一种倾角测量仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种倾角测量仪，属于角位移测量设备【技术领域】。本发明包括悬臂感应机构、夕卜壳、底座、连接调节机构、数显角度尺；其中悬臂感应机构的悬臂梁上端垂直固定在外壳顶板下表面的正中心，外壳通过连接调节机构与底座相连，并支撑在底座上，数显角度尺附着在外壳与底座之间。本发明悬臂感应机构可以灵敏而准确的感应到被测对象产生的动态或静态角度变化，辅以常规的应变读数仪就可实现动静态角位移测读；连接调节机构可以有效的解决初始倾角对仪器测量量程的影响；连接调节机构和数显角度尺配合使用可实现仪器的自校准和断电状态下的角位移测量，保证了仪器测量的准确性，同时扩展了仪器的使用条件和适用范围。
【专利说明】一种倾角测量仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种倾角测量仪，属于角位移测量设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 角位移一般采用倾角仪测量，测量时将倾角仪附着在结构上，以重力作用线为参 考来测读结构发生的角位移。
[0003] 结构试验是以实验技术为手段，测量能反映结构或构件实际工作性能的有关参 数，为判断结构的承载能力和安全储备提供重要的依据。角位移作为结构试验中一个重要 的测量参数，它反映的是结构的整体工作状况，常用的倾角仪有水准管式倾角仪和电阻应 变式倾角仪，水准管式倾角仪仅适用于静态角位移的测量；电阻应变式倾角仪一般也只用 于静态角位移测量，它仅在通电状态下才能使用，这将对其适用范围产生影响，另外，如果 测量对象存在初始倾角将会减小仪器量程。目前国内外针对结构抗震性能方面开展的试验 研究工作较多，尤其是针对构件或节点抗震性能的静力试验更多，在抗震静力试验中，构件 或节点的实时角位移成为非常重要的测量参数，能进行动态角位移测量的倾角仪成为抗震 试验必备测试工具。现有的常规倾角测量仪的功能均不能很好的满足抗震试验的测量要 求,基于此，设计了本倾角测量仪。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种倾角测量仪，以用于解决针对角位移测量中水准管式倾角仪无 法进行动态角位移测量和使用条件对电阻应变式倾角仪适用范围限制问题。
[0005] 本发明的技术方案是：一种倾角测量仪，包括悬臂感应机构、外壳、底座、连接调节 机构、数显角度尺27 ;其中悬臂感应机构的悬臂梁1上端垂直固定在外壳顶板5下表面的 正中心，外壳通过连接调节机构与底座相连，并支撑在底座上，数显角度尺27附着在外壳 与底座之间。
[0006] 所述悬臂感应机构由悬臂梁1、质量块2、应变计3和导线4组成；其中悬臂梁1下 端垂直固定在质量块2的正中心，悬臂梁1上端垂直固定在外壳顶板5的正中心，对称粘贴 在悬臂梁1两侧的应变计3感受的应变信号由导线4经顶板5上设的出线口 6传出。
[0007] 所述外壳是由顶板5、出线口 6、侧板7和底板8组成；其中侧板7将顶板5和底板 8连接在一起形成一个箱体，侧板7共四块，分别为前侧板、后侧板、左侧板和右侧板。
[0008] 所述底座由上封板9、下封板10、长连接板11和短连接板12组成；其中上封板9、 下封板10与两块长连接板11和两块短连接板12通过焊接形成底座。
[0009] 所述连接调节机构由水准管13、圆管I 14、球铰15、圆管II 16、螺栓17、螺母 I 18、螺杆19、螺母II 20、外套连接板21、圆球22、圆孔23、水准泡24、圆孔25和槽孔26组 成；其中带水准泡24的水准管13安装在侧板7中前侧板的底部，螺栓17穿过焊接在外壳 底板8的圆管I 14和焊接在上封板9的圆管II 16将外壳与底座左侧连接在一起并形成可 相互转动的转铰，外壳与底座之间的相互转动由螺母I 18进行约束，球铰15的外套连接板 21与底板8固结，球铰15的圆球22下半部分球体在下底板的圆孔23内可自由转动，穿过 底座圆孔25和槽孔26的螺杆19与圆球22相连，预装在螺杆19上的螺母II 20将外壳与 底座在右端也连接在一起。
