CN116952201B - 惯性倾角传感器用柔性组件及惯性倾角传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种惯性倾角传感器用柔性组件及惯性倾角传感器，其中，所述柔性组件包括：上基座、下基座、第一调节带、第二调节带、一级调节杆和二级微调结构，一级调节杆横向安装于所述上基座的顶部，第一调节带和第二调节带的一端间隔固定于一级调节杆上，另一端分别经上基座的前端面和后端面与下基座交错连接，一级调节杆和二级微调结构分别可实现对上基座与下基座之间的第一调节带、第二调节带的长度的粗调和微调，进而实现对上下基座之间距离的调节，所述惯性倾角传感器通过采用上述柔性组件可实现对惯性平衡梁结构的质心的调节。

Description

惯性倾角传感器用柔性组件及惯性倾角传感器

技术领域

本发明涉及用于低频测量的惯性倾角传感器领域，特别提供了一种惯性倾角传感器用柔性组件及惯性倾角传感器。

背景技术

现有技术中公开了一种惯性倾角传感器，用于测量与底座相连的地面或隔振平台的角度变化，上述惯性倾角传感器包括底座、固定框架、惯性平衡梁结构、第一反射镜、第二反射镜、柔性组件和自准直仪，其中，柔性组件的上部与固定在底座上方的固定框架连接，下部悬挂连接惯性平衡梁结构，用于在共振频率以上维持惯性平衡梁的惯性水平，第一反射镜和第二反射镜相对设置，第一反射镜与惯性平衡梁结构固定连接，两者同步运动，第二反射镜与固定框架固定连接，进而可实现与底座的同步运动，自准直仪用于测量第一反射镜和第二反射镜之间的夹角变化，进而测量与底座相连的地面或隔振平台的角度变化。

上述惯性倾角传感器存在以下问题：1、惯性倾角传感器的柔性组件是一体化成型结构，中部为非常薄的连接区，加工难度大，且运输及装配过程中易断裂；2、惯性平衡梁结构的质心位置与传感器结构的稳定性、测量精度和灵敏度息息相关，研究表明，惯性平衡梁结构的质心应尽可能靠近旋转轴，这对倾角传感器出厂前的装配精度的提出了苛刻要求，然而，即使倾角传感器出厂前的装配精度很高，也会因为外界振动、使用时间的增加、使用环境的变化等导致惯性平衡梁结构质心的漂移，如果不进行质心调节，低频高性能倾角传感器在测量隔振平台低频角度时可能引入误差积累、不稳定性、灵敏度降低和频率响应问题等危害，从而降低测量的准确性和可靠性。因此，在精密测量物理学中，确保倾角传感器的质心调节是非常重要的。

因此，提出一种新型的惯性倾角传感器用柔性组件及惯性倾角传感器，以降低柔性组件的加工、运输和装配难度、便于调节惯性平衡梁结构的质心，实现质心的校准，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种惯性倾角传感器用柔性组件及惯性倾角传感器，以解决现有惯性倾角传感器的柔性组件加工、运输和装配难度大、惯性平衡梁结构的质心不可调、无法进行质心校准等问题。

本发明一方面提供了一种惯性倾角传感器用柔性组件，包括：上基座、下基座、第一调节带、第二调节带、一级调节杆和二级微调结构，其中，所述一级调节杆横向安装于所述上基座的顶部，所述上基座的偏下方的中部由前向后设置一贯穿孔，所述贯穿孔的两侧分别设置第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽和第二安装槽分别位于所述上基座的前方和后方，所述第一调节带和第二调节带的一端间隔固定于所述一级调节杆上，所述一级调节杆用于同步缠绕或解缠绕所述第一调节带和第二调节带，所述第一调节带的另一端依次经所述上基座的前端面及所述下基座的后端面后与所述下基座固定连接，所述第二调节带的另一端依次经所述上基座的后端面及所述下基座的前端面后与所述下基座固定连接，所述二级微调结构包括第一压板、第二压板、二级调节杆、第一弓形传动件、第二弓形传动件、第一压块、第二压块、第一弹簧组和第二弹簧组，所述第一弹簧组和第二弹簧组分别设置于所述第一安装槽和第二安装槽内，所述第一压板固定于所述上基座的前端面且其上设置有第一限位槽，所述第一压块配合设置于所述第一限位槽内且与所述第一弹簧组相抵，所述第二压板固定于所述上基座的后端面且其上设置有第二限位槽，所述第二压块配合设置于所述第二限位槽内且与所述第二弹簧组相抵，所述二级调节杆配合安装于所述贯穿孔内，所述第一弓形传动件和第二弓形传动件均安装于所述二级调节杆上且分别位于所述上基座的前方和后方，所述二级调节杆的一端为螺杆结构，其上设置有与其配合的螺帽，用于调节第一弓形传动件和第二弓形传动件的松紧度，所述第一弓形传动件的一端与所述上基座的前端面相抵，另一端穿过所述第一压板与所述第一压块相抵，所述第二弓形传动件的一端与所述上基座的后端面相抵，另一端穿过所述第二压板与所述第二压块相抵。

