CN217483531U - 一种自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，属于建筑工具技术领域，包括壳体底座、发射信号结构、光阑、光学水平仪、接收信号结构、动态调节补偿结构和盖板，壳体底座的内部下边缘设有发射信号结构，壳体底座的内部上边缘设有接收信号结构，壳体底座的内部还设有光阑和光学水平仪，且发射信号结构、光阑、光学水平仪和接收信号结构的中心线与壳体底座的中心线重合，光阑和光学水平仪设于发射信号结构与接收信号结构之间，且光阑设于光学水平仪的下端，盖板盖合在壳体底座上，盖板的内侧下端面上设有动态调节补偿结构，且动态调节补偿结构设于光阑和发射信号结构之间，动态调节补偿结构与发射信号结构信号连接。

Description

一种自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器

技术领域

本实用新型涉及建筑工具技术领域，具体涉及一种自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器。

背景技术

在桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台和机械加工等领域，水平测量仪是不可缺少的重要测量工具。现有技术中，多采用水平仪测量被测平面相对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度。水平仪是利用液面水平的原理，以水准泡直接显示角位移，测量被测表面相对水平位置、铅垂位置和倾斜位置偏离程度的一种计量器具。现有的光电水平传感器，是利用其光信号的发射和接收，计算传感器内的电压值，从而得出被测平面的倾斜角度和倾斜方向。但因为其红外发射管发出红外线时，由于温度改变导致其发光功率变化，会影响光电水平仪输出的电压的稳定，使传感器测量的结果不准确。

因此，如何提供一种新型的水平测量仪，使其测量精准、测流量角度精确、降低测量误差、提高测量精度的稳定性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，以解决现有技术中由于红外发射管发光温度变化而导致的发光功率改变的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，包括壳体底座、发射信号结构、光阑、光学水平仪、接收信号结构、动态调节补偿结构和盖板，所述壳体底座的内部下边缘设有所述发射信号结构，所述壳体底座的内部上边缘设有所述接收信号结构，所述壳体底座的内部还设有所述光阑和光学水平仪，且所述发射信号结构、光阑、光学水平仪和接收信号结构的中心线与所述壳体底座的中心线重合，所述光阑为中央带开孔的挡板，所述光阑和光学水平仪设于所述发射信号结构与所述接收信号结构之间，且所述光阑设于所述光学水平仪的下端，所述盖板盖合在所述壳体底座上，所述盖板的内侧下端面上设有所述动态调节补偿结构，且所述动态调节补偿结构设于光阑和所述发射信号结构之间，所述动态调节补偿结构与所述发射信号结构信号连接。

进一步地，所述动态调节补偿结构包括辅助探测器和动态调节补偿板，所述盖板的内侧面上设有所述辅助探测器，且所述辅助探测器设于所述光阑与所述发射信号结构之间，所述辅助探测器与所述发射信号结构光电转换信号连接，所述盖板的内侧面上还设有所述动态调节补偿板，且所述动态调节补偿板的内部电路分别与所述辅助探测器和所述发射信号结构电信号连接。

进一步地，所述发射信号结构包括发射信号板和红外发射管，所述红外发射管位于所述发射信号板的中央。

进一步地，所述动态调节补偿板内的内部电路至少包括电流放大电路、电流采样电路、反馈电路、电位器和电流调节电路，所述辅助探测器的集电极接电源，所述辅助探测器的基极接收所述红外发射管发出的光信号，所述辅助探测器的发射极与所述电流放大电路的输入端连接，所述电流放大电路的输出端与所述电流采样电路的输入端电连接，所述电流采样电路的第一输出端与所述反馈电路的输入端电连接，所述电流采样电路的第二输出端与所述电流调节电路的第一输入端电连接，所述反馈电路的输出端与所述电位器的第一端口电连接，所述电位器的第二端口接地，与所述电位器的第三端口与所述红外发射管的阳极电连接，所述红外发射管的阴极与所述电流调节电路的第二输入端电连接，所述电流调节电路的输出端接地，所述所述红外发射管的阳极接电源。

进一步地，还包括上挡块和下挡块，所述盖板的内侧面上还设有所述上挡块和下挡块，所述上挡块设于所述盖板的上端两侧，所述下挡块设于所述盖板的下端两侧，所述上挡块卡在所述发射信号结构的下端，所述下挡块卡在所述接收信号结构的上端。

进一步地，所述接收信号结构包括接收信号板和红外接收管，所述红外接收管设有两个，两个所述红外接收管位于所述接收信号板的两端，且两个所述红外接收管以所述接收信号板的中心线对称设置。