[0010] 所述数显角度尺27由固定尺28、转动尺29、显数盘30、转轴31、连接件I 32和连 接件II 33组成；其中固定尺28通过连接件I 32与底座上的封板9连接，转动尺29通过连 接件II 33与底板8连接，转轴31固定在圆管I 14上，显数盘30粘贴在固定尺28上，固定 尺28与转动尺29之间可以绕转轴31转动，固定尺28与转动尺29之间转动的角度值可以 直接由显数盘30显示出来。
[0011] 所述长连接板11和短连接板12的宽度和厚度均相等。
[0012] 所述圆管I 14管壁上部焊接在外壳底板8的下表面，圆管I 14管壁下部与上封 板9之间不连接并存在间隙；圆管II 16管壁下部与上封板9上表面焊接，圆管II 16管壁上 部与底板8的下表面之间也存在间隙。
[0013] 所述圆管I 14管壁下部与上封板9之间的间隙与圆管II 16管壁上部与底板8的 下表面之间的间隙相等。
[0014] 所述间隙的范围为4mm-8mm。
[0015] 本发明的工作原理是： 倾角测量仪角位移测量原理，将倾角测量仪底座固定在被测对象上，拧松螺母I 18,使 外壳与底座在左侧可以绕螺栓17自由转动，松开螺母II 20,调节螺杆19使水准泡24中心 与水准管13的中线重合，然后拧紧螺母II 20,同时也拧紧螺母I 18,使外壳与底座的位置 关系不发生变化，最后将导线4连接在常规应变读数仪(如DH3817)上并将仪器清零，被测 对象产生角位移时，悬臂梁1受质量块2的作用将产生变形，应变计3也将产生变形，应变 计3变形引起的电量信号通过导线4传输至常规应变读数仪，常规应变读数仪将记录下相 应的应变数值，应变数值除以倾角测量仪给定的转换系数，就可得到被测对象产生的角位 移值，即实现了角位移的实时测量。
[0016] 断电情况下角位测量原理，将倾角测量仪底座固定在被测对象上，通过拧松螺母 I 18,使外壳与底座在左侧可以绕螺栓17自由转动，松开螺母II 20,调节螺杆19使水准泡 24中心与水准管的中线重合，固定尺28与转动尺29会绕转轴31转动，显数盘30出现初始 角度值，将显数盘30上的初始角度清零，当测量对象产生角位移并稳定后，再通过调节螺 杆19使水准泡24中心与水准管的中线重合，此过程中固定尺28与转动尺29会绕转轴31 转动，显数盘30显示的角度值Θ就是此调节过程中固定尺28与转动尺29绕转轴31转动 的角度，即是测试对象产生的角位移Θ。
[0017] 倾角测量仪使用前角位移自校准原理，将倾角测量仪底座固定在不动物体上，将 导线4连接在常规应变读数仪(如DH3817)上，拧松螺母I 18,使外壳与底座在左侧可以绕 螺栓17自由转动，松开螺母II 20,调节螺杆19使水准泡24中心与水准管13的中线重合， 固定外壳与底座的位置关系不发生变化，将显数盘30上的读数清零，同时也将应变读数仪 进行平衡清零，然后调节螺杆19使显数盘30上的示数达到设定的角度值，记录下对应的应 变值，根据角度值与应变值之间的对应关系，获得相应的系数，以此方式对仪器进行校核和 转换系数修正。
[0018] 本发明的有益效果是： 1、悬臂感应机构可以灵敏而准确的感应到被测对象产生的动态或静态角度变化，辅以 常规的应变读数仪就可实现动静态角位移测读。
[0019] 2、连接调节机构可以有效的解决初始倾角对仪器测量量程的影响。
[0020] 3、连接调节机构和数显角度尺配合使用可实现仪器的自校准和断电状态下的角 位移测量，保证了仪器测量的准确性，同时扩展了仪器的使用条件和适用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的主视图； 图2为本发明的左视图； 图3为本发明中悬臂感应机构及外壳俯视图； 图4为本发明中底座俯视图； 图5为本发明中数显角度尺示意图； 图6为本发明左侧转铰等轴测示意图； 图7为本发明右侧球铰等轴测示意图； 图中各标号：1-悬臂梁，2-质量块，3-应变计，4-导线，5-顶板，6-出线口，7-侧板， 8_底板，9-上封板，10-下封板，11-长连接板，12-短连接板，13-水准管，14-圆管I，15-球 铰，16-圆管II，17-螺栓，18-螺母I，19-螺杆，20-螺母II，21-外套连接板，22-圆球， 23-圆孔，24-水准泡，25-圆孔，26-槽孔，27-数显角度尺，28-固定尺，29-转动尺，30-显 数盘，31-转轴，32-连接件I，33-连接件II。
【具体实施方式】
