专利名称：手持式数显道轨高差检测尺采样部件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数显测量道轨高度差的采样装置，适用于铁路道轨高度差的采样，并将高度差转化为电信号。
背景技术：
公知的水准泡道轨尺检测道轨高度差，容易造成人为的误差，尤其在道轨高差超过水准泡刻度时，需要应用副尺补偿，方可进行全量程读数，因此操作很不方便。数字检测道轨高差值的关键在于如何进行信号采样，并要求采样部件结构轻便、灵敏度高。

发明内容
为了实现数字化检测道轨高差，本实用新型提供一种采样部件。该采样部件能方便地将道轨高差值以电压信号形式输出，供其他单片机电路处理。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是设置一个平行四边形型式的玻璃连通管，内充水银介质，在其左右液柱底端各装一只压力传感器，连通管及压力传感器用铝合金外壳保护，组成采样头；将采样头用螺钉固定在一根H型截面的铝合金直梁上，组成采样部件。当采样部件在不同高差的道轨上放置时，因采样部件的倾斜，将使采样头内连通管左右两液柱下端的压强不同，经压力传感器将此压差以电压变化形式输出，作为采样信号。
基本原理为当采样部件两边高差为h时，连通管左右立柱的液面变化各为pa=a′-b=12h]]>pb=b′-b=-12h]]>其中b为水平位置时的液面高度；a′为连通管倾斜时左边立柱的液面高度；b′为连通管倾斜时右边立柱的液面高度。
采样信号以差压p＝pa-pb＝1/2h-(-1/2h)＝h形式输出。水平位置作为零位，输出P值大于零，则右高左低，显示为正值；输出P值小于零，则左高右低，显示为负值。以P值的正负即可判明轨道两端的高低，P的数值即为高差的采样值。
采样部件的结构特征是由直梁和采样头两部分组成，两者用螺钉联接。直梁为H型截面的铝合金型材；采样头由后保护外壳、玻璃连通管、压力传感器、水银、密封胶、信号输出线、沉头螺钉、前保护外壳、硅胶衬垫组成。前、后保护外壳内側开有半圆形凹槽，玻璃连通管嵌入保护外壳的凹槽内，两者之间衬以硅胶衬垫；两只摩托罗拉MPX-10压力传感器分别与连通管左右立柱下端的液面直接接触，并用密封胶密封。前、后两片保护外壳用沉头螺钉紧固。
本实用新型的有益效果是输出信号是左右液柱液面变化的差压量，即2倍的液柱液面变化压强，因此输出信号强、精度高；采样头主要器件仅为玻璃连通管、压力传感器、水银，结构简单。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。


图1是采样头在直梁上的安装位置(正视)。
图2是实施例采样头结构。该图以正视全剖画出，反映了其内各组件的装配关系和主要尺寸。
图3是实施例采样头横剖面(图2的A--A剖面)，放大画法，是对图2的进一步补充。
图中1.直梁，2.采样头，3.螺钉，4.后保护外壳，5.玻璃连通管，6.压力传感器，7.水银，8.密封胶，9.信号输出线，10.沉头螺钉，11.前保护外壳，12.硅胶衬垫。
具体实施方式
连通管(5)的左右立柱间隔距离越大，灵敏度越高，但采样头(2)结构尺寸将越大。本实施例左右立柱间隔取为500mm，因铁轨标准中心距为1505mm，所以制作缩小比例为1∶3.01(1505÷500＝3.01)。
连通管(5)材质为玻璃，管径太粗易引起液面漾动，使数据显示稳定时间较长，太细会使流动阻力过大，引起水头损失。本实施例管内径为φ2.5mm。
压力传感器(6)型号为摩托罗拉MPX-10硅压力传感器，数量2只，分别与连通管左右立柱下端的液面直接接触，并用密封胶(8)密封。其作用是将液面压差值转化为电压信号。
电压信号计算如下①MPX-10硅压力传感器的灵敏度k＝3.5mV/KPa(5V供电时)。
②当全轨宽1505mm，轨面高差变化1mm时，采样头两边高差h变化1/3.01＝0.332mm。
③每只硅压力传感器输出电压值∵1大气压＝0.1MPa＝100KPa1mmHg＝0.1316KPa∵采样头两边高差h变化0.332mm，左右立柱各变化1/2h。
∴每只硅压力传感器输出电压U＝k×1/2h×0.1316＝3.5×1/2×0.332×0.1316＝0.0765mV④本实施例以左右立柱差压作为输出信号，所以差压输出电压为2U＝2×0.0765 mV＝0.153 mV
权利要求1.一种手持式数显道轨高差检测尺采样部件，由直梁和采样头两部分组成，两者用螺钉联接，其特征是直梁为H型截面的铝合金型材；采样头由后保护外壳、玻璃连通管、压力传感器、水银、密封胶、信号输出线、沉头螺钉、前保护外壳、硅胶衬垫组成；由两只压力传感器将玻璃连通管内左右液柱的压差转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的采样部件，其采样头特征是前、后保护外壳内侧加工有半圆形凹槽，玻璃连通管嵌入保护外壳的凹槽内，两者之间衬以硅胶衬垫；两只摩托罗拉MPX-10压力传感器分别与连通管左右立柱下端的液面直接接触，并用密封胶密封；前、后两片保护外壳用沉头螺钉紧固。
3.根据权利要求1所述的采样部件，其采样头内玻璃连通管的特征是平行四边形型式，管内径φ2.5mm，外径φ6mm，左右边为液面立柱，下边为液面通道，上边为管内空气流通道；连通管内注入水银作为介质，注入水银量为1/2立柱高。
专利摘要铁轨高差的检测，目前国内在线路施工和定期检测时，工人单体操作所采用的仍是水准泡道轨尺，没有轻便的数显仪器可以取代。本实用新型涉及一种数显测量道轨高度差的采样部件，适用于道轨高度差的采样，并将机械量转化为电信号。数字显示道轨高差值的关键在于如何进行信号采样。本实用新型解决其技术问题的方案是根据连通管内液面高度不同压强不同的原理，其特征是平行四边形型式，内置玻璃连通管，注入水银量为1/2管高，左右液柱底端各装一只压力传感器，全密封结构，并用铝合金外壳保护，组成采样部件，可固定在尺体的直梁上。压力传感器将压差信号以电压变化形式输出，作为采样信号。
文档编号G01C5/00GK2924485SQ0228786
公开日2007年7月18日 申请日期2002年12月3日 优先权日2002年12月3日
发明者龚秉周 申请人:龚秉周