专利名称：用于标定机械形变量的高精度微位移量检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械微位移检测装置及其测量方法，特别是涉及一种 用于为特种微位移传感器标定机械微形变量的高精度微位移量检测装置及其测 量方法。
背景技术：
标定机械形变量的专门检测装置，到目前为止，还未有专门的技术标准和
口
广口n o
1、 应用及性能
对该高精度微位移量检测装置设计实用新型的目的是为了给专用微位移传
感器的一个重要技术参数灵敏度的机械输入位移量提供一种标定机械应力形 变量的标定装置及其测量方法。
2、 测量机械位移量的传统方法是"应力位移量"检测法 传统的电阻应变片式"应力形变位移量"检测方法是一种利用电阻应变片传
感器粘贴在具有标准截面积和标准应力长度基准金属体上，是专门用来测量钢 体在受到弹性应力时所发生应变位移量的方法及装置。由于被检测物体受到外 力的作用，将产生相应的形变，"应力形变位移量"检测装置就可以间接地测量出 外力作用在钢构弹性应力的大小。
传统的"电阻应变片式应力形变微位移量检测装置"的测量原理为这种方 法的重要部分是接受(拉伸)标准应力模块，这个接受(拉伸)标准应力模块 是由一个基准测量组件和一个被检测组件所组成，被检测组件是检测的目标， 基准测量组件是检测参考的基准。采用基准测量组件的金属衬底与被检测组件 的金属衬底平行并接的安装方法，固定在一个可以产生(拉伸)标准应力基座 的上面，这个标准的(拉伸)应力。其中基准测量组件部分的功能在标准单 位截面积和长度的基准金属体衬底上面安装上电阻应变片式应力传感器以及相 应的电路，由于安装在基准测量部分金属衬底的(拉伸)杨氏模量的条件已知， 当被检测物体部分的金属衬底受到1/2 (拉伸)标准外力的作用的同时，基准部 分金属衬底也受到1/2 (拉伸)标准外力的作用，其中被检测机械金属衬底的 单位截面积和单位长度的应力必将导致机械金属衬底发生相应的伸縮形变量。 上面的应变片电阻导体的电阻率一定时，其电阻值与电阻导体的长度成正比， 与截面积成反比，由于该电阻应变传感器用一定的电路形式连接后，被牢固紧 密地粘贴在基准金属衬底的测量表面。在(拉伸)标准外力的作用下，这个被 牢固紧密粘贴的电阻应变传感器随着1/2 (拉伸)标准外力的作用大�。不岱� 生相应的微机械几何形变，或拉长变细，或短縮变粗，在外电路的配合下，产 生相应模拟变化的电压输出。根据(拉伸)杨氏模量对应的电阻应变片式应力 传感器输出电压的物理关系，就可以间接地测量出，其被检测物体金属衬底在 (拉伸)标准外力的作用下，其弹性应力形变位移量的大小。传统装置从它的诞生到现在的发展，己有近三十多年的历史，在理想的环 境条件下，基准部分呈现出良好的输出的外特性，因而应变片型基准部分在一 些领域中被应用。由于基准部分是由应变片型传感器材料采用的是半导体材料， 其基本物理特性，弱点如下
基准测量组件部分的电阻应变片式传感器的核心部分为半导体的硅合成 材料所制，对其温度有较高的灵敏度，因此不适合在温度变化跨度较大的场合 使用。
*基准测量组件部分的电阻应变片传感器为半导体材料合成所制，其机械 伸縮寿命是很有限的，在连续动态的工况下工作寿命不大与半年，精度变化较 大。即使基准部分与被检测部分的所使用的金属材料批号相同，也会导致测量 结果精度的不高。
*由于基准测量组件部分与被检测组件部分的所使用的金属衬底材料批号 的差距，导致材料实际的(拉伸)杨氏模量的不同，所由装置产生的应力，导 致基准部分与被检测部分的形变量将发生无法规避的误差，这种误差在系统处 理上面也是比较麻烦的，导致测试数据的可靠性偏弱。
*基准测量组件部分与被检测组件部分所使用的金属体都对系统应力产生分 力的影响，导致系统应力的加大，又导致加大的应力对系统机械的影响，导致 其系统机械应变相应的形变量也将发生无法规避的误差，其测量精度性下降。 发明内容
本实用新型由于没有基准测量组件部分的金属衬底对装置系统机械应力的 阻尼，以及无分力的影响，使得系统机械产生的绝对微位移就可以直接被标定， 从而大大的提高了对机械绝对微位移量标定的精度。
实用新型目的是这样实现的高精度微位移量检测装置是由电气分析部分 和机械分析部分所组成。