[0022] 实施例1 :如图1-7所示，一种倾角测量仪，包括悬臂感应机构、外壳、底座、连接调 节机构、数显角度尺27 ;其中悬臂感应机构的悬臂梁1上端垂直固定在外壳顶板5下表面 的正中心，外壳通过连接调节机构与底座相连，并支撑在底座上，数显角度尺27附着在外 壳与底座之间。
[0023] 所述悬臂感应机构由悬臂梁1、质量块2、应变计3和导线4组成；其中悬臂梁1下 端垂直固定在质量块2的正中心，悬臂梁1上端垂直固定在外壳顶板5的正中心，对称粘贴 在悬臂梁1两侧的应变计3感受的应变信号由导线4经顶板5上设的出线口 6传出。
[0024] 所述外壳是由顶板5、出线口 6、侧板7和底板8组成；其中侧板7将顶板5和底板 8连接在一起形成一个箱体，侧板7共四块，分别为前侧板、后侧板、左侧板和右侧板。
[0025] 所述底座由上封板9、下封板10、长连接板11和短连接板12组成；其中上封板9、 下封板10与两块长连接板11和两块短连接板12通过焊接形成底座。
[0026] 所述连接调节机构由水准管13、圆管I 14、球铰15、圆管II 16、螺栓17、螺母 I 18、螺杆19、螺母II 20、外套连接板21、圆球22、圆孔23、水准泡24、圆孔25和槽孔26组 成；其中带水准泡24的水准管13安装在侧板7中前侧板的底部，螺栓17穿过焊接在外壳 底板8的圆管I 14和焊接在上封板9的圆管II 16将外壳与底座左侧连接在一起并形成可 相互转动的转铰，外壳与底座之间的相互转动由螺母I 18进行约束，球铰15的外套连接板 21与底板8固结，球铰15的圆球22下半部分球体在下底板的圆孔23内可自由转动，穿过 底座圆孔25和槽孔26的螺杆19与圆球22相连，预装在螺杆19上的螺母II 20将外壳与 底座在右端也连接在一起。
[0027] 所述数显角度尺27由固定尺28、转动尺29、显数盘30、转轴31、连接件I 32和连 接件II 33组成；其中固定尺28通过连接件I 32与底座上的封板9连接，转动尺29通过连 接件II 33与底板8连接，转轴31固定在圆管I 14上，显数盘30粘贴在固定尺28上，固定 尺28与转动尺29之间可以绕转轴31转动，固定尺28与转动尺29之间转动的角度值可以 直接由显数盘30显示出来。
[0028] 所述长连接板11和短连接板12的宽度和厚度均相等。
[0029] 所述圆管I 14管壁上部焊接在外壳底板8的下表面，圆管I 14管壁下部与上封 板9之间不连接并存在间隙；圆管II 16管壁下部与上封板9上表面焊接，圆管II 16管壁上 部与底板8的下表面之间也存在间隙。
[0030] 所述圆管I 14管壁下部与上封板9之间的间隙与圆管II 16管壁上部与底板8的 下表面之间的间隙相等。
[0031] 所述间隙为4mm。
[0032] 实施例2 :如图1-7所示，一种倾角测量仪，包括悬臂感应机构、外壳、底座、连接调 节机构、数显角度尺27 ;其中悬臂感应机构的悬臂梁1上端垂直固定在外壳顶板5下表面 的正中心，外壳通过连接调节机构与底座相连，并支撑在底座上，数显角度尺27附着在外 壳与底座之间。
[0033] 所述悬臂感应机构由悬臂梁1、质量块2、应变计3和导线4组成；其中悬臂梁1下 端垂直固定在质量块2的正中心，悬臂梁1上端垂直固定在外壳顶板5的正中心，对称粘贴 在悬臂梁1两侧的应变计3感受的应变信号由导线4经顶板5上设的出线口 6传出。
[0034] 所述外壳是由顶板5、出线口 6、侧板7和底板8组成；其中侧板7将顶板5和底板 8连接在一起形成一个箱体，侧板7共四块，分别为前侧板、后侧板、左侧板和右侧板。
[0035] 所述底座由上封板9、下封板10、长连接板11和短连接板12组成；其中上封板9、 下封板10与两块长连接板11和两块短连接板12通过焊接形成底座。
[0036] 所述连接调节机构由水准管13、圆管I 14、球铰15、圆管II 16、螺栓17、螺母 I 18、螺杆19、螺母II 20、外套连接板21、圆球22、圆孔23、水准泡24、圆孔25和槽孔26组 成；其中带水准泡24的水准管13安装在侧板7中前侧板的底部，螺栓17穿过焊接在外壳 底板8的圆管I 14和焊接在上封板9的圆管II 16将外壳与底座左侧连接在一起并形成可 相互转动的转铰，外壳与底座之间的相互转动由螺母I 18进行约束，球铰15的外套连接板 21与底板8固结，球铰15的圆球22下半部分球体在下底板的圆孔23内可自由转动，穿过 底座圆孔25和槽孔26的螺杆19与圆球22相连，预装在螺杆19上的螺母II 20将外壳与 底座在右端也连接在一起。
