专利名称：电感式垂线坐标仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测大坝位移量的垂线坐标仪，尤其适用于恶劣环境下的长
期监测大坝的位移量变化，属于水工建筑物或市政工程位移(或挠度)测量仪器领域。
背景技术：
国内外用于大坝位移量监测的垂线坐标仪有步进电机式、CCD光电式和电容式等 类型，其测量精度和测量范围基本能够满足使用要求。但在比较潮湿、滴水、多尘等恶劣环 境的大坝工程中下长期使用其可靠性均存在一定程度的环境适应性问题。
实用新型内容本实用新型要解决技术问题是克服现有垂线坐标仪在比较潮湿、滴水、多尘等恶 劣环境应用中存在的可靠性不高的缺陷，提供一种新型大坝位移量监测的电感式垂线坐标 仪。 为了解决以上技术问题，本实用新型的电感式垂线坐标仪，其特征在于包括固定 在垂线体上的感应体，所述感应体具有圆柱状中空绝缘载体以及与其固定的磁性材料，所 述磁性材料绕圆柱状中空绝缘载体的中心线均匀分布，所述感应体套在垂线体外，所述感 应体的X向两侧、Y向两侧各设置有一对线圈，感应体X向两侧的线圈与X向信号转换器连 接，感应体Y向两侧的线圈与Y向信号转换器连接。 本实用新型采用磁感应原理和差动测量结构，实现坝体或建筑物位移变化量的非 接触测量，提高垂线坐标仪环境适应能力。具体原理是，感应体X向、Y向两侧的两组线圈 及信号转换器，公用一个感应体形成差动结构。当测点相对于垂线发生相对位移时，感应体 随垂线在两组线圈间移动。测量时信号转换器通电输出高频信号激励线圈，当感应体位移 变化靠近线圈，线圈电感增加，使信号转换器输出频率减少；当感应体X向与Y向远离线圈， 线圈电感减少，使信号转换器输出频率增加。通过监测感应体两边的线圈的频率差值即可 测出垂线的位置。并直接将位移量转换为电测量频率信号，既提高了抗干扰能力，又延长了 信号传输距离。 另外，本实用新型的绝缘载体具有一条容垂线体穿入的开口槽，便于现场安装，更 利于本实用新型垂线坐标仪的推广应用。 显然，本实用新型电感式垂线坐标仪构思奇巧，测量精度高，具有较强的环境抗干 扰能力，适合于各种恶劣环境，特别能在潮湿、滴水、多尘等环境下长期可靠地进行大坝位 移量监测工作。预计推出之后，将受到人们的普遍欢迎，具有良好的市场前景。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型电感式垂线坐标仪结构示意图。
图2为本实用新型电感式垂线坐标仪的感应体剖视图。[0011] 图3为本实用新型电感式垂线坐标仪信号转换器的电原理图。
具体实施方式
本实施例的电感式垂线坐标仪如图1、图2所示，其包括固定在垂线体IO上的感 应体l，所述感应体1具有圆柱状中空绝缘载体11以及与其固定的磁性材料12，所述磁性 材料12绕圆柱状中空绝缘载体11的中心线均匀分布，感应体1套在垂线体10外，(安装 后，中空绝缘载体的中心线与垂线体的中心线重合，使磁性材料绕垂线体外围均匀分布)。 感应体1的X向两侦"Y向两侧各设有一对线圈(图1中5为Y向线圈架，2为X向的一个 线圈架，另一个X向线圈架未画出)，感应体X向两侧的线圈与X向信号转换器3连接，感应 体Y向两侧的线圈与Y向信号转换器(图中未画出)连接。本例中，如图2所示，沿圆柱状 中空绝缘载体11的圆周均匀分布若干长槽，磁性材料12(本实用新型的磁性材料可选用铁 氧体磁性材料，本实施例中，采用MDX2000)呈条状嵌入该长槽内，磁性材料12至垂线体10 的距离皆相等，尽可能实现感应体沿圆周的磁场均匀分布，提高仪器的稳定性。 如图1所示，感应体X向线圈通过X向线圈架2固定在位于被测点的X向固定底 板4上，感应体Y向线圈通过Y向线圈架5固定在位于被测点的Y向固定底板6上。图中， 7为隔柱，支撑于X向固定底板4与Y向固定底板6之间；9为安装架，Y向固定底板6架在 该安装架上；8为保护外罩。 当测点相对于垂线发生相对位移时，感应体随垂线在两组线圈间移动。测量时信
