一种数显式电感测微仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种数显式电感测微仪，包括电感测头和立方体测微仪壳体，测微仪壳体正面设有显示窗口、量程切换按键、拨动开关，测微仪壳体背面设有第一路电感测头接口和第二路电感测头接口、信号输出口、电源开关；测微仪壳体内部设有振荡电路、两路调零电路、开关选择和差演算电路、信号放大、转换电路、直流输出电路、模数、采样电路、微处理器、量程选择按键电路、显示面板，电源为整个装置供电，本装置用于静态测量和动态测量，能够更加精准、快速地完成多种测量任务。
【专利说明】—种数显式电感测微仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测量微小位移的精密仪器，尤其涉及一种数显式电感测微仪。
【背景技术】
[0002]精密测量是现代先进制造的基础，精密测量技术的水平和测量仪器水平体现着国家的工业与科技水平。近年来，随着先进制造领域内新设备、新工艺地快速进步及制造精度地不断提高，对测量仪器的测量精度提出了更高的要求。电感测微仪是一种建立在电磁感应基础上，利用线圈的自感来实现精密位移的测量。电感测微仪广泛应用于精密机械制造，轴承、汽车、拖拉机、集成电路制造，轻纺行业以及国防、科研等部门的精密测量，起着至关重要的作用。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种数显式电感测微仪，用于静态测量和动态测量，能够更加精准、快速地完成多种测量任务。
[0004]本实用新型采用的技术方案为:
[0005]一种数显式电感测微仪，包括电感测头和立方体测微仪壳体，测微仪壳体正面设有显示窗口、量程切换按键、拨动开关，测微仪壳体背面设有第一路电感测头接口和第二路电感测头接口、信号输出口、电源开关；电感测头包括第一路电感传感器和第二路电感传感器，第一路电感传感器和第二路电感传感器分别连接第一路电感测头接口和第二路电感测头接口 ；测微仪壳体内部设有振荡电路，振荡电路的输出端分别连接第一路电感传感器和第二路电感传感器的激发输入端，第一路电感传感器和第二路电感传感器的信号输出端分别连接两路调零电路的输入端，两路调零电路的输出端连接开关选择和差演算电路的输入端，开关选择和差演算电路的输出端连接信号放大、转换电路的信号输入端，信号放大、转换电路的第一输出端通过直流输出电路输出，信号放大、转换电路的第二输出端通过模数、采样电路连接微处理器的采样输入端，微处理器的控制输入端连接量程选择按键电路的第一输出端，量程选择按键电路的第二输出端连接信号放大、转换电路的控制输入端，微处理器的输出端连接显示面板，显示面板设于显示窗口处，电源为整个装置供电；量程切换按键与量程选择按键电路的信号输入端连接，拨动开关连接开关选择和差演算电路的控制选择信号输入端，信号输出口连接直流输出电路的输出端。
[0006]所述的信号放大、转换电路包括交流放大器，交流放大器的信号输入端连接开关选择和差演算电路的输出端，交流放大器的控制输入端连接量程选择按键电路的第二输出端，交流放大器的放大输入端连接增益调节电路的输出端，交流放大器的输出端通过相敏检波电路连接直流放大电路的信号输入端，直流放大电路的第一输出端连接直流输出电路，直流放大电路的第二输出端连接模数、采样电路。
[0007]所述的微处理器还连接有USB接口。[0008]所述的量程切换按键包括三个量程按键，并配合设有三个量程指示灯。
[0009]所述的拨动开关设有三个档位，每个档位分别连接开关选择和差演算电路的控制选择信号输入端。
[0010]所述的测微仪壳体正面还设有第一路电感传感器调零旋钮、第一路电感传感器放大旋钮、第二路电感传感器调零旋钮、第二路电感传感器放大旋钮，第一路电感传感器调零旋钮和第二路电感传感器调零旋钮与调零电路的控制输入端连接，第一路电感传感器放大旋钮和第二路电感传感器放大旋钮连接增益调节电路的控制输入端。
[0011]所述的显示面板采用五位数码管显示。
[0012]本实用新型利用电感测头将位移量转换为电信号，将电感测头反馈的电信号发送给信号放大、转换电路，经由信号放大、转换电路进行适当的放大，之后将交流信号转换为直流信号输出，同时，微处理器通过模数、采样电路采集输出的电压信号，在显示面板上显示出来；进一步地，本装置设有多种功能的调钮，根据实际情况进行调节，更加精准、快速地进行测量工作，提高工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的电路原理框图；
[0014]图2为本实用新型的立方体测微仪壳体的正面视图；
[0015]图3为本实用新型的立方体测微仪壳体的后视图。
【具体实施方式】
