CN202204465U - 数显式轨距测量尺 - Google Patents

Abstract

实用新型属于轨道测量装置，特别是指一种高精度数显式的轨距测量尺，它包括尺身、设于尺身一端的活动测头、设于尺身另一端的固定测头、安装于尺身上的位移传感器、水平倾角传感器、电子显示装置、手柄以及电源构成，所述手柄可活动式安装于尺身上并与所述活动侧头连接，其特征在于：所述尺身为碳纤维复合材料构成的中空方管，所述尺身上设有封装外壳，用于安装所述电子显示装置。其优点是：该数显式轨距测量尺结构美观牢固，防振动、防水性好，操作简便，显示清晰，测量机构稳定可靠，测量精度达到0级测量精度。

Description

数显式轨距测量尺

技术领域

本实用新型属于轨道测量装置，特别是指一种高精度数显式的轨距测量尺。

背景技术

既有铁路提速线路和高等级线路养护维修标准和要求越来越高，根据铁道部运输局、科学技术司433号电报《关于明确轨尺使用要求的通知》通知要求，在Vmax＞160km线路必须使用示值误差≤0.6mm的检测量具对线路进行检查，现在普遍使用的示值误差为1.3mm的机械式轨距尺已达不到该偏差管理值的检测精度要求，不能满足现代高速电气化铁路检测的需求，轨距尺需配置电子测量装置以提高精度。

当前大多数轨距尺均采用工字型铝合金型材作为尺身，该型材强度较弱，测量操作过程中尺身容易发生形变，影响测量精度。现有的数显式轨距测量尺，同类产品多采用小尺寸液晶面板，显示字体小，不便于读数。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种数显式轨距测量尺，采用碳纤维复合材料做尺身，并将电子显示装置固定安装于横梁上，外加保护外壳封装。电子显示装置采用温度补偿及多重抗干扰措施，使轨距测量尺结构轻巧牢固，方便读数，精度高，防振动、防水性好。

本实用新型的目的实现由以下技术方案完成：

一种数显式轨距测量尺，包括尺身、设于尺身一端的活动测头、设于尺身另一端的固定测头、安装于尺身上的位移传感器、水平倾角传感器、电子显示装置、手柄以及电源构成，所述手柄可活动式安装于尺身上并与所述活动侧头连接，其特征在于：所述尺身为碳纤维复合材料构成的中空方管，所述尺身上设有封装外壳，用于安装所述电子显示装置。 

所述电子显示装置的液晶显示屏为OLED显示屏。

所述尺身两端外壁上可拆卸式贴合设置有搭轨片，所述固定侧头和所述活动侧头分别对应固定于所述搭轨片上。

所述电子显示装置中倾角传感器模拟输出连接有多重滤波处理电路，并采用差分方式进行AD 采样，保证采样数值不会因电源纹波，输入电压变化而受影响。

本实用新型的优点是，该数显式轨距测量尺结构美观牢固，防振动、防水性好，操作简便，显示清晰，测量机构稳定可靠，测量精度达到0级测量精度。

附图说明

图1为数显式轨距测量尺主视图；

图2为数显式轨距测量尺俯视图；

图3为沿图2中A-A线的剖视图；

图4为轨距尺碳纤维尺身截面示图；

图5为电子显示装置工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

附图1-5中标号分别代表的是：活动测头1、可拆卸搭轨片2、左下端套3、右下端套4、电池盒盖板5、固定测头6、可拆卸搭轨片7、右上端套8、活动手柄9、手柄10、尺身11、遮光罩12、左上端套13、操作面板14、绝缘连接片15、连接螺丝组16、导向杆17、位移传感器18、充电接口19、电源20、电子电路21、OLED显示屏22、弹簧23、导向轴承24。

本实例的数显式轨距测量尺是用于测量铁路线路两股钢轨间的轨距、水平（超高）的专用机械电子计量器具，结构牢固，测量方便，数据准确，显示稳定可靠。在本实例中，设计时结合微电子技术、单片机技术、信号传感技术、信号处理技术等，采用高精度位移和倾角传感器，可以对铁路线路的轨距和水平（超高）进行高精度测量，从而实现对线路质量进行检测。

附图1-3分别为数显式轨距测量尺主视图、俯视图以及局部剖视图，如图1-3所示，本实用新型数显式轨距测量尺主要由碳纤维尺身11、测量机构、位移传感器18、水平倾角传感器、电子显示装置以及电源20等构成。其中，测量机构也就是轨距测量尺基本机械结构构成，包括活动测头1、固定测头6、导向杆17、导向轴承24、左右端套8、4、13和3等等，改进了原标尺类机械式铁路轨距尺的测量机构，测量精度受测头受力方向和受力大小的影响非常小，且各测量部件完全符合铁道部TB/T 1924-2008的行业标准和相关技术要求，不再一一赘述。

在本实例中，由于原有标尺类机械式铁路轨距尺都采用工字型铝合金型材作为尺身，该型材强度较弱，测量操作过程中尺身容易发生形变，影响测量精度，为了提高尺身11强度，我们对尺身11横梁截面进行了改进，横梁截面呈长方形，见图4，尺身11横梁材质选用碳纤维复合材料，该材质密度小、自重轻，强度是钢材的4倍以上，因而在使用过程中尺身11横梁不易变形，消除了因尺身11形变对测量精度的影响，大大提高了整尺的稳定性，且外形美观，使用寿命长、防水性更好，外形更加美观。