进一步地，还包括螺栓和螺孔，所述壳体底座上设有所述螺孔，所述盖板上对应设有所述螺栓，所述盖板通过所述螺栓和螺孔螺接在所述壳体底座上。

进一步地，所述光学水平仪为带有气泡的玻璃管。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型在盖板的内侧下端面上设有动态调节补偿结构，发射信号结构的发光光源一部分穿过光阑的开孔，另一部分被动态调节补偿结构接收。在动态调节补偿结构中光信号转换为电信号，监控发射信号结构的发光功率，动态调节补偿通过发射信号结构的电流，使得发射信号结构发出的光功率始终恒定。从而消除了发射信号结构的发光功率对输出电压的影响，提高了光电传感器的精度稳定性。

光强功率跟踪探测，根据探测变化量，进行自动补偿。同时根据斜率大小的需要，可以辅助调节。其创新和解决的问题是，光电转换比较恒定，弥补了因为外加电源不稳和发射管功率衰减而引起的光电转换不稳定的问题；同时有辅助调节元件，可以根据不同精度、不同量程的需要，适时进行有目标性调节，使改传感器适用范围更广，一致性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型的立体结构示意图

图2为本实用新型的侧面剖视图；

图3为本实用新型提供的动态调节补偿板内的内部电路结构示意图；

图4为本实用新型的正面剖视图；

图5为光阑的结构示意图；

图中：

1壳体底座；2发射信号结构；201发射信号板；202红外发射管；3光阑；4光学水平仪；5接收信号结构；501接收信号板；502红外接收管；6动态调节补偿结构；601辅助探测器；602动态调节补偿板；6021电流放大电路；6022电流采样电路；6023反馈电路；6024电位器；6025电流调节电路；7盖板；8上挡块；9下挡块；10螺栓；11螺孔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决现有技术中存在的相关技术问题，本申请实施例提供了一种自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，旨在解决现有传感器测量不精准等问题，实现测量准确的效果，如图2所示的，具体包括壳体底座1、发射信号结构2、光阑3、光学水平仪4、接收信号结构5、动态调节补偿结构6和盖板7。壳体底座1的内部下边缘设有发射信号结构2，发射信号结构2包括发射信号板201和红外发射管202，红外发射管202位于发射信号板201的中央，当发射信号板201通电时，其上的红外发射管202发出红外光。壳体底座1的内部上边缘设有接收信号结构5，接收信号结构5包括接收信号板501和红外接收管502，红外接收管502设有两个，两个红外接收管502位于接收信号板501的两端，且两个红外接收管502以接收信号板501的中心线对称设置，红外接收管502用来接收红外发射管202发出的红外光。

如图4所示的，壳体底座1的内部设有光学水平仪4，且发射信号板201、光学水平仪4和接收信号板501的中心线与壳体底座1的中心线重合。光学水平仪4沿水平方向焊接于凹槽内，光学水平仪4设于发射信号板201与接收信号板501之间。光学水平仪4为带有气泡的玻璃管，且光学水平仪4的内壁为弧形形状。光学水平仪4用来测量被测量水平面的倾斜角度，当测量水平面处于水平状态时，光学水平仪4内的气泡位于中央；当测量水平面倾斜时，光学水平仪4内的气泡也随之倾斜。

充满液体的光学水平仪4等效于一个双凸透镜，当红外光通过时，会在这个透镜的焦点距离以内产生汇聚作用，在接收信号板501上形成局部强光区域；而当这个光学水平仪4内没有充满液体，存在气泡时，由于液体表面张力会形成弧形凹面，等效于一个凹透镜，当产生的红外光通过时，会产生发散作用，在接收信号板501上形成局部弱光区域。

通过合理安置接收信号板501上红外接收管502的位置，使得左右红外接收管502的光学中心恰好处于上述强光区域和弱光区域的中间位置。当这个光学传感器处于水平位置时，光学水平仪4的气泡处于居中位置时，信号接收板上左右两个红外接收管502上接收到的红外光强度相同，对应产生相同的光电流，经过运放电路转换后，输出居中的电压信号；而当这个光学传感器倾斜时，光学水平仪4的气泡位置发生偏移，进而导致强光区域和弱光区域响应的发生移动。信号接收板上左右两个红外接收管502上接收到的光强发生变化，导致响应先光电流也发生变化。经过运放电路转换以后，输出与光电流变化量对应的电压变化，这个电压变化的方向和大小，与光电传感器的倾斜方向和倾斜量相关。通过测量运放输出电压变化的方向和大小，就可以计算出光电传感器的倾斜方向和大小。