1、电气分析部分包括I为电气机壳；P为220V/50HZ交流电源，作为M 部分的输入与M相连，向系统提供电能；M为机内电源整流稳压器，其功能是 将P提供的交流电能转换为稳定的直流电能，作为直流电压输入与整个电气分 析系统的J相位甄别器、K高频振荡器、X模数转换器、W逻辑处理器、N微 位移量显示器、SL电感式微位移传感器的各个部分相接，以提供稳定直流电源， 保证各个部分在正常工作时所需消耗的能量；SL为电感式微位移传感器，其功 能是将机械分析部分所产生的机械微位移量转换为电变化量并作为SL的输出， 又作为J部分的输入与J部分连接;Sl为电感式微位移传感器SL中的探测触铁， 直接与机械分析部分的微位移基座接触，当受到微位移F的挤压时，探测触铁 Sl将在SL电感式微位移传感器中产生位移，改变电感式微位移传感器SL对高 频信号的响应，使得SL传感器的输出响应S1在微位移变化的响应，作为J的 输入与J相连；J为相位甄别器，将SL所响应频率量转换为电压变换量，与K 相连；K为高频振荡器，为SL传感器提供必要工作条件，与X相连；X为模数 转换器，将SL响应模拟电压量转换为数字量，作为W的输入与W相连；W为 逻辑处理器，进行对数字信号进行预处理，与N连接，N为微位移量显示器，作为分析结果终端，显示其微位移的量化值。
2、机械分析部分包括该部分是由机械底座部、高倍率减速器和微位移产 生部等三大部分所组成。E为机械底座，机械分析部分的各个部分全部安装在其
上面，采用高硬度钢材所制，有其很好材料的稳定性；el和e2为机械底座脚， 可以小量范围内进行高低调整，很好的保证了机械分析部分的水平和平稳；C 为参照滑动座基，由三个固定螺栓紧固在E的机械底座上，为A和B两部分提 供了稳定、准确、可靠的固定平台，从而构成机械底座部分。A为基准参考座 基，是被检测传感器Sn的参考端固定的位置，能够可靠的安装固定在参照滑动 座基C上，同机械底座部分保持很好的基准参考性；B为微位移滑动座基，被 安装固定在D上，使得滑轨的基准与D保持很好一致性；D为滑轨固定座基， 被很好的固定在参照滑动座基C上；E为(SL电感式微位移传感器)的固定座 基，与D紧密固定；Sl为电感式微位移传感器SL中的探测触铁，直接与机械 分析部分所产生的微位移接触，当探测触铁Sl受到微位移F的挤压时，将在 SL电感式微位移传感器中产生位移；F为采样座基，与SL电感式微位移传感器 中的探测触铁S1相接触；G为同芯联结器，用于固定连接高倍率减速器的连接，
其中gl和g2为同芯联结器的固定螺栓，从而构成微位移产生的组部件；高倍
率减速器JS中的hl为摇把盘，h2为蜗轮蜗杆，h3为一次减速齿轮、h4为二次 减速齿轮，从而组成JS高倍率减速器的组部件。Snl为被测的特种微位移传感 器，Sa-l和Sb-l为被测特种微位移传感器Snl的检测端，al和bl为被检测特 种微位移传感器Snl的固定螺栓。
3、 一种产生机械微位移变化量的检测方法，其特征在与首先旋转调整 本装置的高倍率减速器JS中的摇把盘hl，将微位移滑动座基B调整到微位移的 中心位置。下面再将为待被测量的特种微位移传感器Snl，从上而下的安放在本 装置的基准参考座基A和微位移滑动座基B的上面，再用紧固螺栓al和bl将 特种微位移传感器Snl紧密平稳固定在基准参考座基A和微位移滑动座基B的 上面。再下面将电感式微位移传感器SL正确的固定安装在机械底座E后，再将 电感式微位移传感器SL中的探测触铁Sl调整与采样座基F相接，打开电气分 析部分的电源开关，使其整个系统完全进入稳定的工作状态。
机械分析系统对基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生i」L的线性 微位移量的产生过程是这样实现的测量开始时，用适当力来摇动旋转高倍率 减速器JS中的摇把盘hl,此时摇把盘hl旋转带动蜗轮蜗杆h2，又依次带动一 次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，将大范围旋转变换的机械角位移量通过高倍 率减速器JS转换为可以使得微位移滑动座基B、采样座基F、同芯联结器G和 相关连接杆产生直线运动的机械微位移量士」L。