优选，所述第一调节带和第二调节带反向缠绕于所述一级调节杆上。

进一步优选，所述二级微调结构还包括第一石墨垫片和第二石墨垫片，所述第一石墨垫片设置于所述第一调节带和第一压块之间，所述第二石墨垫片设置于所述第二调节带和第二压块之间。

进一步优选，所述第一压板和第二压板的内侧分别设置有与所述第一石墨垫片和第二石墨垫片对应的限位槽。

进一步优选，所述上基座的前端面和后端面分别设置有与所述第一调节带和第二调节带对应的容纳槽。

进一步优选，第一弹簧组和第二弹簧组均包括多根导向杆和对应套设于所述导向杆上的弹簧。

进一步优选，所述导向杆的一端固定于所述第一压块/第二压块上，另一端对应插入设置于所述第一安装槽和第二安装槽底部的插孔内。

本发明还提供了一种惯性倾角传感器，包括：底座、固定框架、上夹具、下夹具、惯性平衡梁结构、第一反射镜、第二反射镜、自准直仪和上述的惯性倾角传感器用柔性组件，其中，所述固定框架固定于所述底座的上方，所述惯性倾角传感器用柔性组件的上基座通过所述上夹具与所述固定框架固定连接，所述惯性倾角传感器用柔性组件的下基座通过所述下夹具悬挂连接所述惯性平衡梁结构，所述第一反射镜和第二反射镜相对设置，且分别固定于所述惯性平衡梁结构的上方和所述固定框架的上方，所述自准直仪设置于所述第一反射镜和第二反射镜的上方，用于测量所述第一反射镜和第二反射镜之间的夹角变化。

优选，所述上夹具、下夹具和惯性倾角传感器用柔性组件为两组，分别设置于所述惯性平衡梁结构的两侧。

本发明提供的惯性倾角传感器用柔性组件，通过旋转一级调节杆可粗调下基座与上基座之间的调节带的长度，进而粗调上下基座之间的距离，通过二级微调结构可微调下基座与上基座之间的调节带的长度，进而微调上下基座之间的距离，通过对上下基座之间的距离的调整，可实现对惯性倾角传感器中的惯性平衡梁结构的质心位置的调节，进而实现质心的校准。

本发明提供的惯性倾角传感器，采用上述的惯性倾角传感器用柔性组件，可便于调节惯性平衡梁结构的质心，实现质心的校准。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明提供的惯性倾角传感器用柔性组件的结构示意图；

