专利名称：数显式轨距测量尺的制作方法
技术领域：
本实用新型属于轨道测量装置，特别是指一种高精度数显式的轨距测量尺。
背景技术：
既有铁路提速线路和高等级线路养护维修标准和要求越来越高，水平静态容许偏 差管理值要求不大于3mm，现在普遍使用的示值误差为1. 3mm的机械式轨距尺已达不到该 偏差管理值的检测精度要求，不能满足现代高速电气化铁路检测的需求，轨距尺需配置电 子化测量装置以提高精度。 当前大多数轨距尺均采用工字型铝合金型材作为尺身，截面如附图l，该型材强度 较弱，测量操作过程中尺身容易发生形变，影响测量精度。现有的数显式轨距测量尺，同类 产品多采用OLED面板，在强光下和夜间读数显示效果较差。另外由于尺身采用铝合金型材 制造没装有温度补偿机构、会给测量带来较大的误差。

发明内容本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种数显式轨距测量 尺，采用呈"8"字形铝合金横梁，并将电子显示装置嵌入安装于铝合金尺身内，电子显示装 置采用温度补偿及多重抗干扰措施，使轨距测量尺结构轻巧牢固，方便读数，精度高，防振 动、防水性好。 本实用新型的目的实现由以下技术方案完成 —种数显式轨距测量尺，主要由铝合金尺身、位移传感器、水平倾角传感器、测量 机构、电子显示装置以及电源构成，所述铝合金尺身的横梁截面呈"8"字形，所述电子显示 装置嵌入安装在铝合金尺身内。 上述电子显示装置的显示屏为段码LCD液晶显示屏；电子显示装置中设置有高精 度电压基准芯片，位移传感器和水平倾角传感器均由高精度电压基准芯片供电，消除了电 源纹波对测量精度的影响。 本实用新型的优点是，该数显式轨距测量尺结构美观牢固，防振动、防水性好，操 作简便，显示清晰，测量机构稳定可靠，测量精度达到1级测量精度。

图1为数显式轨距测量尺主视图； 图2为数显式轨距测量尺俯视图； 图3为数显式轨距测量尺局部剖视图； 图4为常用轨距尺铝合金尺身截面剖示图； 图5为本实用新型轨距尺铝合金尺身截面剖示图； 图6为电子显示装置工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以 便于同行业技术人员的理解 附图1-6中标号1-20代表的是左搭轨块1、活动测头2、绝缘端套3、拨动手柄4、 手柄5、标牌6、铝合金尺身横梁7、固定侧头8、右搭轨块9、显示屏10、操作面板11、导向块 12、绝缘连接片13、连接螺丝组14、弹簧15、位移传感器16、导轨17、底盖板18、充电接口 19、电源20。 本实例的数显式轨距测量尺是用于测量铁路线路两股钢轨间的轨距、水平(超 高)的专用机械电子计量器具，结构牢固，测量方便，数据准确，显示稳定可靠。在本实例 中，设计时结合微电子技术、单片机技术、信号传感技术、信号处理技术等，采用高精度位移 和倾角传感器，可以对铁路线路的轨距和水平(超高)进行高精度测量，从而实现对线路质 量进行检测。 附图l-3分别为数显式轨距测量尺主视图、俯视图以及局部剖视图，如图1-3所 示，本实用新型数显式轨距测量尺主要由铝合金尺身7、测量机构、位移传感器16、水平倾 角传感器、电子显示装置以及电源20等构成。其中，测量机构也就是轨距测量尺基本机械 结构构成，包括尺身7、活动测头2、固定测头8、导轨17、导向块12、绝缘端套3等等，改进了 原标尺类机械式铁路轨距尺的测量机构，测量精度受测头受力方向和受力大小的影响非常 小，且各测量部件完全符合铁道部TB/T 1924-2008的行业标准和相关技术要求，不再一一 赘述。 在本实例中，由于原有标尺类机械式铁路轨距尺都采用工字型铝合金型材作为尺 身，其截面如附图4所示，该型材强度较弱，测量操作过程中尺身容易发生形变，影响测量 精度，为了提高尺身强度，我们对尺身横梁截面进行了改进，横梁截面呈"8"字形，其截面如 附图5，该型截面横梁强度大大提高，防水性更好，外形更加美观。 本实例中尺身横梁材质选用6063#铝合金，自重轻，强度高，热胀冷縮率小，不易 变形，具有极佳加工性能、挤出性和电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，易于抛光、上色膜，阳极 氧化效果优良、表面处理性能好。 在本实施例里电源则选用三节2400mAh的锂电池并联作为轨距测量尺的工作电 源，以满足铁标的技术要求。 