当外力作用于高倍率减速器JS中的摇把盘hl时，JS中的摇把盘hl可以产 生顺时针旋转变化或逆时针旋转的变化量±」0的角位移量，摇把盘hl最大变 化范围一n2ji<」Omax<+n2之间，这个±」0>变化量通过蜗轮蜗杆h2带动 一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，作用在相连F、 G两端的滑轨上，并传递 给微位移滑动座基B，使得微位移滑动座基B发生i」L的微位移量，这个最大微位移量一1000^im〈ZlLmax〈 + 1000^im。由于基准参考座基A和基座C紧密 固定在固定座基E上，而没有微位移发生，使得这个旋转的角位移量变化量士」① 转换为微位移量i」L，通过基准参考座基A和微位移滑动座基B作用在特种微 位移传感器Snl的采样两端，基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生i」L 的线性微位移量作为特种微位移传感器Snl的机械输入量。
电气分析系统对基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生士」L的线性 微位移量的测量过程
在测量开始时，摇动旋转高倍率减速器JS中的摇把盘hl，摇把盘hl旋转 逐次带动蜗轮蜗杆h2、 一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，将机械角位移量 通过高倍率减速器JS使得微位移滑动座基B、采样座基F、同芯联结器G和相 关连接杆产生直线机械微位移量。采样座基F与滑轨连杆部分固定在一起，电 感式微位移传感器SL安装在固定座基E上，电感式微位移传感器SL的探测触 铁Sl调整到与采样座基F适当相触。当基准参考座基A与微位移滑动座基B 之间发生士」L的线性微位移量时，在高倍率减速器JS的驱动下，也就使得座基 F压迫电感式微位移传感器SL的探测触铁Sl在内压弹簧的反作用下发生相应 ±」L的线性微位移变化量。探测触铁Sl是电感式微位移传感器SL中的重要组 成部分，它是电感式微位移传感器SL中电感线圈中的磁芯，这个磁芯就是探测 触铁S1。电感式微位移传感器SL被固定在固定座基E上，因此SL中电感线圈 也被定位，当磁芯的探测触铁Sl发生士」L的线性微位移变化量时，电感式微 位移传感器SL中的电感也发生线性士」h (电感变化量)的响应变化。这个电感 式微位移传感器SL中的电感通过一定电气连接方式与电气分析系统的相位甄别 器J和高频振荡器K部分相连，完成将磁芯的探测触铁Sl发生士」L的线性微 位移变化量时，转换成SL中的电感发生线性土」h电感量的变化，再发生为士Z1U 的模拟电压的变化量，并作为模数转换器X的输入，模数转换器X的功能是完 成将士」U的模拟电压量转换为数字信息量土JD，通过逻辑处理器W，进行数 字信号逻辑分析处理，最后在微位移量显示器N上显示出来。从而完成微位移 量士」L的产生、±」U的模拟电压量对数字信息量士」D的转换和终端的分析结 果的显示。
本实用新型的优点在于1、该装置可以直接产生高精度机械线性微位移的 变化量，无需采用机械(拉伸)杨氏模量的计算方法间接算出机械线性微位移 的变化量。2、该装置对所产生机械线性微位移变化量的监测采样是采用高精度 的电感式微位移传感器进行检测，对微位移检测方向有着非常强的位移矢量的 感应；3、灵敏度高与电阻式应力基准参考方式相比的测量精度相比，可对测 量精度提高大于一个数量的等级；4、响应速度快由于采样敏感部分质量较�。� 频率响应速度快；5、工作寿命长连续工作寿命不小于一年；6、环境兼容好: 有很强的抗干扰能力，有很好的电磁兼容性；8、自功耗低自身发热影响极�。� 9、结构简单便与安装调试和维修。
图1:高精度微位移量检测装置概要示意图；图2:高精度微位移量检测装置详细说明示意图；具体实施方式实施例
实施结构用于标定机械形变量的高精度微位移量检测装置的基本设计思 想如图1和图2所示，图中高精度微位移量检测装置是由电气分析部分和机械 分析部分所组成。
