专利名称：一种位移传感器和道面弯沉测量设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及仪表技术，特别是指一种位移传感器和道面弯沉测量设备。
背景技术：
位移传感器是测量机场跑道和公路道面弯沉的测量仪表，测量之前需要对弯沉测量系统-特别是位移传感器进行静态校准，如图1所示，校准的位移标准量值是由位移传感器上的千分尺给出的，安装在位移传感器外壳上的千分尺可推动位移传感器内的活动质量块，千分尺伸缩给出不同的位移标准量值；与活动质量块相连的位移差动变压器将位移标准量值转换为差动电压，该差动电压由后端数据采集系统进行采集，这样就获得了标准长度值与差动电压之间的关系，确定了弯沉测量系统的工作特性L = f(u) 公式1 ；式中，L是待测的弯沉位移，U是采集的差动电压，由差动电压U依据公式1可计算得到弯沉位移L。目前国内外用于机场跑道和公路道面弯沉测量的位移传感器仍采用刻度式千分尺给出位移标准量值。现有技术存在如下问题刻度式的千分尺中，定尺两刻度线间隔为1mm，动尺的两刻度线之间代表 ο μ m的动刻度量程，动尺的刻度线正好对齐时能准确地读出0 μ m、10 μ m 和20 μ m等值；以刻度线给出的位移标准量值分辨率低，误差大，而在10 μ m的动刻度量程内无刻度线可供读出是多少长度，全凭不同使用者的目视决定，具有不确定性，且在黑暗和光线不好的环境下需要照明才能读出；千分尺的动尺上每5条刻度线才标注一个数字，因此容易发生误读，一旦误读，只能在一个校准过程结束后才能发现并纠正，工作效率低且麻烦。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种位移传感器和道面弯沉测量设备，用于避免误读，以及提高长度的精度，从而提高弯沉位移长度的可信性，最终对跑道和道面质量评价提供可靠依据。为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种位移传感器，包括对所述位移传感器的测量精度进行校正的千分尺，所述千分尺具有定尺和动尺；一位移容栅检测传感器，与所述千分尺固定在一起，具有一个能够对所述定尺进行测量以得到一个第一长度， 并能够对所述动尺进行测量以得到一个第二长度的测量单元，以及一个能够显示所述第一长度与所述第二长度的和数的显示单元；传感器外壳，与所述千分尺固定在一起。所述的位移传感器，还包括调整螺钉，穿过所述传感器外壳的顶部，并与所述传感器外壳固定在一起；动尺顶杆，与所述动尺所在的螺栓固定接在一起；用于产生位移的差动变压器S梁，各个梁之间的弯曲部由轴承衔接；拉簧，第一端与所述调整螺钉的一端固定在一起，第二端与所述差动变压器S梁连接在一起，通过弹力将所述差动变压器S梁与所述动尺顶杆紧贴在一起。[0010]所述的位移传感器，所述定尺的一个定刻度量程为1mm，对应所述螺栓的两个螺距。所述的位移传感器，所述动尺上具有50个动刻度线，对应所述螺栓的一个螺距；每两个所述动刻度线之间为一个动刻度量程，每一个所述动刻度量程为0. 5mm/50 = 10 μ m。所述的位移传感器，还包括与所述差动变压器S梁固定在一起，并且根据所述差动变压器S梁的位移将自身插入一线圈的铁芯；容置所述铁芯，并根据所述铁芯的插入长度产生不同的差动电压的线圈，固定于所述传感器外壳的内部；用于输出所述差动电压的一电信号输出接口，与所述线圈连接。一种道面弯沉测量设备，包括一位移传感器，所述位移传感器包括对所述位移传感器的测量精度进行校正的千分尺，所述千分尺具有定尺和动尺；一位移容栅检测传感器， 与所述千分尺固定在一起，具有一个能够对所述定尺进行测量以得到一个第一长度，并能够对所述动尺进行测量以得到一个第二长度的测量单元，以及一个能够显示所述第一长度与所述第二长度的和数的显示单元；传感器外壳，与所述千分尺固定在一起。