位移传感器采用高精度导电塑料直线位移传感器线形度《0. 1%，重复精度 《0. 013 % ，该型位移传感器外型小巧，精度高，价格相对便宜，受环境影响小，模拟量输出 信号。 水平倾角传感器采用进口高精度倾角传感器SCA103T，该传感器尺寸小、精度高， 抗震性好，长期稳定性好，温度特性优良，抗冲击能力强等特点 轨距尺的电子显示装置则针对以下测量要求提出改进 ①高精度AD采样位数以及基准电压的稳定性是决定采样精度的主要因素，因 此，电子显示装置采用高位高精度AD采样，并采用高精度的电压基准芯片，提高基准电源 稳定性，减小温漂。另外，尺身以及超高受环境温度影响，应根据环境温度对测量数值进行 自动修正。 ②高稳定性为了提高采样数值的稳定性，直接由电压基准芯片给位移传感器供电，同时，对倾角传感器模拟输出进行多重滤波处理，并进行差分方式采样，以保证两个传 感器的采样数值不会因为温度、电源纹波以及输入电压变化而受影响；另外，为提高超高显 示的稳定性，采用渐变的方式显示，即每采样N次数据显示一次数值，但显示数值是前3N次 采样的平均。保证相邻两次显示，有2/3的采样数值是相同的。 ③节能硬件上尽量选用超低功耗的电子芯片，如单片机可采用超低功耗MCU，液 晶显示屏采用段码LCD显示，而软件上采用优化程序以及添加自动关机等辅助功能来降低 功耗。 ④防水、结构坚固因为轨距尺内有电子显示装置，必须进行防水设计，并优化机
构以提高对电子显示装置的保护，因此，轨距尺的零部件连接及封装都做了防水处理，并将
电子显示装置进行嵌入式安装，完全沉入铝合金尺身内部，这样既可以防水又可以保护电
子显示装置因外露而被碰撞损坏。 整个电子显示装置工作原理如图6所示。 在本实施例中，电子显示装置方面，主要鉴于轨距尺需在黑夜及强光下作业，而同 类产品多采用OLED面板，强光下显示效果较差，因而选用较大尺寸的LCD液晶显示屏，即段 码LCD液晶显示屏，白底黑字，显示字体大，全视角，带背光，因而在强光下和夜间读数都非 常清晰，显示稳定，显示信息量也较大。同时将电子显示装置包括显示屏等嵌入式安装在铝 合金横梁内，这样既解决了防水问题，又可以保护电子显示装置因外露而被碰撞损坏，防振 动、防水性好。 为保证AD采样的准确性，采用了 Ti的高精度的电压基准芯片REF5025I，位移传感 器直接由电压基准芯片供电，保证位移采样数值不会因为温度，电源纹波，输入电压变化而 受影响。 为保证测量数值稳定性和考虑温度补偿，利用水平倾角传感器内置温度传感器芯 片，采用温度补偿原理，利用软件计算来修正铝合金横梁型材在工作温度(-4(TC +6(TC ) 范围内引起的测量精度的误差。 另外，采用加强抗干扰措施，比如通过数字滤波方式、采样频率设置和电子电路降 噪处理等技术，防止由于临车或施工等振动原因引起的测量精度误差和读数的困难。
权利要求一种数显式轨距测量尺，该数显式轨距测量尺主要由铝合金尺身、测量机构、位移传感器、水平倾角传感器、电子显示装置以及电源构成，其特征在于所述铝合金尺身的横梁截面呈“8”字形，所述电子显示装置嵌入安装于铝合金尺身内。
2. 如权利要求1所述的一种数显式轨距测量尺，其特征在于所述电子显示装置的显示 屏为段码LCD液晶显示屏。
3. 如权利要求1所述的一种数显式轨距测量尺，其特征在于所述电子显示装置中设置 有高精度电压基准芯片，所述位移传感器和倾角传感器都由高精度电压基准芯片供电，以 消除电源纹波的干扰。
专利摘要本实用新型属于轨道测量装置，特别是指一种高精度数显式的轨距测量尺，它主要由铝合金尺身、位移传感器、水平倾角传感器、测量机构、电子显示装置以及电源构成，铝合金尺身的横梁截面呈“8”字形，电子显示装置嵌入安装在铝合金尺身内，电子显示装置采用温度补偿及多重抗干扰措施，使轨距测量尺结构轻巧牢固，方便读数，防振动、防水性好，测量数据稳定可靠，测量精度达到1级测量精度。
文档编号G01C5/00GK201514197SQ20092031286
公开日2010年6月23日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者史柏生, 左玉良, 徐伟人, 方火根, 朱继东, 李建华, 胡雄伟, 钟星, 钟进军, 龚佩毅 申请人:上海铁路局技术中心科学技术研究所