号转换器通电输出高频信号激励线圈，感应体位移变化改变线圈的电感，使信号转换器输
出的频率发生变化。通过监测感应体两边的线圈的频率差值即可测出垂线的位置。本装置
将位移量转换为电测量频率信号，既提高了抗干扰能力，又延长了信号传输距离。 为了便于现场安装，如图2所示绝缘载体11具有一条容垂线体10穿入的开口槽
13。安装感应体时，将绝缘载体的开口槽对准垂线体，使垂线体穿入绝缘载体，这样，垂线体
纵贯于绝缘载体的中空腔室，最后将感应体与垂线体固定即完成了安装。 本垂线坐标仪的信号转换器的原理如图3示，由线圈(电感)Ll (或线圈L2)、电容
Cl和电容C2构成LC三点式振荡器谐振电路，并通过电容C0和三极管Tl构成正反馈；谐振
波经过运算放大器A1放大输出，增长信号传输距离。本信号转换器借用继电器开关KA1在
两个线圈Ll和L2之间切换，形成此两个线圈公用一组振荡器电子器件的差动式结构。当
外界环境变化引起谐振电路中电子器件性能变化时导致两组线圈的输出频率均发生一致
性变化，通过输出的两组频率差值可以有效消除外界环境变化带来的误差。 除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变
换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求电感式垂线坐标仪，其特征在于包括固定在垂线体上的感应体，所述感应体具有圆柱状中空绝缘载体以及与其固定的磁性材料，所述磁性材料绕圆柱状中空绝缘载体的中心线均匀分布，所述感应体套在垂线体外，所述感应体的X向两侧、Y向两侧各设置有一对线圈，感应体X向两侧的线圈与X向信号转换器连接，感应体Y向两侧的线圈与Y向信号转换器连接。
2. 根据权利要求1所述电感式垂线坐标仪，其特征在于所述绝缘载体具有一条容垂线体穿入的开口槽。
3. 根据权利要求2所述电感式垂线坐标仪，其特征在于沿所述柱状中空绝缘载体的圆周均匀分布若干长槽，所述磁性材料呈条状嵌入该长槽内，所有磁性材料至垂线体的距 离相等。
4. 根据权利要求2或3所述电感式垂线坐标仪，其特征在于所述磁性材料为铁氧体磁性材料。
5. 根据权利要求2或3所述电感式垂线坐标仪，其特征在于所述线圈通过线圈架固定在位于被测点的固定底板上。
专利摘要电感式垂线坐标仪，其特征在于包括固定在垂线体上的感应体，所述感应体具有圆柱状中空绝缘载体以及与其固定的磁性材料，所述磁性材料绕圆柱状中空绝缘载体的中心线均匀分布，所述感应体套在垂线体外，所述感应体的X向两侧、Y向两侧各设置有一对线圈，感应体X向两侧的线圈与X向信号转换器连接，感应体Y向两侧的线圈与Y向信号转换器连接。本实用新型电感式垂线坐标仪构思奇巧，测量精度高，具有较强的环境抗干扰能力，适合于各种恶劣环境，特别能在潮湿、滴水、多尘等环境下长期可靠地进行大坝位移量监测工作。预计推出之后，将受到人们的普遍欢迎，具有良好的市场前景。
文档编号G01B7/008GK201514189SQ20092026775
公开日2010年6月23日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者李载达, 罗孝兵, 郑水华 申请人:国网电力科学研究院;南京南瑞集团公司