[0016]如图1、图2和图3所示，本实用新型包括立方体测微仪壳体I，立方体测微仪壳体的正面2设有显示窗口 3、量程切换按键5并配合设有量程指示灯4、拨动开关，量程切换按键5包括三个量程按键并配合设有三个量程指示灯4，三个量程按键与量程选择按键电路的信号输入端连接，测微仪壳体正面2还设有第一路电感传感器A调零旋钮7、第一路电感传感器A放大旋钮8、第二路电感传感器B调零旋钮9、第二路电感传感器B放大旋钮10，第一路电感传感器A调零旋钮7和第二路电感传感器B调零旋钮9对应与两路调零电路的控制输入端连接，第一路电感传感器A放大旋钮8和第二路电感传感器B放大旋钮10连接增益调节电路的控制输入端，拨动开关6设有三个档位，每个档位分别连接开关选择和差演算电路的控制选择信号输入端，显示面板设于显示窗口 3处，显示面板采用五位数码管显示，显示范围为-1999?1999，测微仪壳体背面11上设有第一路电感测头接口 12和第二路电感测头接口 13、信号输出口 16、电源开关15和USB接口 14，信号输出口 16连接直流输出电路的输出端。
[0017]本实用新型还包括电感测头，电感测头包括第一路电感传感器A和第二路电感传感器B，第一路电感传感器A和第二路电感传感器B分别连接第一路电感测头接口 12和第二路电感测头接口 13 ;测微仪壳体I内部设有振荡电路，振荡电路的输出端分别连接第一路电感传感器A和第二路电感传感器B的激发输入端，第一路电感传感器A和第二路电感传感器B的信号输出端分别连接两路调零电路的输入端，两路调零电路的输出端连接开关选择和差演算电路的输入端，开关选择和差演算电路的输出端连接信号放大、转换电路的信号输入端，信号放大、转换电路包括交流放大器，交流放大器的信号输入端连接开关选择和差演算电路的输出端，交流放大器的控制输入端连接量程选择按键电路的第二输出端，交流放大器的放大输入端连接增益调节电路的输出端，交流放大器的输出端通过相敏检波电路连接直流放大电路的信号输入端，直流放大电路的第一输出端连接直流输出电路，直流放大电路的第二输出端连接模数、采样电路，模数、采样电路的输出端连接微处理器的采样输入端，微处理器的控制输入端连接量程选择按键电路的第一输出端，微处理器的输出端连接量程指示灯4 (LED指示灯)和数显管显示面板，微处理器还连接有USB接口 14，电源为整个装置供电。
[0018]本实用新型在使用时，振荡电路产生的信号加到第一路电感传感器A和第二路电感传感器B的输入端,给电感传感器一个激荡信号,使电感传感器工作,第一路电感传感器A和第二路电感传感器B再将测得的电信号发送给调零电路，经过调零电路调整后输出的电压信号正比于传感器测头的位移量。通过调零电路可以调节输出电压的零点，开关选择和差演算电路通过内部设置的和差运算器可以对第一路电感传感器A和第二路电感传感器B的信号进行和差演算，或是单独输出第一路电感传感器A的信号给下级电路。量程选择按键电路根据当前选择的量程档位控制交流放大电路输出信号范围，同时，将按键信息发送给微处理器，微处理器根据选择的量程，并控制相应的LED指示灯点亮。信号放大、转换电路包括交流放大器、增益调节电路、相敏检波电路、直流放大电路四个部分，增益调节电路可以调节交流放大电路的增益，相敏检波电路将交流信号转为直流电压信号，并送到直流放大电路，放大后的信号一路经过直流输出电路转化为-5疒+5V的直流电压信号，另一路送到模数、采样电路，微处理器通过SPI总线采集模数、采样电路输出结果，并将其代表的位移量显示在数码管显示面板上，也可以通过USB接口 16，向上位机输出测量结果。本实用新型可以进行静态测量和动态测量，静态测量就是在被测量值为定量的情况下，进行测量；动态测量就是在被测量值为变量的情况下，进行测量。例如，在进行表面粗糙度测量的时候，需要将传感探头与被测物表面接触，并以一定的方式移动传感探头，此时反馈的测量数值就是一系列的变量，即为动态测量。
[0019]为提高测量精度，本实用新型在使用前，最好进行校正:
[0020]一:校正前的准备
[0021 ] a:在第一路电感测头接口插上第一路电感传感器A，将拨动开关6置于A档。
[0022]b:把第一路电感传感器调零旋钮7轻轻旋到尽头，然后再反向旋转5圈，使第一路电感传感器调零电位器位于中间位置。
[0023]c:将第一路电感测头固定在微动测量台架上，给仪器上电，调整第一路电感传感器A，使其显示值在土 IOOum以内。
[0024]d:切换量程为土 IOOum档位，调整台架微动部分，使仪器显示值在±5um以内。
[0025]e:预热30分钟。
[0026]第二路电感测头的校正同第一路电感传感器A校正，在此不再赘述。
[0027]二:放大倍数校正
[0028]a:预热后，将量程切换为± IOOum档位，调整台架使第一路电感测头变位，仪器的显示值在1.0um以内，然后转动第一路电感传感器A调零旋钮使测量显示值为0.0um。