图2为去掉第一压板和第二压板的惯性倾角传感器用柔性组件的结构示意图；

图3为去掉第一压板、第二压板和上基座的惯性倾角传感器用柔性组件的结构示意图；

图4为本发明提供的惯性倾角传感器的结构示意图；

图5为惯性倾角传感器用柔性组件的安装位置示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。

为了解决现有惯性倾角传感器柔性组件的上下基座间距不可调，从而导致惯性倾角传感器的质心不可调的问题，如图1至图3所示，本发明提供了一种惯性倾角传感器用柔性组件，包括：上基座1、下基座2、第一调节带3、第二调节带4、一级调节杆5和二级微调结构，其中，所述一级调节杆5横向安装于所述上基座1的顶部，所述上基座1的偏下方的中部由前向后设置一贯穿孔，所述贯穿孔的两侧分别设置第一安装槽11和第二安装槽12，所述第一安装槽11和第二安装槽12分别位于所述上基座1的前方和后方，所述第一调节带3和第二调节带4的一端间隔固定于所述一级调节杆5上，所述一级调节杆5用于同步缠绕或解缠绕所述第一调节带3和第二调节带4，所述第一调节带3的另一端依次经所述上基座1的前端面及所述下基座2的后端面后与所述下基座2固定连接，所述第二调节带4的另一端依次经所述上基座1的后端面及所述下基座2的前端面后与所述下基座2固定连接，所述二级微调结构包括第一压板601、第二压板602、二级调节杆603、第一弓形传动件604、第二弓形传动件605、第一压块606、第二压块607、第一弹簧组608和第二弹簧组609，所述第一弹簧组608和第二弹簧组609分别设置于所述第一安装槽11和第二安装槽12内，所述第一压板601固定于所述上基座1的前端面且其上设置有第一限位槽，所述第一压块606配合设置于所述第一限位槽内且与所述第一弹簧组608相抵，用于推动所述第一调节带3向内弯曲，还可在所述第一弹簧组608的恢复力作用下不向所述第一调节带3施加压力，所述第二压板602固定于所述上基座1的后端面且其上设置有第二限位槽，所述第二压块607配合设置于所述第二限位槽内且与所述第二弹簧组609相抵，用于推动所述第二调节带4向内弯曲，还可在所述第二弹簧组609的恢复力作用下不向所述第二调节带4施加压力，所述二级调节杆603配合安装于所述贯穿孔内，所述第一弓形传动件604和第二弓形传动件605均安装于所述二级调节杆603上且分别位于所述上基座1的前方和后方，所述二级调节杆603的一端为螺杆结构，其上设置有与其配合的螺帽，用于调节第一弓形传动件604和第二弓形传动件605的松紧度，所述第一弓形传动件604的一端与所述上基座1的前端面相抵，另一端穿过所述第一压板601与所述第一压块606相抵，所述第二弓形传动件605的一端与所述上基座1的后端面相抵，另一端穿过所述第二压板602与所述第二压块607相抵。

该惯性倾角传感器用柔性组件，通过旋转一级调节杆可粗调下基座与上基座之间的调节带的长度，进而粗调上下基座之间的距离，通过二级微调结构可微调下基座与上基座之间的调节带的长度，进而微调上下基座之间的距离，通过对上下基座之间的距离的调整，可实现对惯性倾角传感器中的惯性平衡梁结构的质心位置的调节，进而实现质心的校准。

其中，通过一级调节杆粗调下基座与上基座之间的调节带的长度，进而粗调上下基座之间的距离的过程如下：

旋转一级调节杆时，一级调节杆可同步缠绕或解缠绕第一调节带和第二调节带，当第一调节带和第二调节带向一级调节杆上缠绕时，下基座将被同步向上提升，此时，上下基座之间的调节带长度L将缩短，当第一调节带和第二调节带从一级调节杆上解缠绕时，下基座将在自身及与其连接的部件的重力作用下同步拉动第一调节带和第二调节带向下舒展直至伸直，此时，上下基座之间的调节带长度L将增加。

通过二级微调结构微调下基座与上基座之间的调节带的长度，进而粗调上下基座之间的距离的过程如下：

旋转二级调节杆上的螺帽，可调节第一弓形传动件和第二弓形传动件的松紧度，当旋紧螺帽时，第一弓形传动件和第二弓形传动件将压紧第一压块和第二压块，进而克服第一弹簧组和第二弹簧组的弹力，使第一调节带和第二调节带向内弯曲，从而缩短上下基座之间的调节带长度L，实现对上下基座之间距离的微调，当旋松螺帽时，第一弓形传动件和第二弓形传动件将在第一弹簧组和第二弹簧组的恢复力的作用下向外侧运动并不再向第一压块和第二压块施加压力，此时，第一调节带和第二调节带将在下部拉力作用下恢复顺直状态，从而增加上下基座之间的调节带长度L，实现对上下基座之间距离的微调。

