销轴6贯穿齿条5上的圆孔和基座7上的圆槽8时可以使得弹簧销轴6、齿条5和基座7三者之间紧密连接。

现在结合图4a-4c来说明本发明万向传感器固定装置的使用方法。需要检测时，首先，将基座7通过吸盘9固定于被测物表面，将传感器1通过螺栓2连接拧固于齿轮4的上表面(如图4a所示)；然后，用力拉升弹簧销轴6的提杆12上端，下圆片13提升，弹簧11压缩，当下圆片13脱离基座7上的圆槽8时，齿条5前后固定约束被解除，可前后自由移动(如图4b所示)。最后，根据测试需求转动齿轮4，齿条5发生传动，待测试角度确定后，卸除对弹簧销轴6的提杆12的拉力，弹簧11复位，下圆片13落入基座7的圆槽8内，固定齿条5位置，进而固定齿轮4及传感器1的测试角度(如图4c所示)。

本发明万向传感器固定装置采用上述方法，可实现对被测物任意角度的振动信号测试，如图5所示，被测物表面的倾斜角为30°，本发明万向传感器固定装置的固定状态示意图。如图6所示，被测物表面的倾斜角为90°时，本发明万向传感器固定装置的固定状态示意图。

如上所述的本发明万向传感器固定装置可通过调整齿轮、齿条的齿廓尺寸和传动比，及基座圆孔间距与直径调整传感器固定角度的精度。

如上所述的本发明万向传感器固定装置，可采用刚度大的不锈钢或钛合金材料通过3D打印技术制备，保证各构件连接的牢固性与密实性。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (9)

1.一种万向传感器固定装置，用于将传感器与被测物连接，其特征在于，包括：

基座，具有一平面状的上表面和一与所述上表面平行的底部平面，在所述基座的上表面沿中轴线等距地开设有若干直径相同的圆槽，各圆槽的中心轴线均与所述基座的上表面垂直；

齿条，其齿槽的方向与所述基座的中轴线垂直，所述齿条的下底面与所述基座的上表面紧密贴合并且所述齿条可沿着所述基座的中轴线在所述基座的上表面上移动，在所述齿条的前端和后端各设有一个圆孔，两个圆孔始终与所述基座上的其中两个圆槽对齐，所述圆孔与所述圆槽的直径相同；

齿轮，可绕其中心轴旋转，所述齿轮的中心轴固定在所述基座的两侧之间使得所述齿轮安设在所述齿条的上方，所述齿轮的齿槽与所述齿条的齿槽啮合，振动信号测试用的传感器通过螺栓固定在所述齿轮的顶部；

两弹簧销轴，用于分别可释放地固定所述齿条的前端和后端，每个所述弹簧销轴均包括：上圆片、提杆、弹簧和下圆片；所述上圆片与所述圆孔的上缘固定，所述提杆的底端与所述下圆片固定，所述弹簧围绕所述提杆设置在所述上圆片和下圆片之间使得所述提杆可带动所述下圆片上下移动从而靠近或远离所述上圆片；以及

吸盘，设置在所述基座的底部，用于将所述基座与被测物的表面紧密吸附连接；

使用时，将基座通过吸盘固定在被测物的表面，将振动信号测试用的传感器通过螺栓固定在所述齿轮的顶部，然后通过释放所述弹簧销轴使得所述齿条在所述基座的上表面前后移动，用力拉升所述提杆的上端，与所述提杆相连的下圆片一起被提升，当下圆片脱离基座圆槽时，齿条前后固定约束被解除，可前后自由移动；此时由于上圆片是被固定在所述齿条上的圆孔的上缘上的，上圆片和下圆片之间的弹簧受力处于被压缩状态；根据测试需求转动所述齿轮，齿轮转动带动下方的齿条在所述基座的上表面前后移动；待测试角度确定后，卸除对提杆的拉力，弹簧复位，下圆片落入所述基座上的圆槽内，从而固定齿条在所述基座的上表面上的位置，进而固定齿轮及传感器的测试角度。

2.如权利要求1所述的万向传感器固定装置，其特征在于：所述基座的两侧设有朝内横向伸出的凸缘从而在所述基座的两侧形成两条对称的固定槽，所述齿条的两侧卡设在所述基座的两侧凸缘下方的固定槽内。

3.如权利要求1所述的万向传感器固定装置，其特征在于：所述弹簧的直径、所述下圆片的直径均略小于或等于所述基座上的圆槽的直径。

4.如权利要求1所述的万向传感器固定装置，其特征在于：所述上圆片的直径大于所述齿条的圆孔的直径。

5.如权利要求1或4所述的万向传感器固定装置，其特征在于：所述上圆片与所述齿条上的圆孔的上缘焊接固定。

6.如权利要求1所述的万向传感器固定装置，其特征在于：所述弹簧的轴线与所述提杆共线。

7.如权利要求1所述的万向传感器固定装置，其特征在于：可通过调整所述齿轮、齿条的齿廓尺寸和传动比来调整传感器固定角度的精度。

8.如权利要求1所述的万向传感器固定装置，其特征在于：通过调整所述基座上的圆槽间距和/或直径来调整传感器固定角度的精度。

9.如权利要求1所述的万向传感器固定装置，其特征在于：是由刚度大的不锈钢或钛合金材料制备而成的。

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