[0029]b:调整微动台架的移动部分，使第一路电感测头产生IOOum的位移。
[0030]c:通过小螺丝刀调整第一路电感传感器A放大旋钮，使仪器显示值为100.0um。[0031]d:调整微动台架的移动部分，使第一路电感测头回到初始零点位置，如果当前示值不是0.0um,就需要调整第一路电感测头的零点，然后反复校对，使IOOum的位移对应100.0um的测量显示值。
[0032]二: ± IOum量程的A±B和差演算的校正
[0033]a:量程档位选择±10um，将拨动开关6置于A档位，连接好第一路电感测头。
[0034]b:第一路电感传感器A的放大倍数调整方法同“二:放大倍数校正”，微动测量台架采用BCT-5C，调整实际位移为10um，对应示值变动也应为10um。
[0035]c:拨动开关6置于A+B档(或者A-B档)，使用第一路电感传感器调零旋钮7将当前示值调为0.0Oum。
[0036]d:连接上第二路电感测头，将第二路电感测头固定在BCT-5C微动测量台架上。
[0037]e:保持第二路电感测头位置不动，重新校对第一路电感传感器的放大倍数，然后将第一路电感测头回零。
[0038]f:保持第一路电感测头位置不动，校准第二路传感器的放大倍数，方法同，“二:放大倍数校正”，微动测量台架采用BCT-5C，调整实际位移为10um，对应示值也应为10um。
[0039]上述A档指第一路电感测头独立工作，A+B档指第一路电感测头和第二路电感测头测量值进行和演算，A-B档指第一路电感测头和第二路电感测头测量值进行差演算。
[0040]± IOOum量程的A±B和差演算的校正和± IOOOum量程的A±B和差演算的校正同土 IOum量程的A±B和差演算的校正，在此不再赘述。
【权利要求】
1.一种数显式电感测微仪，其特征在于:包括电感测头和立方体测微仪壳体，测微仪壳体正面设有显示窗口、量程切换按键、拨动开关，测微仪壳体背面设有第一路电感测头接口和第二路电感测头接口、信号输出口、电源开关；电感测头包括第一路电感传感器和第二路电感传感器，第一路电感传感器和第二路电感传感器分别连接第一路电感测头接口和第二路电感测头接口 ；测微仪壳体内部设有振荡电路，振荡电路的输出端分别连接第一路电感传感器和第二路电感传感器的激发输入端，第一路电感传感器和第二路电感传感器的信号输出端分别连接两路调零电路的输入端，两路调零电路的输出端连接开关选择和差演算电路的输入端，开关选择和差演算电路的输出端连接信号放大、转换电路的信号输入端，信号放大、转换电路的第一输出端通过直流输出电路输出，信号放大、转换电路的第二输出端通过模数、采样电路连接微处理器的采样输入端，微处理器的控制输入端连接量程选择按键电路的第一输出端，量程选择按键电路的第二输出端连接信号放大、转换电路的控制输入端，微处理器的输出端连接显示面板，显示面板设于显示窗口处，电源为整个装置供电；量程切换按键与量程选择按键电路的信号输入端连接，拨动开关连接开关选择和差演算电路的控制选择信号输入端，信号输出口连接直流输出电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的数显式电感测微仪，其特征在于:所述的信号放大、转换电路包括交流放大器，交流放大器的信号输入端连接开关选择和差演算电路的输出端，交流放大器的控制输入端连接量程选择按键电路的第二输出端，交流放大器的放大输入端连接增益调节电路的输出端，交流放大器的输出端通过相敏检波电路连接直流放大电路的信号输入端，直流放大电路的第一输出端连接直流输出电路，直流放大电路的第二输出端连接模数、采样电路。
3.根据权利要求2所述的数显式电感测微仪，其特征在于:所述的微处理器还连接有USB 接口。
4.根据权利要求3所述的数显式电感测微仪，其特征在于:所述的量程切换按键包括三个量程按键，并配合设有三个量程指示灯。
5.根据权利要求4所述的数显式电感测微仪，其特征在于:所述的拨动开关设有三个档位，每个档位分别连接开关选择和差演算电路的控制选择信号输入端。
6.根据权利要求5所述的数显式电感测微仪，其特征在于:所述的测微仪壳体正面还设有第一路电感传感器调零旋钮、第一路电感传感器放大旋钮、第二路电感传感器调零旋钮、第二路电感传感器放大旋钮，第一路电感传感器调零旋钮和第二路电感传感器调零旋钮与调零电路的控制输入端连接，第一路电感传感器放大旋钮和第二路电感传感器放大旋钮连接增益调节电路的控制输入端。
7.根据权利要求6所述的数显式电感测微仪，其特征在于:所述的显示面板采用五位数码管显示。
【文档编号】G01B7/02GK203642866SQ201320840034
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】李连骏, 孙文华, 张瑞红 申请人:三门峡中原量仪股份有限公司