为了实现第一调节带和第二调节带的同步缠绕和解缠绕，作为技术方案的改进，所述第一调节带3和第二调节带4反向缠绕于所述一级调节杆5上。

为了减小压块与调节带之间的摩擦力，作为技术方案的改进，所述二级微调结构还包括第一石墨垫片610和第二石墨垫片611，所述第一石墨垫片610设置于所述第一调节带3和第一压块606之间，所述第二石墨垫片611设置于所述第二调节带4和第二压块607之间。

为了防止第一石墨垫片和第二石墨垫片的上下及左右方向的运动，作为技术方案的改进，所述第一压板601和第二压板602的内侧分别设置有与所述第一石墨垫片610和第二石墨垫片611对应的限位槽。

为了减小或消除压板与调节带之间的摩擦力，作为技术方案的改进，所述上基座1的前端面和后端面分别设置有与所述第一调节带3和第二调节带4对应的容纳槽。

为了保证弹簧组对压块的推力的均匀性，作为技术方案的改进，第一弹簧组608和第二弹簧组609均包括多根导向杆和对应套设于所述导向杆上的弹簧，优选，所述导向杆为4根，两两一组，分别位于调节带的两侧。

作为技术方案的改进，如图3所示，所述导向杆的一端固定于所述第一压块606/第二压块607上，另一端对应插入设置于所述第一安装槽11和第二安装槽12底部的插孔内。

如图4所示，本发明还提供了一种惯性倾角传感器，包括：底座71、固定框架72、上夹具73、下夹具74、惯性平衡梁结构75、第一反射镜76、第二反射镜77、自准直仪78和上述的惯性倾角传感器用柔性组件79，其中，所述固定框架72固定于所述底座71的上方，所述惯性倾角传感器用柔性组件79的上基座通过所述上夹具73与所述固定框架72固定连接，所述惯性倾角传感器用柔性组件79的下基座通过所述下夹具74悬挂连接所述惯性平衡梁结构75，所述第一反射镜76和第二反射镜77相对设置，且分别固定于所述惯性平衡梁结构75的上方和所述固定框架72的上方，所述自准直仪78设置于所述第一反射镜76和第二反射镜77的上方，用于测量所述第一反射镜76和第二反射镜77之间的夹角变化。

该惯性倾角传感器，采用上述的惯性倾角传感器用柔性组件，可便于调节惯性平衡梁结构的质心，实现质心的校准。

另外，该惯性倾角传感器还可以作为实验装置，利用该惯性倾角传感器，实验者可通过柔性组件对惯性平衡梁结构的质心的调节来实现对惯性倾角传感器的共振频率的调节，进而研究质心与共振频率的关系及惯性倾角传感器在不同共振频率下的性能。