所述的测量设备，还包括调整螺钉，穿过所述传感器外壳的顶部，并与所述传感器外壳固定在一起；动尺顶杆，与所述动尺所在的螺栓固定接在一起；用于产生位移的差动变压器S梁，各个梁之间的弯曲部由轴承衔接；拉簧，第一端与所述调整螺钉的一端固定在一起，第二端与所述差动变压器S梁连接在一起，通过弹力将所述差动变压器S梁与所述动尺顶杆紧贴在一起。所述的测量设备，所述定尺的一个定刻度量程为1mm，对应所述螺栓的两个螺距。所述的测量设备，所述动尺上具有50个动刻度线，对应所述螺栓的一个所述螺距；每两个所述动刻度线之间为一个动刻度量程，每一个所述动刻度量程为0. 5mm/50 = 10 μ m。所述的测量设备，还包括与所述差动变压器S梁固定在一起，并且根据所述差动变压器S梁的位移将自身插入一线圈的铁芯；容置所述铁芯，并根据所述铁芯的插入长度产生不同的差动电压的线圈，固定于所述传感器外壳的内部；用于输出所述差动电压的一电信号输出接口，与所述线圈连接。本实用新型的上述技术方案的有益效果如下千分尺的定尺和动尺配合进行测量，最终的位移标准量值是定尺的长度与动尺的长度的和数，该位移标准量值的精度是由动尺的精度决定的；校正一个位移传感器的过程中，定尺能够通过测量得到一个较低精度的第一长度，由于位移容栅检测传感器能够对动尺的动刻度量程进行测量并得到一个第二长度，该第二长度的精度高于动刻度量程所确定的精度至少一个量级，因此当最终的位移标准量值是第一长度与第二长度的和数时，该优化之后的位移标准量值的精度高于现有技术测得的位移标准量值的精度。

图1为本实用新型现有技术的位移传感器结构示意图；图2为本实用新型实施例一种位移传感器结构示意图；千分尺 1，[0022]定尺 101，[0023]动尺 102，[0024]位移容栅检测传感器[0025]测量单元201，[0026]显示单元202，[0027]动尺顶杆3，[0028]调整螺钉4，[0029]传感器外壳5，[0030]定位杆6，[0031]差动变压器S梁[0032]拉簧8，[0033]铁芯9，[0034]线圈10，[0035]轴承11，[0036]线圈固定座12，[0037]电信号输出接口[0038]安装座14。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本实用新型实施例提供一种位移传感器，如图2所示，包括对所述位移传感器的测量精度进行校正的千分尺1，所述千分尺1具有定尺101和动尺102 ；一位移容栅检测传感器2，与所述千分尺1固定在一起，具有一个能够对所述定尺 101进行测量以得到一个第一长度，并能够对所述动尺102进行测量以得到一个第二长度的测量单元201，以及一个能够显示所述第一长度与所述第二长度的和数的显示单元201 ；传感器外壳5，与所述千分尺1固定在一起。应用所提供的技术方案，动尺102上具有预定数目个动刻度线，每两个所述动刻度线之间为一个动刻度量程，位移容栅检测传感器2的测量单元201对所述动尺102的动刻度线进行测量以得到第二长度；千分尺1的定尺101和动尺102配合进行测量，最终的位移标准量值是定尺101的长度与动尺102的长度的和数，该位移标准量值的精度是由动尺 102的精度决定的；校正一个位移传感器的过程中，定尺101能够通过测量得到一个较低精度的第一长度，由于位移容栅检测传感器2能够对动尺102的动刻度量程进行测量并得到一个第二长度，该第二长度的精度高于动刻度量程所确定的精度至少一个量级，因此当最终的位移标准量值是第一长度与第二长度的和数时，该优化之后的位移标准量值的精度高于现有技术测得的位移标准量值的精度。位移传感器中还包括差动变压器S梁7，呈S形状，在弯曲部由轴承11衔接差动变压器S梁7的各个梁(部分)，图2中的差动变压器S梁7由至少三个梁组成；并且，该差动变压器S梁7的质量足够大，因而其本身即为活动质量块。即，轴承11，将差动变压器S梁7的不同位置的各个梁衔接在一起组成一个完整的S形状的差动变压器S梁7。调整螺钉4，穿过传感器外壳5的顶部，并与传感器外壳5固定在一起；动尺顶杆3，与动尺102所在的螺栓固定接在一起；其中，动尺顶杆3，镶嵌在差动变压器S梁7上，动尺102所在的螺栓的上下移动是顶着动尺顶杆3和差动变压器S梁7 一起移动的。