1、 电气分析部分包括I为电气机壳；P为220V/50HZ交流电源，作为M 部分的输入与M相连，向系统提供电能；M为机内电源整流稳压器，其功能是 将P提供的交流电能转换为稳定的直流电能，作为直流电压输入，与整个电气 分析系统的J相位甄别器、K高频振荡器、X模数转换器、W逻辑处理器、N 微位移量显示器、SL电感式微位移传感器的各个部分相连，以提供稳定直流电 源，保证各个部分在正常工作时所需消耗的能量；SL为电感式微位移传感器， 其功能是将机械分析部分所产生的微位移量转换为电量作为SL的输出，又作为 J部分的输入，与J部分连接；S1为SL为电感式微位移传感器中的探测触铁， 直接与机械分析部分所产生的微位移接触，当探测触铁Sl受到微位移F的挤压 时，将在SL电感式微位移传感器中产生位移，改变对高频的响应，使得SL传 感器的输出响应S1在微位移变化的响应，作为J的输入与J相连；J为相位甄 别器，将SL所响应频率量转换为电压变换量，与K相连；K为高频振荡器，为 SL传感器提供必要工作条件，与X相连；X为模数转换器，将SL响应模拟电 压量转换为数字量，作为W的输入与W相连；W为逻辑处理器，进行对数字 信号进行预处理，与N连接，N为微位移量显示器，作为分析结果终端，显示 其微位移的量化值。
2、 机械分析部分包括该部分是由机械底座部、高倍率减速器和微位移产
生部等三大部分所组成。E为机械底座，机械分析部分的各个部分全部安装在其 上面，采用高硬度钢所制，有其很好材料的稳定性；el和e2为机械底座脚，可 以小量范围内进行高低调整，可以很好的保证机械分析部分的水平和平稳度；C 为参照滑动座基，由三个固定螺栓紧固在E的机械底座上，为A和B部分提供 了稳定、准确、可靠的固定平台，从而构成机械底座部分。A为基准参考座基， 是被检测传感器Sn的参考端固定的位置，能够可靠的安装固定在参照滑动座基 C上，同机械底座部分保持很好的基准参考性；B为微位移滑动座基，被安装固 定在D上，使得滑轨的基准与D保持很好一致性；D为滑轨固定座基，被很好 的固定在参照滑动座基C上；E为(SL电感式微位移传感器)的固定座基，与 D紧密固定；Sl为电感式微位移传感器SL中的探测触铁，直接与机械分析部 分所产生的微位移接触，当探测触铁Sl受到微位移F的挤压时，将在SL电感 式微位移传感器中产生位移；F为采样座基，与SL电感式微位移传感器中的探 测触铁S1相接触；G为同芯联结器，用于固定连接高倍率减速器的连接，其中 gl和g2为同芯联结器的固定螺栓，从而构成微位移产生部；高倍率减速器JS 中的hl为摇把盘，h2为蜗轮蜗杆，h3为一次减速齿轮、h4为二次减速齿轮， 从而组成JS高倍率减速器。Snl为被测的特种微位移传感器，Sa-l和Sb-l为被测特种微位移传感器Snl的检测端，al和bl为被检测特种微位移传感器Snl 的固定螺栓。
3、 一种产生机械微位移变化量的检测方法，其特征在于旋转调整本装置
的高倍率减速器JS中的摇把盘hl，将微位移滑动座基B调整到微位移的中心位 置。再将为被测的特种微位移传感器Snl，从上而下的安放在本装置的基准参考 座基A和微位移滑动座基B的上面，用紧固螺栓al和bl将特种微位移传感器 Snl紧密固定在基准参考座基A和微位移滑动座基B的上面。将电感式微位移 传感器SL正确的安装在机械底座E后，再将电感式微位移传感器SL中的探测 触铁S1调整与采样座基F相触，打开电气分析部分的电源开关，使其整个系统 完全进入稳定的工作状态。
对与机械分析系统对基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生±」L的 线性微位移量的产生过程测量开始时，用适当力来摇动旋转高倍率减速器JS 中的摇把盘hl，此时摇把盘hl旋转带动蜗轮蜗杆h2，又依次带动一次减速齿 轮h3和二次减速齿轮h4，将大范围旋转变换的机械角位移量通过高倍率减速器 JS转换为并使得微位移滑动座基B、采样座基F、同芯联结器G和相关连接杆 产生直线运动的机械微位移量。