在本实施例里电源则选用两节2200mAh的锂电池并联作为轨距测量尺的工作电源，以满足铁标的技术要求。

位移传感器18采用高精度导电塑料直线位移传感器：线形度≤0.1%，重复精度≤0.013%，该型位移传感器外型小巧，精度高，价格相对便宜，受环境影响小，模拟量输出信号。

水平倾角传感器采用进口高精度倾角传感器SCA103T，该传感器尺寸小、精度高，抗震性好，长期稳定性好，温度特性优良，抗冲击能力强等特点

轨距尺的电子显示装置则针对以下测量要求提出改进:

①高精度：AD采样位数以及基准电压的稳定性是决定采样精度的主要因素，因此，电子显示装置采用TI高精度24位AD采样。另外，尺身以及超高受环境温度影响，应根据环境温度对测量数值进行自动修正。

②高稳定性：为了提高采样数值的稳定性，数字模拟部分均使用独立供电，保证电源的稳定，减小温漂，同时，对倾角传感器模拟输出进行多重滤波处理，并进行差分方式采样，以保证两个传感器的采样数值不会因为温度、电源纹波以及输入电压变化而受影响；而且，为提高超高显示的稳定性，对采样数值进行了软件滤波，即每采样N次数据显示一次数值，但显示数值是前3N次采样的平均。保证相邻两次显示，有2/3的采样数值是相同的。另外，为了提高尺身强度，减小因尺身形变对测量基准的影响，采用碳纤维复合材料做尺身，并尽量减少对尺身横梁的切削加工，保证横梁的强度。

③节能：硬件上尽量选用超低功耗的电子芯片，如单片机采用超低功耗MCU，而软件上采用优化程序以及添加自动关机等辅助功能来降低功耗。系统整体功耗小于40mA。

④防水、结构坚固：因为轨距尺内有电子显示装置，必须进行防水防潮设计，并优化机构以提高对电子显示装置的保护，因此，轨距尺的零部件连接及封装都做了防水处理，并将电子显示装置用外壳封装在碳纤维横梁上，这样既可以防水又可以保护电子显示装置因外露而被碰撞损坏。

整个电子显示装置工作原理如图5所示。

在本实施例中，电子显示装置方面，主要鉴于轨距尺需在-30℃-60℃环境下能正常工作，且在黑夜及强光下读数清晰，因而选用较大尺寸的OLED显示屏，分辨率256*64，黑底蓝字，显示字体大，且带遮光罩，因而便于在强光下和夜间读数。同时将电子显示装置包括显示屏等封装在碳纤维横梁上的保护外壳内，这样既解决了防水问题，又可以保护电子显示装置因外露而被碰撞损坏，防振动、防水性好。

为保证AD采样的准确性，采用了Ti的高精度24bitAD采样芯片ads1222，且数字模拟部分均使用独立供电，保证电源的稳定，使采样数值不会因电压变化而受影响。

为了消除温漂对水平基准的影响，设计了水平基准的现场校准功能，在现场测量时可在两股上同一测试点位通过简单掉头标定来校准水平零位基准。

为保证测量数值稳定性和考虑温度补偿，利用水平倾角传感器内置温度传感器芯片，采用温度补偿原理，利用软件计算来修正碳纤维横梁型材以及超高（水平）值在工作温度（-30℃～+60℃）范围内引起的测量精度的误差。

轨距尺两搭轨结构上安装了耐磨性好的可拆卸标准搭轨片（见图1-3中的7和2），提高了耐磨性，且在两搭轨面磨耗较大时便于直接更换新的标准耐磨搭轨片，省去碾磨加工过程。

另外，采用加强抗干扰措施，比如通过数字滤波方式、采样频率设置和电子电路降噪处理等技术，防止由于临车或施工等振动原因引起的测量精度误差和读数的困难。

Claims (4)

1.一种数显式轨距测量尺，包括尺身、设于尺身一端的活动测头、设于尺身另一端的固定测头、安装于尺身上的位移传感器、水平倾角传感器、电子显示装置、手柄以及电源构成，所述手柄可活动式安装于尺身上并与所述活动侧头连接，其特征在于：所述尺身为碳纤维复合材料构成的中空方管，所述尺身上设有封装外壳，用于安装所述电子显示装置。

2.如权利要求1所述的一种数显式轨距测量尺，其特征在于：所述电子显示装置的液晶显示屏为OLED显示屏。

3.如权利要求1所述的一种数显式轨距测量尺，其特征在于：所述尺身两端外壁上可拆卸式贴合设置有搭轨片，所述固定侧头和所述活动侧头分别对应固定于所述搭轨片上。

4.如权利要求1所述的一种数显式轨距测量尺，其特征在于：所述电子显示装置中倾角传感器模拟输出连接有多重滤波处理电路，并采用差分方式进行AD 采样，保证采样数值不会因电源纹波，输入电压变化而受影响。

Images