光学水平仪4的下端凹槽内嵌设有光阑3，如图5所示的，光阑3为中央带开孔的挡板。光阑3用来限制红外光的光线角度，使得红外发射管202发出的红外光只能在光阑3的开孔内穿出通过光学水平仪4，照射到红外接收管502的光敏面上。避免其它角度的光线在传感器内部表面产生反射，消除了光电传感器内部表面反射导致的干扰光对输出电压的影响，提高了光电传感器的精度稳定性。

如图2所示的，盖板7的内侧下端面上设有动态调节补偿结构6。动态调节补偿结构6包括辅助探测器601和动态调节补偿板602。盖板7的内侧面上设有辅助探测器601，且辅助探测器601设于光阑3与发射信号结构2之间，辅助探测器601与发射信号结构2光电转换信号连接。盖板7的内侧面上还设有动态调节补偿板602，且动态调节补偿板602的内部电路分别与辅助探测器601和发射信号结构2电信号连接。

如图3所示的，动态调节补偿板602内的内部电路至少包括电流放大电路6021、电流采样电路6022、反馈电路6023、电位器6024和电流调节电路6025，辅助探测器601的集电极接电源，辅助探测器601的基极接收红外发射管202发出的光信号，辅助探测器601的发射极与电流放大电路6021的输入端连接，电流放大电路6022的输出端与电流采样电路6022的输入端电连接，电流采样电路6022的第一输出端与反馈电路6023的输入端电连接，电流采样电路6022的第二输出端与电流调节电路6025的第一输入端电连接，反馈电路6023的输出端与电位器6024的第一端口电连接，电位器6024的第二端口接地，与电位器6024的第三端口与红外发射管202的阳极电连接，红外发射管202的阴极与电流调节电路6025的第二输入端电连接，电流调节电路6025的输出端接地，红外发射管202的阳极接电源。

红外发射管202接电后发出红外光。红外发射管202的发光光源一部分穿过光阑3的开孔，另一部分照射到侧面的辅助探测器601上，辅助探测器601受到照射以后，产生与照射光强度对应的光电流。这个光电流经过动态调节补偿板602，被其内的电流放大电路6021放大，并被电流采样电路6022采样。光电流采样以后送到反馈电路6023。反馈电路6023内设有基准信号，反馈电路6023比较这个光电流信号与基准信号的大小，然后根据两者之间的大小，通过电流调节电路6025去动态调节补偿通过红外发射管202的电流，使得红外发射管202发出的光功率始终恒定。从而消除了红外发射管202的发光功率对输出电压的影响，提高了光电传感器的精度稳定性。通过电位器6024调整反馈电路6023内的基准信号的大小，就可以调整红外发射管的发光功率大小。

光强功率跟踪探测，根据探测变化量，进行自动补偿。同时根据斜率大小的需要，可以辅助调节。其创新和解决的问题是，光电转换比较恒定，弥补了因为外加电源不稳和发射管功率衰减而引起的光电转换不稳定的问题；同时有辅助调节元件，可以根据不同精度、不同量程的需要，适时进行有目标性调节，使改传感器适用范围更广，一致性更高。

发射信号板201、接收信号板501和动态调节补偿板602上均连接有电导线，壳体底座1的侧边开设有引线孔，电导线从引线孔伸出壳体底座1。发射信号板201上的电导线连接动态调节补偿板602，动态调节补偿板602内的电导线伸出连接外部电源，为红外发射管202供电，使红外发射管202发出红外光；通过接收信号板501上的电导线使两个红外接收管502内的电流分别传导出去，从而通过测量运放输出电压变化的方向和大小，计算出光电传感器的倾斜方向和大小。

如图2所示的，盖板7的内侧面上还设有上挡块8和下挡块9，上挡块8设于盖板7的上端两侧，下挡块9设于盖板7的下端两侧。如图1所示的，壳体底座1上设有螺孔11，盖板7上对应设有螺栓10，盖板7通过螺栓10和螺孔11螺接在壳体底座1上。当盖板7盖合在壳体底座1上，通过上挡块8和下挡块9将盖板7卡合在壳体底座1内，拧动盖板7上的螺栓10，使螺栓10拧紧在壳体底座1上的螺孔11内，从而将盖板7拧紧盖合在壳体底座1内。