用于产生位移的差动变压器S梁7，各个梁之间的弯曲部由轴承11衔接；拉簧8，第一端与调整螺钉4的一端固定在一起，第二端与差动变压器S梁7连接在一起，通过弹力将所述差动变压器S梁7与所述动尺顶杆3紧贴在一起。线圈固定座12，将一线圈10固定在传感器中；铁芯9，铁芯9与差动变压器S梁7通过螺栓连接在一起，差动变压器S梁7的移动会导致铁芯9也随着移动，而线圈10保持不动，根据所述差动变压器S梁7的位移将自身插入一线圈10的铁芯9 ；当铁芯9进入线圈10时，由于铁芯9进入线圈10的长度不同而产生不同的差动电压。用于根据所述差动变压器S梁7的位移产生差动电压的一线圈10，固定于所述传感器外壳5的内部；该线圈10的中空部，用以容置插入的铁芯9，根据所述铁芯9的插入长度产生不同的差动电压；用于输出所述差动电压的一电信号输出接口 13，与所述线圈10连接，所述差动电压是一个电信号。具体而言，线圈10包括初级线圈和次级线圈，初级线圈容置铁芯9，电信号输出接口 13则与线圈10中的次级线圈连接以输出差动电压，其工作机制符合电磁转换的工作原理。在一个优选实施例中，定尺101的一个定刻度量程为1mm，对应动尺102所在的螺栓的两个螺距；这里的螺距是指定尺101所在的螺柱上面的相临两个螺纹之间的距离。在一个优选实施例中，所述动尺102上具有50个动刻度线，对应所述动尺102所在的螺栓的一个螺距，所述50个动刻度线形成了 50个所述动刻度量程；每一个所述动刻度量程为 0. 5mm/50 = 10 μ m。—个动刻度量程表示的计量单位为10 μ m，虽然在千分尺1上，动刻度量程的两条动刻度线之间的距离肉眼可以分辩，但是依赖人工的估计读数仍然容易出现差错。位移容栅检测传感器2中，以测量单元201对动尺102当前的数值进行测量，而不再依赖人工的估计读数，包括位移容栅检测传感器2的测量单元201能够对所述动刻度量程进行测量并得到一个第二长度，即，两条动刻度线之间的具体读数不再依赖人工估计，而是由测量单元201进行测量；位移标准量值=第一长度+第二长度公式2;由于第二长度的精度高于所述计量单位的精度至少一个量级，因此实际上提高了位移标准量值的精度至少一个量级，能够达到的精度为1 μ m,将现有技术的精度至少提高了 3-5倍，改善了位移标准量值的准确性，可得到可信的数值用于正确评价跑道和道面的质量。位移容栅检测传感器2的显示单元201采用数字式显示器件，直接显示位移标准量值的数值，而不再需要进行人工观测和累加计算，如此，提高了工作效率；因为不会发生误读问题，不再需要重复校准，使得校准过程省工省时，即使在黑暗或光线不好的环境中进行校准也无需照明。在一个优选实施例中，还包括安装座14，位于传感器外壳5的底部；用于根据所述拉簧8的型变产生差动电压的一位移差动变压器，位于所述传感器外壳5内部，并与所述拉簧8的第二端连接在一起；用于输出所述差动电压的一电信号输出接口 13，与所述位移差动变压器连接。所采用的位移容栅检测传感器2体积较小，外型美观，便于装配到位移传感器上， 不影响位移传感器其它结构和功能。在一个应用场景中，采用现有技术测量的低精度位移标准量值是2. 485mm，该读数中，2. 48mm是准确的数值，0. 005mm则是估计数值，换言之，2. 485mm的最后一位数是通过人工估计而得到的。采用本实用新型上述实施例提供的技术方案，在校正一个位移传感器的过程中， 定尺101能够通过测量得到一个较低精度的第一长度，例如，2mm ；位移容栅检测传感器2能够对动刻度量程进行测量并得到一个第二长度， 0. 486mm,由于位移容栅检测传感器2能够提高读数的精度至少一个量级，因此0. 486mm中的最后一位也是精确值，而不是估计得到的，最终的位移标准量值是第一长度与第二长度的和数2. 486mm。该第二长度的精度高于动刻度量程所确定的精度至少一个量级，因此，优化之后的位移标准量值2. 486mm的精度高于现有技术测得的位移标准量值2. 