当外旋转力作用于高倍率减速器JS中的摇把盘hl时，JS中的摇把盘hl可 以顺时针旋转变化或逆时针旋转的变化量士J①的角位移量，这个变化量±」0 通过蜗轮蜗杆h2带动一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，作用在相连F、 G 两端的滑轨上，并传递给微位移滑动座基B，使得微位移滑动座基B发生土」L 的微位移量，由于基准参考座基A和基座C紧密固定在固定座基E上，而没有 微位移发生，使得这个旋转的变化量iJO的角位移量转换为微位移量士z1L，通 过基准参考座基A和微位移滑动座基B作用在特种微位移传感器Snl的采样两 端，基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生士」L的线性微位移量作为特 种微位移传感器Snl的机械输入量。
对与电气分析系统对基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生i」L的 线性微位移量的测量过程
在测量开始时，摇动旋转高倍率减速器JS中的摇把盘hl，摇把盘hl旋转 逐次带动蜗轮蜗杆h2、 一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，将机械角位移量 通过高倍率减速器JS使得微位移滑动座基B、采样座基F、同芯联结器G和相 关连接杆产生直线机械微位移量。采样座基F与滑轨连杆部分固定在一起，电 感式微位移传感器SL安装在固定座基E上，电感式微位移传感器SL的探测触 铁Sl调整到与采样座基F适当相触。当基准参考座基A与微位移滑动座基B 之间发生士」L的线性微位移量时，在高倍率减速器JS的驱动下，也就使得座基 F压迫电感式微位移传感器SL的探测触铁Sl发生i』L的线性微位移变化量。 探测触铁Sl是电感式微位移传感器SL中的重要组成部分，是电感式微位移传 感器SL中电感线圈中的磁芯，这个磁芯也就是探测触铁Sl。电感式微位移传 感器SL被固定在固定座基E上，因此SL中电感线圈也被定位，当磁芯的探测 触铁Sl发生士」L的线性微位移变化量时，电感式微位移传感器SL中的电感也发生i」h的变化。这个电感式微位移传感器SL中的电感通过一定电气连接方 式与电气分析系统的相位甄别器J和高频振荡器K部分相连，完成将磁芯的探
测触铁S1发生士Z1L的线性微位移变化量时，转换成士」U的模拟电压量，作为 模数转换器X的输入，模数转换器X完成将± JU的模拟电压量转换为数字信 息量i」D，在通过逻辑处理器W，进行数字信号逻辑分析处理，最后在微位移 量显示器N上显示出来。从而完成整个微位移量士」L的产生、土」U的模拟电 压量对数字信息量土」D的转换和终端的分析结果的显示。 设本装置有三种工作状态。
状态1:(状态1定义为无微位移状态，既- ±」L=0 )使外力旋转调节本 装置的高倍率减速器JS中的摇把盘hl，将微位移滑动座基B调整到微位移的中 心位置。再将为被测的特种微位移传感器Snl，平稳安装在本装置的基准参考座 基A和微位移滑动座基B的上面，由紧固螺栓将其紧密固定。电感式微位移传 感器SL被正确稳固的安装在机械底座E后，再将电感式微位移传感器SL中的 探测触铁S1调整与釆样座基F相触，打开电气分析部分的电源开关，使其整个 系统完全进入稳定的工作状态，并把电气分析部分调整到零微位移的初始状态。 未旋转高倍率减速器JS中的摇把盘hl，此时的摇把盘hl的旋转角位移量为 土」0=0 (角位移量为零)，因此对与机械分析系统的基准参考座基A与微位移 滑动座基B之间也没有发生微位移量，此时的线性微位移量i」L-0。探测触铁 S1是电感式微位移传感器SL中的重要部分，是SL中电感线圈中的磁芯，这个 磁芯也就是探测触铁S1。电感式微位移传感器SL被固定在固定座基E上，因 此SL中电感线圈也被定位，当磁芯的探测触铁Sl未发生线性微位移变化量(即 土」I^O时)，电感式微位移传感器SL中的电感也未发生的变化(即±」h=0)。 这个电感式微位移传感器SL中的电感通过一定电气连接方式与电气分析系统的 相位甄别器J和高频振荡器K部分相连，完成将磁芯的探测触铁Sl未发生线性 微位移变化量时(即士ZI^O时)，并转换成±』1>0的模拟电压量，作为模数转 换器X的输入，模数转换器X完成将士」U模拟电压变化量转换为数字信息变 化量±」0=0，在通过逻辑处理器W，进行数字信号的逻辑分析的比较处理，最 终在微位移量显示器N上显示出来。从而完成整个微位移量土z11^0的产生、 ±JU=0的模拟电压量对数字信息量±」0=0的转换和终端对无微位移的分析结 果的显示。