作为技术方案的改进，所述上夹具73、下夹具74和惯性倾角传感器用柔性组件79为两组，分别设置于所述惯性平衡梁结构75的两侧。

本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。

上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种惯性倾角传感器用柔性组件，其特征在于，包括：上基座（1）、下基座（2）、第一调节带（3）、第二调节带（4）、一级调节杆（5）和二级微调结构，其中，所述一级调节杆（5）横向安装于所述上基座（1）的顶部，所述上基座（1）的偏下方的中部由前向后设置一贯穿孔，所述贯穿孔的两侧分别设置第一安装槽（11）和第二安装槽（12），所述第一安装槽（11）和第二安装槽（12）分别位于所述上基座（1）的前方和后方，所述第一调节带（3）和第二调节带（4）的一端间隔固定于所述一级调节杆（5）上，所述一级调节杆（5）用于同步缠绕或解缠绕所述第一调节带（3）和第二调节带（4），所述第一调节带（3）的另一端依次经所述上基座（1）的前端面及所述下基座（2）的后端面后与所述下基座（2）固定连接，所述第二调节带（4）的另一端依次经所述上基座（1）的后端面及所述下基座（2）的前端面后与所述下基座（2）固定连接，所述二级微调结构包括第一压板（601）、第二压板（602）、二级调节杆（603）、第一弓形传动件（604）、第二弓形传动件（605）、第一压块（606）、第二压块（607）、第一弹簧组（608）和第二弹簧组（609），所述第一弹簧组（608）和第二弹簧组（609）分别设置于所述第一安装槽（11）和第二安装槽（12）内，所述第一压板（601）固定于所述上基座（1）的前端面且其上设置有第一限位槽，所述第一压块（606）配合设置于所述第一限位槽内且与所述第一弹簧组（608）相抵，所述第二压板（602）固定于所述上基座（1）的后端面且其上设置有第二限位槽，所述第二压块（607）配合设置于所述第二限位槽内且与所述第二弹簧组（609）相抵，所述二级调节杆（603）配合安装于所述贯穿孔内，所述第一弓形传动件（604）和第二弓形传动件（605）均安装于所述二级调节杆（603）上且分别位于所述上基座（1）的前方和后方，所述二级调节杆（603）的一端为螺杆结构，其上设置有与其配合的螺帽，用于调节第一弓形传动件（604）和第二弓形传动件（605）的松紧度，所述第一弓形传动件（604）的一端与所述上基座（1）的前端面相抵，所述第一弓形传动件（604）的另一端穿过所述第一压板（601）与所述第一压块（606）相抵，所述第二弓形传动件（605）的一端与所述上基座（1）的后端面相抵，所述第二弓形传动件（605）的另一端穿过所述第二压板（602）与所述第二压块（607）相抵。

2.如权利要求1所述惯性倾角传感器用柔性组件，其特征在于：所述第一调节带（3）和第二调节带（4）反向缠绕于所述一级调节杆（5）上。

3.如权利要求1所述惯性倾角传感器用柔性组件，其特征在于：所述二级微调结构还包括第一石墨垫片（610）和第二石墨垫片（611），所述第一石墨垫片（610）设置于所述第一调节带（3）和第一压块（606）之间，所述第二石墨垫片（611）设置于所述第二调节带（4）和第二压块（607）之间。

4.如权利要求3所述惯性倾角传感器用柔性组件，其特征在于：所述第一压板（601）和第二压板（602）的内侧分别设置有与所述第一石墨垫片（610）和第二石墨垫片（611）对应的限位槽。

5.如权利要求1所述惯性倾角传感器用柔性组件，其特征在于：所述上基座（1）的前端面和后端面分别设置有与所述第一调节带（3）和第二调节带（4）对应的容纳槽。

6.如权利要求1所述惯性倾角传感器用柔性组件，其特征在于：第一弹簧组（608）和第二弹簧组（609）均包括多根导向杆和对应套设于所述导向杆上的弹簧。

7.如权利要求6所述惯性倾角传感器用柔性组件，其特征在于：所述导向杆的一端固定于所述第一压块（606）或第二压块（607）上，所述导向杆的另一端对应插入设置于所述第一安装槽（11）和第二安装槽（12）底部的插孔内。

8.一种惯性倾角传感器，其特征在于，包括：底座（71）、固定框架（72）、上夹具（73）、下夹具（74）、惯性平衡梁结构（75）、第一反射镜（76）、第二反射镜（77）、自准直仪（78）和权利要求1至7中任一项所述的惯性倾角传感器用柔性组件（79），其中，所述固定框架（72）固定于所述底座（71）的上方，所述惯性倾角传感器用柔性组件（79）的上基座通过所述上夹具（73）与所述固定框架（72）固定连接，所述惯性倾角传感器用柔性组件（79）的下基座通过所述下夹具（74）悬挂连接所述惯性平衡梁结构（75），所述第一反射镜（76）和第二反射镜（77）相对设置，且分别固定于所述惯性平衡梁结构（75）的上方和所述固定框架（72）的上方，所述自准直仪（78）设置于所述第一反射镜（76）和第二反射镜（77）的上方，用于测量所述第一反射镜（76）和第二反射镜（77）之间的夹角变化。

9.如权利要求8所述的惯性倾角传感器，其特征在于：所述上夹具（73）、下夹具（74）和惯性倾角传感器用柔性组件（79）为两组，分别设置于所述惯性平衡梁结构（75）的两侧。