485mm的精度。本实用新型实施例提供一种道面弯沉测量设备，如图2所示，包括一位移传感器， 所述位移传感器包括对所述位移传感器的测量精度进行校正的千分尺1，所述千分尺1具有定尺101和动尺102 ；一位移容栅检测传感器2，与所述千分尺1固定在一起，具有一个能够对所述定尺 101进行测量以得到一个第一长度，并能够对所述动尺102进行测量以得到一个第二长度的测量单元201，以及一个能够显示所述第一长度与所述第二长度的和数的显示单元201 ；传感器外壳5，与所述千分尺1固定在一起。在一个优选实施例中，测量设备包括调整螺钉4，穿过传感器外壳5的顶部，并与传感器外壳5固定在一起；动尺顶杆3，与所述动尺102所在的螺栓固定接在一起；其中，动尺顶杆3，镶嵌在差动变压器S梁7上，动尺102所在的螺栓的上下移动是顶着动尺顶杆3和差动变压器S 梁7—起移动的；用于产生位移的差动变压器S梁7，各个梁之间的弯曲部由轴承11衔接；拉簧8，第一端与所述调整螺钉4的一端固定在一起，第二端与所述差动变压器S 梁7连接在一起，通过弹力将所述差动变压器S梁7与所述动尺顶杆3紧贴在一起。定尺101的一个定刻度量程为1mm，对应动尺102所在的螺栓的两个螺距。动尺102上具有50个动刻度线，对应动尺102所在的螺栓的一个螺距，50个动刻度线形成了 50个所述动刻度量程；每一个所述动刻度量程为0. 5mm/50 = IOym0
8[0077]在一个优选实施例中，测量设备还包括铁芯9，铁芯9与差动变压器S梁7通过螺栓连接在一起，差动变压器S梁7的移动会导致铁芯9也随着移动，而线圈10保持不动，根据所述差动变压器S梁7的位移将自身插入一线圈10的铁芯9 ；当铁芯9进入线圈10时，由于铁芯9进入线圈10的长度不同而产生不同的差动电压。用于根据所述差动变压器S梁7的位移产生差动电压的一线圈10，固定于所述传感器外壳5的内部；该线圈10的中空部，用以容置插入的铁芯9，根据所述铁芯9的插入长度产生不同的差动电压；用于输出差动电压的一电信号输出接口 13，与所述线圈10连接，所述差动电压是一个电信号。在位移容栅检测传感器2中，以测量单元201对动尺102当前的数值进行测量，而不再依赖人工的估计读数，包括位移容栅检测传感器2的测量单元201能够对所述动刻度量程进行测量并得到一个第二长度，即，两条动刻度线之间的具体读数不再依赖人工估计， 而是由测量单元201进行测量；由于第二长度的精度高于计量单位的精度至少一个量级， 因此实际上提高了位移标准量值的精度至少一个量级，能够达到的精度为1 μ m,将现有技术的精度至少提高了 3-5倍，改善了位移标准量值的准确性，可得到可信的数值用于正确评价跑道和道面的质量。位移容栅检测传感器2的显示单元201采用数字式显示器件，直接显示位移标准量值的数值，而不再需要进行人工观测和累加计算，如此，提高了工作效率。因为不会发生误读问题，不再需要重复校准，使得校准过程省工省时，即使在黑暗或光线不好的环境中进行校准也无需照明。本实用新型的有益效果在于千分尺1的定尺101和动尺102配合进行测量，最终的位移标准量值是定尺101的长度与动尺102的长度的和数，该位移标准量值的精度是由动尺102的精度决定的；校准一个位移传感器的过程中，定尺101能够通过测量得到一个较低精度的第一长度，由于位移容栅检测传感器2能够对动刻度量程进行测量并得到一个第二长度，该第二长度的精度高于动刻度量程所确定的精度至少一个量级，因此当最终的位移标准量值是第一长度与第二长度的和数时，该优化之后的位移标准量值的精度高于现有技术测得的位移标准量值的精度。以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种位移传感器，其特征在于，包括对所述位移传感器的测量精度进行校正的千分尺，所述千分尺具有定尺和动尺； 一位移容栅检测传感器，与所述千分尺固定在一起，具有一个能够对所述定尺进行测量以得到一个第一长度，并能够对所述动尺进行测量以得到一个第二长度的测量单元，以及一个能够显示所述第一长度与所述第二长度的和数的显示单元； 传感器外壳，与所述千分尺固定在一起。