状态2:(状态2定义为拉伸位移变化为正微位移状态，既+』L=0 )测 量开始时，用适当力来摇动旋转高倍率减速器JS中的摇把盘hl，此时摇把盘 hl旋转带动蜗轮蜗杆h2，又依次带动一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，将 大范围旋转变换的机械角位移量通过高倍率减速器JS转换为并使得微位移滑动 座基B、采样座基F、同芯联结器G和相关连接杆产生直线运动的机械正微位 移量。当外旋转力作用于高倍率减速器JS中的摇把盘hl时，JS中的摇把盘hl 顺时针旋转，摇把盘hl的旋转角位移量为I』①I =+」0 (角位移量大与零)， 通过蜗轮蜗杆h2带动一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，作用在相连F、 G 两端的滑轨上，并传递给微位移滑动座基B，由于基准参考座基A和基座C被紧密固定在固定座基E上，而没有微位移发生，使得微位移滑动座基B与基准
参考座基A有逐渐离开的趋势，此时开始逐渐发生+」L微位移量的变化，因此 对与机械分析系统的基准参考座基A与微位移滑动座基B之间也发生拉伸方向 的微位移的变化量，此时的线性微位移量I」L I ^+』L定义为正微位移工作状 态。通过基准参考座基A和微位移滑动座基B作用在特种微位移传感器Snl的 采样两端，基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生I」L I =+」L的线 性微位移量作为特种微位移传感器Snl的机械拉伸微位移的输入量。对与加到 特种微位移传感器Snl的机械拉伸微位移输入量的量化值得定义是由电气分析 系统来进行电化信号处理。对与电气分析系统对基准参考座基A与微位移滑动 座基B之间发生I I =+的线性微位移量的测量过程在测量开始时，摇 动旋转高倍率减速器JS中的摇把盘hi ，摇把盘hi旋转逐次带动蜗轮蜗杆h2、 一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，将机械角位移量通过高倍率减速器JS使 得微位移滑动座基B、采样座基F、同芯联结器G和相关连接杆产生直线机械 微位移量。采样座基F与滑轨连杆部分固定在一起，电感式微位移传感器SL安 装在固定座基E上，电感式微位移传感器SL的探测触铁SI调整到与采样座基 F适当相触。当基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生+」L的线性微位 移量时，在高倍率减速器JS的驱动下，也就使得座基F压迫电感式微位移传感 器SL的探测触铁SI发生I」L I =+」L的线性微位移变化量。探测触铁SI是 电感式微位移传感器SL中的重要组成部分，是电感式微位移传感器SL中电感 线圈中的磁芯，这个磁芯也就是探测触铁Sl。电感式微位移传感器SL被固定 在固定座基E上，因此SL中电感线圈也被定位，当磁芯的探测触铁SI发生I zIL 1 =+」L的线性微位移变化量时，电感式微位移传感器SL中的电感也发生 +」h的变化。这个电感式微位移传感器SL中的电感通过一定电气连接方式与 电气分析系统的相位甄别器J和高频振荡器K部分相连，完成将磁芯的探测触 铁SI发生I」L I =+」L的线性微位移变化量时，转换成+」U的模拟电压量， 作为模数转换器X的输入，模数转换器X完成将+ZlU的模拟电压量转换为数 字信息量+JD，在通过逻辑处理器W，进行数字信号逻辑分析处理，最后在微 位移量显示器N上显示出来。从而完成整个微位移量I I =+」L的产生、 +」_U的模拟电压量对数字信息量+」D的转换和终端对正微位移的分析结果的 显示。
状态3:(状态3定义为縮短位移变化为负微位移状态，既—」L=0)测
