CN86202257U

CN86202257U - 小泡电容式电子水平仪

Info

Publication number: CN86202257U
Application number: CN 86202257
Authority: CN
Inventors: 刘瑞复
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1987-07-01

Abstract

本实用新型是一种用于测量物体水平位置的测量仪器，包括水泡式传感器和测量线路。传感器采用铜箔电极贴在玻璃管的外壁，并对称设置在水泡两端，组成两个电容器，形成差动工作原理，克服了外界环境对水泡温度的影响，提高了测量精度和灵敏度。测量线路采用中规模集成电路，线路简单，工作可靠。和传感器互相配合，使本仪器具有成本低，高灵敏度，可靠性强，适于高温低温条件，用途广泛等优点。

Description

本实用新型属于测量仪器，特别是用于测量物体水平位置的电子水平仪。

我国使用的现有电子水平仪，是由本发明人于1963年提出并生产了20余年，其结构特点为，水泡式传感器玻璃管内用白金做电极，构成可变电阻，电阻变化与传感器倾斜角度成正比。由于白金是贵重金属，不仅价钱昂贵，而且来源不足，甚至无来源，致使该仪器制造成本高，年产量少。电子线路采用交流电桥，相敏检测器等，集成度和可靠性差，已不能满足当前国家工业的发展和宇航，电子计算机等先进技术的要求。

美国专利4，377，912 3／1983《Apparatus for sensing and／or measuring change in inclinatio－ns》Inventor；Armik A，Hakbver dian 1153 Janis Way，San Jose Calif 95125。记载了一种水泡式电子水平仪，用金属箔做电极，但结构上有两个缺点。其一，水泡式传感器采用非对称电极，这样当传感器中的气泡随外界温度变化，例如温度升高或降低会增大或缩小，直接影响测量精度，造成适用范围小，使用条件高。其二，电子线路中，传感器是测量线路中的一部分，当晶体管老化和电源波动等不稳定因素发生时也会直接影响测量精度。

针对上述问题，本发明设计了一种非金箔电极水泡式传感器和改进的测量线路组成的电子水平仪，使仪器具有成本低，高灵敏度，可靠性强，适于高温、低温条件，用途广泛等优点。

本发明内容是水泡电容式电子水平仪，包括水泡式传感器和测量线路。水泡式传感器采用铜箔或真空镀膜电极，贴在密封玻璃管的外壁。管上方为两片尺寸相同并对称分布在水泡两端的电极板，管下方为两片（或一片）电极板，上片电极和下片电极之间留有一定空隙，组成两个电容器。当传感器位于水准位置时，气泡居中，两电容C₁等于C₂，当外界温度变化使气泡尺寸增大或缩小时，对两电容器的影响是一致的。气泡增大时，C₁－△C₁，C₂－△C₂，气泡减少时，C₁＋△C₁，C₂＋△C₂，因为△C₁＝△C₂，所以，克服了外界环境对气泡温度的影响，提高了精量精度。当水泡式传感器与基准面的倾斜角度发生变化，气泡移动方向使C₁－△C₁，另一方面电容C₂＋△C₂，由于玻璃管内壁圆弧对称，所以 △C₁＝△C₂，形成差动工作原理，使灵敏度提高一倍。

为了提高测量线路的可靠性和测量精度，本发明取消了原有测量线路的交流电桥和相敏检测器，选用两个型号特性均相同的振荡电路组成振荡器，选用一块双单稳电路组成频差检测器。使传感器的电容器做为振荡器的振荡参数，振荡电路的老化和温度漂移特性一致，受电源电压的影响也一致，从而提高了测试精度和稳定性。

本实用新型最佳实施可结合附图来说明。

图1是水泡电容式传感器结构图。

图2是测量线路电气原理图。

水泡式传感器的结构如图1所示；密封玻璃管（3），内装介电常数较大的碘化电解液（4），玻璃管外壁贴有两组4片长短尺寸相同的铜箔电极，管上方为两片对称分布在水泡（5）两端的电极（1）（2），管下方为两片对称于管上方两片电极（1′）（2′），上下片电极之间留有一定空隙（6），构成两个电容器，每片电极上接有一根导线，与测量线路的振荡器中接点（11）相接。

测量线路的结构如图2所示；振荡器（7）由两个型号特性相同的BH555电路组成，频差检测器（8）由J210双单稳电路组成。低通滤波器（9）和放大器（10）由两个1／2F124运算放大器组成。

本仪器测量原理是；当水泡式传感器与基准面发生倾斜时，气泡向倾斜角α方向移动，两个电容器C₁与C₂值不相等，故振荡频率f₁与f₂也不相同，产生频率差，经过频差检测器，将频率变化信号变成电压频率信号，再经过低通滤波器和放大输出至数字表头（12）显示。

本仪器制造工艺简单，成本低，测量灵敏度、精度高，适于高低温条件，不仅可用于堤坝、桥梁、公路、高层建筑、各种平台的基准水平位置的建立和监控，也可用于航空、航海、天文、高射炮调角度及地震预报等一系列工程地质的测量。

Claims

1、一种水泡电容式电子水平仪，包括水泡式传感器和测量线路，水泡式传感器具有一个密封玻璃管(3)，管内装有电解液(4)且留有稀薄的气泡(5)，其特征是，水泡式传感器玻璃管(3)的外壁贴有电极，管上面为两片尺寸相同并对称分布在水泡(5)两端的电极板(1)，(2)，管下面为两片(或一片)电极板(1)，(2)，上片电极与下片电极之间留有一定空隙(6)，组成两个电容器。

2、按照权利要求1所述的水泡电容式电子水平仪，其特征是，水泡式传感器的电极可采用铜箔电极或真空镀膜电极。

3、按照权利要求1，2所述的水泡电容式电子水平仪，其特征是，测量线路由两个型号特性相同的振荡电路构成的振荡器（7），一块双单稳电路构成的频差检测器（8），低通滤波器（9）及放大器（10）组成。