专利名称：一种任意角度测量位移计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种位移计，具体涉及一种可进行任意角度测量的位移计。
背景技术：
目前，在各类涉及到试件变形量测试的应用和实验中，通常采用位移计来进行测量，方法是将位移计的伸缩杆或激光束顶在变形体表面，并在保持其垂直于试件表面后，安装固定位移计机身即可。在实际安装过程中，调整伸缩杆或激光束的垂直度具有相当大的难度，耗费大量的精力，而且很难做到绝对的垂直，这样使用起来十分的不便，同时也给应用和实验带来了不可避免的误差。
发明内容
发明目的针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种能在任意倾斜安装角度下均可准确测量的位移计，使其具有修正倾斜的安装角度，自动得出试件表面位移的功能，减少使用误差，扩大位移计的应用范围。技术方案为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为
一种任意角度测量位移计，包括普通位移计和数据处理器以及安装角度自动修正器； 所述的普通位移计和安装角度自动修正器均与数据处理器进行数据传输与处理；所述的普通位移计和安装角度自动修正器采用分体或一体式连接；所述的数据处理器包括中央处理器、数据放大器、A/D转换器和存储器；所述的普通位移计依次与数据放大器、A/D转换器和存储器进行信号相连；所述的安装角度自动修正器同样依次与数据放大器、A/D转换器和存储器进行信号相连；所述A/D转换器和存储器均与中央处理器相连。所述的普通位移计是具有伸缩杆或激光束，以及坚固机身和能输出电信号位移量的位移传感器，包括应变式位移计、LVDT式位移计和激光位移计等。所述的数据处理器采用单片机作为中央处理器，采用A/D芯片作为AD转换器，最小采样周期为100 μ S ；结合A/D芯片进行模拟信号到数字信号的转换，共同实现数据采集与分析。所述的安装角度自动修正器内含三轴陀螺仪，可将位移计的倾斜角度或试件表面垂线的倾斜角测量并传输给数据处理器的。有益效果与现有技术中的位移计相比，本发明的任意角度测量位移计具有的优点包括本任意角度测量位移计能方便、精准的完成位移测量的需求，结合三轴陀螺仪的角度测量功能以及单片机技术，可以在各种不利环境下方便的完成位移计的安装、固定，提高测量精度，具有很好的实用性，能够产生很好的经济效益和社会效应。
图1是任意角度测量位移计的设计原理图2和图3是任意角度测量位移计的结构示意图，其中图2为分体式，图3为一体式；图4是现有安装空间不足无法正常安装传统位移计的情况示意图； 图5是空间不足的情况下使用本发明任意角度测量位移计的采用倾斜安装示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的解释。如图1所示，任意角度测量位移计包括普通位移计、数据处理器和安装角度自动修正器。数据处理器主要由中央处理器、数据放大器、A/D转换器和存储器等部件构成；数据处理器采用单片机作为中央处理器，采用A/D芯片进行模数信号的转换，最小采样周期为100 μ s，可以实现每秒1000个点的数据采集与分析。安装角度自动修正器为可将位移计与三轴的倾斜角度记录并传输给数据处理器的三轴陀螺仪。普通位移计和安装角度自动修正器可采用分体或一体式连接。普通位移计依次与数据放大器、A/D转换器和存储器进行信号相连安装角度自动修正器同样依次与数据放大器、A/D转换器和存储器进行信号相连。 A/D转换器和存储器均与中央处理器相连。普通位移计是具有伸缩杆或激光束、坚固机身以及能输出电信号位移量的位移传感器，主要类型包括应变式位移计、LVDT式位移计和激光位移计等。如图2和图3所示，典型的任意角度测量位移计的主要结构包括伸缩杆1、位移计壳体2和三轴陀螺仪部件3。在位移计壳体2上设有“移动面测读”4、“清零” 5和“测量”6 三个操作按钮。