[0037] 所述数显角度尺27由固定尺28、转动尺29、显数盘30、转轴31、连接件I 32和连 接件II 33组成；其中固定尺28通过连接件I 32与底座上的封板9连接，转动尺29通过连 接件II 33与底板8连接，转轴31固定在圆管I 14上，显数盘30粘贴在固定尺28上，固定 尺28与转动尺29之间可以绕转轴31转动，固定尺28与转动尺29之间转动的角度值可以 直接由显数盘30显示出来。
[0038] 所述长连接板11和短连接板12的宽度和厚度均相等。
[0039] 所述圆管I 14管壁上部焊接在外壳底板8的下表面，圆管I 14管壁下部与上封 板9之间不连接并存在间隙；圆管II 16管壁下部与上封板9上表面焊接，圆管II 16管壁上 部与底板8的下表面之间也存在间隙。
[0040] 所述圆管I 14管壁下部与上封板9之间的间隙与圆管II 16管壁上部与底板8的 下表面之间的间隙相等。
[0041] 所述间隙为6mm。
[0042] 实施例3 :如图1-7所示，一种倾角测量仪，包括悬臂感应机构、外壳、底座、连接调 节机构、数显角度尺27 ;其中悬臂感应机构的悬臂梁1上端垂直固定在外壳顶板5下表面 的正中心，外壳通过连接调节机构与底座相连，并支撑在底座上，数显角度尺27附着在外 壳与底座之间。
[0043] 所述悬臂感应机构由悬臂梁1、质量块2、应变计3和导线4组成；其中悬臂梁1下 端垂直固定在质量块2的正中心，悬臂梁1上端垂直固定在外壳顶板5的正中心，对称粘贴 在悬臂梁1两侧的应变计3感受的应变信号由导线4经顶板5上设的出线口 6传出。
[0044] 所述外壳是由顶板5、出线口 6、侧板7和底板8组成；其中侧板7将顶板5和底板 8连接在一起形成一个箱体，侧板7共四块，分别为前侧板、后侧板、左侧板和右侧板。
[0045] 所述底座由上封板9、下封板10、长连接板11和短连接板12组成；其中上封板9、 下封板10与两块长连接板11和两块短连接板12通过焊接形成底座。
[0046] 所述连接调节机构由水准管13、圆管I 14、球铰15、圆管II 16、螺栓17、螺母 I 18、螺杆19、螺母II 20、外套连接板21、圆球22、圆孔23、水准泡24、圆孔25和槽孔26组 成；其中带水准泡24的水准管13安装在侧板7中前侧板的底部，螺栓17穿过焊接在外壳 底板8的圆管I 14和焊接在上封板9的圆管II 16将外壳与底座左侧连接在一起并形成可 相互转动的转铰，外壳与底座之间的相互转动由螺母I 18进行约束，球铰15的外套连接板 21与底板8固结，球铰15的圆球22下半部分球体在下底板的圆孔23内可自由转动，穿过 底座圆孔25和槽孔26的螺杆19与圆球22相连，预装在螺杆19上的螺母II 20将外壳与 底座在右端也连接在一起。
[0047] 所述数显角度尺27由固定尺28、转动尺29、显数盘30、转轴31、连接件I 32和连 接件II 33组成；其中固定尺28通过连接件I 32与底座上的封板9连接，转动尺29通过连 接件II 33与底板8连接，转轴31固定在圆管I 14上，显数盘30粘贴在固定尺28上，固定 尺28与转动尺29之间可以绕转轴31转动，固定尺28与转动尺29之间转动的角度值可以 直接由显数盘30显示出来。
[0048] 所述长连接板11和短连接板12的宽度和厚度均相等。
[0049] 所述圆管I 14管壁上部焊接在外壳底板8的下表面，圆管I 14管壁下部与上封 板9之间不连接并存在间隙；圆管II 16管壁下部与上封板9上表面焊接，圆管II 16管壁上 部与底板8的下表面之间也存在间隙。
[0050] 所述圆管I 14管壁下部与上封板9之间的间隙与圆管II 16管壁上部与底板8的 下表面之间的间隙相等。
[0051] 所述间隙为8mm。
[0052] 实施例4 :如图1-7所示，一种倾角测量仪，包括悬臂感应机构、外壳、底座、连接调 节机构、数显角度尺27 ;其中悬臂感应机构的悬臂梁1上端垂直固定在外壳顶板5下表面 的正中心，外壳通过连接调节机构与底座相连，并支撑在底座上，数显角度尺27附着在外 壳与底座之间。