本实用新型实施例的使用过程如下：

将水平传感器的底端置于被测量水平面上，为发射信号板201供电，发射信号板201上的红外发射管202发出的红外光通过光学水平仪4以后，照射到接收信号板501上左右对称安装的两个红外接收管502上。左右两个红外接收管502受到红外光照射后产生与照射光强度对应的光电流，运放电路计算出两个红外接收管502对应光电流的差值后，将光电流的差值转换成电压输出，测量运放输出电压变化的方向和大小，从而计算出光电传感器的倾斜方向和大小。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，其特征在于，包括壳体底座(1)、发射信号结构(2)、光阑(3)、光学水平仪(4)、接收信号结构(5)、动态调节补偿结构(6)和盖板(7)，所述壳体底座(1)的内部下边缘设有所述发射信号结构(2)，所述壳体底座(1)的内部上边缘设有所述接收信号结构(5)，所述壳体底座(1)的内部还设有所述光阑(3)和光学水平仪(4)，且所述发射信号结构(2)、光阑(3)、光学水平仪(4)和接收信号结构(5)的中心线与所述壳体底座(1)的中心线重合，所述光阑(3)为中央带开孔的挡板，所述光阑(3)和光学水平仪(4)设于所述发射信号结构(2)与所述接收信号结构(5)之间，且所述光阑(3)设于所述光学水平仪(4)的下端，所述盖板(7)盖合在所述壳体底座(1)上，所述盖板(7)的内侧下端面上设有所述动态调节补偿结构(6)，且所述动态调节补偿结构(6)设于光阑(3)和所述发射信号结构(2)之间，所述动态调节补偿结构(6)与所述发射信号结构(2)信号连接。

2.如权利要求1所述的自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，其特征在于，所述动态调节补偿结构(6)包括辅助探测器(601)和动态调节补偿板(602)，所述盖板(7)的内侧面上设有所述辅助探测器(601)，且所述辅助探测器(601)设于所述光阑(3)与所述发射信号结构(2)之间，所述辅助探测器(601)与所述发射信号结构(2)光电转换信号连接，所述盖板(7)的内侧面上还设有所述动态调节补偿板(602)，且所述动态调节补偿板(602)的内部电路分别与所述辅助探测器(601)和所述发射信号结构(2)电信号连接。

3.如权利要求2所述的自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，其特征在于，所述发射信号结构(2)包括发射信号板(201)和红外发射管(202)，所述红外发射管(202)位于所述发射信号板(201)的中央。

4.如权利要求3所述的自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，其特征在于，所述动态调节补偿板(602)内的内部电路至少包括电流放大电路(6021)、电流采样电路(6022)、反馈电路(6023)、电位器(6024)和电流调节电路(6025)，所述辅助探测器(601)的集电极接电源，所述辅助探测器(601)的基极接收所述红外发射管(202)发出的光信号，所述辅助探测器(601)的发射极与所述电流放大电路(6021)的输入端连接，所述电流放大电路(6021)的输出端与所述电流采样电路(6022)的输入端电连接，所述电流采样电路(6022)的第一输出端与所述反馈电路(6023)的输入端电连接，所述电流采样电路(6022)的第二输出端与所述电流调节电路(6025)的第一输入端电连接，所述反馈电路(6023)的输出端与所述电位器(6024)的第一端口电连接，所述电位器(6024)的第二端口接地，与所述电位器(6024)的第三端口与所述红外发射管(202)的阳极电连接，所述红外发射管(202)的阴极与所述电流调节电路(6025)的第二输入端电连接，所述电流调节电路(6025)的输出端接地，所述红外发射管(202)的阳极接电源。

5.如权利要求1所述的自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，其特征在于，还包括上挡块(8)和下挡块(9)，所述盖板(7)的内侧面上还设有所述上挡块(8)和下挡块(9)，所述上挡块(8)设于所述盖板(7)的上端两侧，所述下挡块(9)设于所述盖板(7)的下端两侧，所述上挡块(8)卡在所述发射信号结构(2)的下端，所述下挡块(9)卡在所述接收信号结构(5)的上端。

6.如权利要求1所述的自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，其特征在于，所述接收信号结构(5)包括接收信号板(501)和红外接收管(502)，所述红外接收管(502)设有两个，两个所述红外接收管(502)位于所述接收信号板(501)的两端，且两个所述红外接收管(502)以所述接收信号板(501)的中心线对称设置。

7.如权利要求1所述的自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，其特征在于，还包括螺栓(10)和螺孔(11)，所述壳体底座(1)上设有所述螺孔(11)，所述盖板(7)上对应设有所述螺栓(10)，所述盖板(7)通过所述螺栓(10)和螺孔(11)螺接在所述壳体底座(1)上。

8.如权利要求1所述的自动探测、自动补偿、按需调节性光电水平传感器，其特征在于，所述光学水平仪(4)为带有气泡的玻璃管。

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