首先，本位移计凭借磁性表座在方便位置处架设，扭动表座各关节，使伸缩杆顶在移动面表面某点(无需考虑垂直)，拧紧表座连杆上的旋钮，固定好位移计。在正式使用前进行通电，完成位移计的初始化，观察并判断结构体变形面的移动方向。将三轴陀螺仪部件3从位移计壳体2上分开，置于试件的变形表面，按下“移动面测读” 4按钮，测得并输入此时的移动面垂线方位角参数K (Ζ Kxy, Z Kxz, Z Kzy)，然后将三轴陀螺仪部件3装回位移计壳体2上，按下“清零” 5按钮，此时三轴陀螺仪3测得并输入此时位移计伸缩杆所在直线的角度参数B (Z Bxy, Z Bxz, Z Bzy),以及伸缩杆的初始变形量L。，同时B和Ltl存入存储器。准备工作结束。按下“测量”6按钮，位移计进行测量。随着测量的进行，伸缩杆被压缩(或者拉伸)，其压缩(或者拉伸)变形量为LnL1值进入数据处理器，根据其内值公式 Δ= (L1- L0) χ cos[ θ (K，B)]计算出真实位移值Δ ( θ参数为K和B的空间夹角)，并输出△值信号。该信号数据可配合电脑或专用数采仪进行数据采集、存储等。本发明的任意角度测量位移计是基于三轴陀螺仪进行角度校正，可以方便的进行物体表面的位移(或变形)测量，无需考虑与表面垂直度的问题，直接测量，准确读数，具有以下特点(1)简化安装过程，提高测量精度。(2)当测量空间不足的情况下，如图4所示， 可以将位移计顶杆偏离其变形方向，降低了使用的操作难度。(3)当构件的在变形方向上存在未知危险时，如构件的脆性断裂，构件失控等风险，也可以采用偏离变形方向放置位移计，让出使用空间的方法，减少对位移计的损害，如图5所示。
权利要求
1.一种任意角度测量位移计，其特征在于包括普通位移计和数据处理器以及安装角度自动修正器；所述的普通位移计和安装角度自动修正器均与数据处理器进行数据传输与处理；所述的普通位移计和安装角度自动修正器采用分体或一体式连接；所述的数据处理器包括中央处理器、数据放大器、A/D转换器和存储器；所述的普通位移计依次与数据放大器、A/D转换器和存储器进行信号相连；所述的安装角度自动修正器依次与数据放大器、A/ D转换器和存储器进行信号相连；所述A/D转换器和存储器均与中央处理器相连。
2.根据权利要求1所述的任意角度测量位移计，其特征在于所述的普通位移计是具有伸缩杆或激光束、坚固机身结构，以及能输出电信号位移量的位移传感器。
3.根据权利要求1或2所述的任意角度测量位移计，其特征在于所述的普通位移计是应变式位移计、LVDT式位移计或激光位移计。
4.根据权利要求1所述的任意角度测量位移计，其特征在于所述的数据处理器采用单片机作为中央处理器，采用A/D芯片作为AD转换器，最小采样周期为100 μ s。
5.根据权利要求1所述的任意角度测量位移计，其特征在于所述的安装角度自动修正器为可将位移计与三轴的倾斜角度记录并传输给数据处理器的三轴陀螺仪部件。
全文摘要
本发明公开了一种任意角度测量位移计，包括普通位移计和数据处理器以及安装角度自动修正器；所述的普通位移计和安装角度自动修正器均与数据处理器进行数据传输与处理；所述的普通位移计和安装角度自动修正器采用分体或一体式连接；所述的数据处理器包括中央处理器、数据放大器、A/D转换器和存储器；所述的普通位移计依次与数据放大器、A/D转换器和存储器进行信号相连；所述的安装角度自动修正器依次与数据放大器、A/D转换器和存储器进行信号相连；所述A/D转换器和存储器均与中央处理器相连。本任意角度测量位移计在无需垂直与试件表面的情况下就能方便、精准的完成位移测量需求，即结合三轴陀螺仪的角度测量功能以及单片机技术，可以在各种不利环境下高效的完成位移计的安装、固定，并能提高测试精度。
文档编号G01B21/32GK102494651SQ20111042921
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者周年强, 张高勤 申请人:南京林业大学