量开始时，用适当力来摇动旋转高倍率减速器JS中的摇把盘hl，此时摇把盘 hi旋转带动蜗轮蜗杆h2，又依次带动一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，将 大范围旋转变换的机械角位移量通过高倍率减速器JS转换为并使得微位移滑动 座基B、采样座基F、同芯联结器G和相关连接杆产生直线运动的机械正微位 移量。当外旋转力作用于高倍率减速器JS中的摇把盘hl时，JS中的摇把盘hl 顺时针旋转，摇把盘hl的旋转角位移量为I」0 I =-」0> (角位移量大与零)， 通过蜗轮蜗杆h2带动一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，作用在相连F、 G 两端的滑轨上，并传递给微位移滑动座基B，由于基准参考座基A和基座C被紧密固定在固定座基E上，而没有微位移发生，使得微位移滑动座基B与基准 参考座基A有逐渐离开的趋势，此时开始逐渐发生-」L微位移量的变化，因此
对与机械分析系统的基准参考座基A与微位移滑动座基B之间也发生拉伸方向 的微位移的变化量，此时的线性微位移量I JL I =—」L定义为正微位移工作 状态。通过基准参考座基A和微位移滑动座基B作用在特种微位移传感器Snl 的采样两端，基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生I」L I =一」乙的 线性微位移量作为特种微位移传感器Snl的机械拉伸微位移的输入量。对与加 到特种微位移传感器Snl的机械拉伸微位移输入量的量化值得定义是由电气分 析系统来进行电化信号处理。对与电气分析系统对基准参考座基A与微位移滑 动座基B之间发生I 1 =—」L的线性微位移量的测量过程在测量开始时， 摇动旋转高倍率减速器JS中的摇把盘hl，摇把盘hi旋转逐次带动蜗轮蜗杆h2、 一次减速齿轮h3和二次减速齿轮h4，将机械角位移量通过高倍率减速器JS使 得微位移滑动座基B、采样座基F、同芯联结器G和相关连接杆产生直线机械 微位移量。采样座基F与滑轨连杆部分固定在一起，电感式微位移传感器SL安 装在固定座基E上，电感式微位移传感器SL的探测触铁SI调整到与采样座基 F适当相触。当基准参考座基A与微位移滑动座基B之间发生一 」L的线性微 位移量时，在高倍率减速器JS的驱动下，也就使得座基F压迫电感式微位移传 感器SL的探测触铁SI发生I」L I =一」L的线性微位移变化量。探测触铁SI 是电感式微位移传感器SL中的重要组成部分，是电感式微位移传感器SL中电 感线圈中的磁芯，这个磁芯也就是探测触铁Sl。电感式微位移传感器SL被固 定在固定座基E上，因此SL中电感线圈也被定位，当磁芯的探测触铁SI发生I 」L I =—」L的线性微位移变化量时，电感式微位移传感器SL中的电感也发生 一」h的变化。这个电感式微位移传感器SL中的电感通过一定电气连接方式与 电气分析系统的相位甄别器J和高频振荡器K部分相连，完成将磁芯的探测触 铁S1发生I」L I 二一」L的线性微位移变化量时，转换成一」U的模拟电压量， 作为模数转换器X的输入，模数转换器X完成将一 」U的模拟电压量转换为数 字信息量—JD，在通过逻辑处理器W，进行数字信号逻辑分析处理，最后在微 位移量显示器N上显示出来。从而完成整个微位移量I」L I =—」L的产生、 一」U的模拟电压量对数字信息量一」D的转换和终端对负微位移的分析结果 的显示。
用于高精度微位移量检测装置的原理结构框图如图2所示，是由机械分析 部分和电气分析部分所组成。
机械分析部分的组成该部分是由机械底座部、高倍率减速器和微位移产 生部等三大部分所组成。E为机械底座，机械的各个部分全部安装在其上面；el 和e2为机械底座脚；C为参照滑动座基，E为机械底座；A为基准参考座基；B 为微位移滑动座基；D为滑轨固定座基；E为固定座基；Sl为电感式微位移传 感器SL中的探测触铁；F为采样座基，与SL电感式微位移传感器中的探测触
铁S1相接触；G为同芯联结器；其中gl和g2为同芯联结器的固定螺栓；高倍
率减速器JS中的hl为摇把盘，h2为蜗轮蜗杆，h3为一次减速齿轮、h4为二次减速齿轮，从而组成JS高倍率减速器。Sa-l和Sb-l为被测特种微位移传感器 Snl的检测端，al和bl为被检测特种微位移传感器Snl的固定螺栓。
电气分析部分的组成I为电气机壳；P为220V/50HZ交流电源；M为机内
电源整流稳压器、J相位甄别器；K高频振荡器；X模数转换器；W逻辑处理器； N微位移量显示器；SL电感式微位移传感器；Sl为SL为电感式微位移传感器 中的探测触铁；N为微位移量显示器。