2.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，还包括调整螺钉，穿过所述传感器外壳的顶部，并与所述传感器外壳固定在一起； 动尺顶杆，与所述动尺所在的螺栓固定接在一起； 用于产生位移的差动变压器S梁，各个梁之间的弯曲部由轴承衔接； 拉簧，第一端与所述调整螺钉的一端固定在一起，第二端与所述差动变压器S梁连接在一起，通过弹力将所述差动变压器S梁与所述动尺顶杆紧贴在一起。
3.根据权利要求2所述的位移传感器，其特征在于，所述定尺的一个定刻度量程为1mm，对应所述螺栓的两个螺距。
4.根据权利要求2所述的位移传感器，其特征在于，所述动尺上具有50个动刻度线，对应所述螺栓的一个螺距；每两个所述动刻度线之间为一个动刻度量程，每一个所述动刻度量程为0. 5mm/50 = 10 μ m。
5.根据权利要求2所述的位移传感器，其特征在于，还包括与所述差动变压器S梁固定在一起，并且根据所述差动变压器S梁的位移将自身插入一线圈的铁芯；容置所述铁芯，并根据所述铁芯的插入长度产生不同的差动电压的线圈，固定于所述传感器外壳的内部；用于输出所述差动电压的一电信号输出接口，与所述线圈连接。
6.一种道面弯沉测量设备，其特征在于，包括一位移传感器，所述位移传感器包括 对所述位移传感器的测量精度进行校正的千分尺，所述千分尺具有定尺和动尺； 一位移容栅检测传感器，与所述千分尺固定在一起，具有一个能够对所述定尺进行测量以得到一个第一长度，并能够对所述动尺进行测量以得到一个第二长度的测量单元，以及一个能够显示所述第一长度与所述第二长度的和数的显示单元； 传感器外壳，与所述千分尺固定在一起。
7.根据权利要求6所述的测量设备，其特征在于，还包括调整螺钉，穿过所述传感器外壳的顶部，并与所述传感器外壳固定在一起； 动尺顶杆，与所述动尺所在的螺栓固定接在一起； 用于产生位移的差动变压器S梁，各个梁之间的弯曲部由轴承衔接； 拉簧，第一端与所述调整螺钉的一端固定在一起，第二端与所述差动变压器S梁连接在一起，通过弹力将所述差动变压器S梁与所述动尺顶杆紧贴在一起。
8.根据权利要求7所述的测量设备，其特征在于，所述定尺的一个定刻度量程为1mm，对应所述螺栓的两个螺距。
9.根据权利要求7所述的测量设备，其特征在于，所述动尺上具有50个动刻度线，对应所述螺栓的一个所述螺距； 每两个所述动刻度线之间为一个动刻度量程，每一个所述动刻度量程为0. 5mm/50 = 10 μ urn。
10.根据权利要求6所述的测量设备，其特征在于，还包括与所述差动变压器S梁固定在一起，并且根据所述差动变压器S梁的位移将自身插入一线圈的铁芯；容置所述铁芯，并根据所述铁芯的插入长度产生不同的差动电压的线圈，固定于所述传感器外壳的内部；用于输出所述差动电压的一电信号输出接口，与所述线圈连接。
专利摘要本实用新型提供一种位移传感器和道面弯沉测量设备，位移传感器中，千分尺具有定尺和动尺；动尺上具有预定数目个动刻度线，每两个动刻度线之间为一个动刻度量程；位移容栅检测传感器，与千分尺固定在一起，具有一个能够对动刻度量程进行测量并得到一个第二长度的测量单元，以及一个能够显示定尺测量测量精度得到的第一长度与第二长度的和数的显示单元；第二长度的精度高于第一长度的精度一个量级；传感器外壳，与千分尺固定在一起。定尺能够通过测量得到一个较低精度的第一长度，由于位移容栅检测传感器能够对动刻度量程进行测量并得到一个第二长度，该第二长度的精度高于动刻度量程所确定的精度至少一个量级。
文档编号G01B7/16GK202281592SQ20112037407
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者余国祝, 安彦卿, 董文华, 闵喜通, 陈凤晨 申请人:北京中企卓创科技发展有限公司, 北京宇强拓展科技发展有限公司