[0053] 上面结合附图对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述 实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前 提下作出各种变化。
【权利要求】
1. 一种倾角测量仪，其特征在于：包括悬臂感应机构、外壳、底座、连接调节机构、数显 角度尺（27);其中悬臂感应机构的悬臂梁（1)上端垂直固定在外壳顶板（5)下表面的正中 心，外壳通过连接调节机构与底座相连，并支撑在底座上，数显角度尺（27)附着在外壳与底 座之间。
2. 根据权利要求1所述的倾角测量仪，其特征在于：所述悬臂感应机构由悬臂梁（1)、 质量块（2)、应变计（3)和导线（4)组成；其中悬臂梁（1)下端垂直固定在质量块（2)的正中 心，悬臂梁（1)上端垂直固定在外壳顶板（5)的正中心，对称粘贴在悬臂梁（1)两侧的应变 计（3)感受的应变信号由导线（4)经顶板（5)上设的出线口（6)传出。
3. 根据权利要求1所述的倾角测量仪，其特征在于：所述外壳是由顶板（5)、出线口 (6)、侧板（7)和底板（8)组成；其中侧板（7)将顶板（5)和底板（8)连接在一起形成一个箱 体，侧板（7 )共四块，分别为前侧板、后侧板、左侧板和右侧板。
4. 根据权利要求1所述的倾角测量仪，其特征在于：所述底座由上封板（9)、下封板 (10) 、长连接板（11)和短连接板（12)组成；其中上封板（9)、下封板（10)与两块长连接板 (11) 和两块短连接板（12 )通过焊接形成底座。
5. 根据权利要求1所述的倾角测量仪，其特征在于：所述连接调节机构由水准管（13)、 圆管I (14)、球铰（15)、圆管II (16)、螺栓（17)、螺母I (18)、螺杆（19)、螺母II (20)、外套 连接板（21)、圆球（22)、圆孔（23)、水准泡（24)、圆孔（25)和槽孔（26)组成；其中带水准泡 (24)的水准管（13)安装在侧板（7)中前侧板的底部，螺栓（17)穿过焊接在外壳底板（8)的 圆管I (14)和焊接在上封板（9)的圆管II (16)将外壳与底座左侧连接在一起并形成可相 互转动的转铰，外壳与底座之间的相互转动由螺母I (18)进行约束，球铰（15)的外套连接 板（21)与底板（8)固结，球铰（15)的圆球（22)下半部分球体在下底板的圆孔（23)内可自 由转动，穿过底座圆孔（25)和槽孔（26)的螺杆（19)与圆球（22)相连，预装在螺杆（19)上 的螺母II (20)将外壳与底座在右端也连接在一起。
6. 根据权利要求1所述的倾角测量仪，其特征在于：所述数显角度尺（27)由固定尺 (28)、转动尺（29)、显数盘（30)、转轴（31)、连接件I (32)和连接件II (33)组成；其中固定 尺（28 )通过连接件I (32 )与底座上的封板（9 )连接，转动尺（29 )通过连接件II (33 )与底 板（8)连接，转轴（31)固定在圆管I (14)上，显数盘（30)粘贴在固定尺（28)上，固定尺 (28)与转动尺（29)之间可以绕转轴（31)转动，固定尺（28)与转动尺（29)之间转动的角度 值可以直接由显数盘（30)显示出来。
7. 根据权利要求4所述的倾角测量仪，其特征在于：所述长连接板（11)和短连接板 (12) 的宽度和厚度均相等。
8. 根据权利要求5所述的倾角测量仪，其特征在于：所述圆管I (14)管壁上部焊接在 外壳底板（8)的下表面，圆管I (14)管壁下部与上封板（9)之间不连接并存在间隙；圆管II (16)管壁下部与上封板（9)上表面焊接，圆管II (16)管壁上部与底板（8)的下表面之间也 存在间隙。
9. 根据权利要求8所述的倾角测量仪，其特征在于：所述圆管I (14)管壁下部与上封 板（9)之间的间隙与圆管II (16)管壁上部与底板（8)的下表面之间的间隙相等。
10. 根据权利要求9所述的倾角测量仪，其特征在于：所述间隙的范围为4mm-8mm。
【文档编号】G01C9/34GK104215227SQ201410369230
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】苏何先, 杨梦虹, 严航, 侯斌 申请人:昆明理工大学