权利要求1、一种用于检测特种微位移传感器的高精度微位移量检测装置，包括电气分析部分和机械分析部分；其特征在于，所述电气分析部分包括电气机壳(I)；交流电源(P)，作为机内电源整流稳压器(M)的输入与机内电源整流稳压器(M)相连，向装置系统提供电能；机内电源整流稳压器(M)，用于将交流电源(P)提供的交流电能转换为稳定的直流电能，作为直流电压输入，与电气分析部分中的相位甄别器(J)、高频振荡器(K)、模数转换器(X)、逻辑处理器(W)、微位移量显示器(N)、电感式微位移传感器(SL)相连，以提供稳定直流电源；电感式微位移传感器(SL)，用于将机械分析部分所产生的机械微位移量转换为电变化量；并作为输出，又作为相位甄别器(J)的输入与相位甄别器(J)连接；电感式微位移传感器(SL)中的探测触铁(S1)，直接与机械分析部分的微位移基座接触，当受到微位移(F)的挤压时，探测触铁(S1)将在电感式微位移传感器(SL)中产生位移，改变对高频的响应，使得电感式微位移传感器(SL)的输出响应探测触铁(S1)在微位移变化的响应；同时，作为相位甄别器(J)的输入与相位甄别器(J)相连；相位甄别器(J)将电感式微位移传感器(SL)所响应频率量转换为电压变换量，电感式微位移传感器(SL)与高频振荡器(K)相连；高频振荡器(K)与模数转换器(X)相连；模数转换器(X)，用于将电感式微位移传感器(SL)的响应模拟电压量转换为数字量，作为逻辑处理器(W)的输入与逻辑处理器(W)相连；逻辑处理器(W)对数字信号进行预处理，与微位移量显示器(N)连接，微位移量显示器(N)作为分析结果终端，显示其微位移的量化值。
2、 如权利要求1所述用于检测特种微位移传感器的高精度微位移量检测装 置，其特征是所述机械分析部分包括机械底座部、高倍率减速器和微位移产 生部三大部分；机械分析部分的各个部分安装在机械底座(E)的上面； 机械底座脚(el、 e2)，能够在小范围内进行高低调整； 参照滑动座基(C)，紧固在固定座基(E)的机械底座上，为基准参考座基 (A)和微位移滑动座基(B)提供平台，构成机械底座部分；基准参考座基(A)，是被检测传感器(Sn)的参考端位置，安装固定在参 照滑动座基(C)上；微位移滑动座基(B)，安装固定在滑轨固定座基(D)上； 滑轨固定座基(D)，固定在参照滑动座基(C)上；电感式微位移传感器(SL)的固定座基(E)与滑轨固定座基(D)紧密固定，'电感式微位移传感器(SL)中的探测触铁(Sl)直接与机械分析部分所产 生的微位移接触，当探测触铁(Sl)受到微位移(F)的挤压时，将在电感式微 位移传感器(SL)中产生位移；采样座基(F)与电感式微位移传感器(SL)中的探测触铁(Sl)相接触；同芯联结器(G)用于固定连接高倍率减速器(JS)。
3、如权利要求2所述用于检测特种微位移传感器的高精度微位移量检测装置，其特征是所述同芯联结器(G)包括固定螺栓(gl、 g2)，所述固定螺栓 (gl、 g2)构成微位移产生的组部件；高倍率减速器(JS)中的摇把盘(hl)、蜗轮蜗杆(h2)、 一次减速齿轮(h3)及二次减速齿轮(h4)组成高倍率减速器 (JS)的组部件。
专利摘要本实用新型涉及一种机械微位移检测装置，特别是涉及一种用于为特种微位移传感器标定机械微形变量的高精度微位移量检测装置。电气分析部分是由机壳、整流稳压器、相位甄别器、高频振荡器、模数转换器、逻辑处理器、微位移量显示器、电感式微位移传感器等部分所组成。机械分析部分是由机械底座部、高倍率减速器和微位移产生部等部分所组成。测量开始时，摇动旋转高倍率减速器将系统调制到零位移，摇把盘旋转角位移量变化量±⊿Φ转换为微位移量±⊿L，通过相关传递装置作用在特种微位移传感器的采样两端，作为特种微位移传感器的机械输入量，电感式微位移传感器的探测触铁。该装置结构简单、可靠性强、灵敏度高，使用寿命长。
文档编号G01B7/02GK201306996SQ20082016154
公开日2009年9月9日 申请日期2008年10月7日 优先权日2008年10月7日
发明者亮 赵, 赵志忠 申请人:无锡康华钢构安全监测科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
