一种简易直观的位移记录装置的制作方法

本发明涉及一种简易直观的位移记录装置。

背景技术：

各项工程试验、现场检测等项目中对于位移(变形)的记录一般采用位移传感器，通过数据线将位移传感器与数据采集仪连接，一般在现场存储下实测数据，后期在实验室或计算机中再对数据进行查看和分析。这虽然是一种精密的方法，但是位移传感器、数据采集仪等设备昂贵，并且很多情况下不能实现位移数据的实时呈现，对于现场各类现象不能给出直观的评判，对于突发情况的处理不能给出有价值的参考。

而对于量大面广的位移(变形)测量需求，大量安装位移传感器是不现实的。例如在震害调查中，记录下建筑结构在地震中层间相对变形、消能减震装置变形等的数据，非常有助于专家快速评判房屋损伤情况，以及对危房鉴定起到重要的数据支持。由于位移传感器和数据采集系统价格昂贵、安装和调试工作量大、使用和维护难度高、在建筑结构几十年的生命周期中维护成本极大、震后无法及时统计和分析各测点数据，因此安装位移传感器显然是不经济和不实用的。

本发明提出一种简便直观的位移记录装置，在不采用任何电子元件的情况下，能够记录和直观呈现两点间相对位移的累计值和正负幅值。相比位移传感器，本发明使用简便、价格低廉、可靠度高、可以实现大面积安装和免维护使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种简便直观的位移记录装置，在不采用任何电子元件的情况下，能够记录和直观呈现两点间相对位移的累计值和正负幅值。相比位移传感器，本发明使用简便、价格低廉、可靠度高、可以实现大面积安装和免维护使用。

本发明提出的一种简易直观的位移记录装置，包括上板1、下板2、齿板3、吊杆4、棘轮装置5、第一滚轴支架6、第二滚轴支架7、软尺转筒8、带刻度软尺9、墨盒10、带色段的棉线11，棘轮装置由转筒5-1、转盘5-2、棘爪5-3、防弹出钢片5-4和齿轮5-5组成，其中：上板1底部固定有三根吊杆4，第一根吊杆和第二根吊杆的底部分别与齿板3两端连接，第二根吊杆和第三根吊杆分别与带色段的棉线两端连接；第一滚轴支架6有三根，第一根第一滚轴支架和第二根第一滚轴支架固定于下板2上，第三根第一滚轴支架的两端分别固定于第一根第一滚轴支架和第二根第一滚轴支架顶部之间；第二滚轴支架7有四根，第一根第二滚轴支架和第二根第二滚轴支架分别固定于下板2上，第三根第二滚轴支架的两端分别固定于第一根第二滚轴支架和第二根第二滚轴支架之间，第四根第二滚轴支架的两端分别固定于第一根第二滚轴支架和第二根第二滚轴支架顶部之间，第三根第二滚轴支架上套有软尺转筒8，第四根第二滚轴支架上放置墨盒10；带色段的棉线11穿过墨盒10；带刻度软尺9一端固定于转筒5-1上，另一端缠绕于软尺套筒8上；转盘5-2固定于转筒5-1上，转筒5-1套于第三根第一滚轴支架上，转盘5-2外套有齿轮5-5，防弹出钢片5-4一端固定于转盘5-2上，另一端扣住齿轮5-5上的棘爪5-3，齿轮5-5外圈与齿板3咬合；齿轮5-5外圈采用正齿、内圈采用棘齿；当上板1和下板2间发生沿特定方向的相对位移时，齿板3带动齿轮5-5转动，棘爪5-3在防弹出钢片5-4的紧扣下，能够紧密抵住齿轮5-5内圈的棘齿，从而带动转盘5-2的转动，由于转盘5-2与转筒5-1连接为一体，会带动缠绕在软尺转筒8上的带刻度软尺9转动，而使带刻度软尺9缠绕在转筒5-1上；当上板1和下板2发生相反方向的相对位移时，棘爪5-3则在棘齿上滑动，不带动带刻度软尺9的移动；最后通过读取带刻度软尺9上的数据，结合转筒5-1与齿轮的直径比可快速换算出上板1和下板2之间在该运动方向的累积相对位移；同时带色段的棉线经过墨盒会被染色，正反方向的被染色段数量反映了上板1和下板2间相对位移的正负幅值。

本发明中，齿轮外圈上的正齿和内圈上的棘齿的数量和大小可根据实际情况设计。

本发明中，齿板和带色段的棉线的长度要与上板和下板间可能的最大相对位移相匹配，以防止发生脱离或者碰撞。

本发明中，齿轮中棘爪、防弹出钢片的数量可根据实际情况设计。

本发明中，墨盒中装有油墨或墨水，其两侧留有小孔；带色段的棉线穿过所述小孔，中点做有标记且置于墨盒中心处，小孔处采用石灰浆封口。

本发明中，除了带刻度软尺、墨盒、和带色段的棉线外，其他各构件可采用钢材或其他金属材料。

本发明中，虽然记录的是一个方向的累计位移，但是如果上下板最终回到初始的相对位置，则正反两个运动方向的累计相对位移相等；如果存在残余变形，则可以通过考虑残余变形值得到另一个运动方向的累计相对位移。上下板间相对位移的正反两个方向的正负幅值很有可能存在较大差别，但是带色段的棉线能够记录正反两个方向的正负幅值。

简便直观的位移记录装置虽然不及位移传感器的精度，但是与位移传感器相比，本发明的优点是：

(1) 能够记录累计位移和位移幅值，满足大部分现场初步评判的功能要求。

(2) 构造简单、加工方便、安装容易、无需调试与维护，极大提高了使用便利性。

(3) 价格低廉，可以批量生产，大规模应用，装置不容易被盗。

(4) 位移结果可以即时地直观得到，无需附加的测量工具，极大方便了对于现场状况的评价，或者提高应对突发事件的效率。

(5) 不采用任何电子元件，无需外接电源或者内置电池，不存在电子元件失灵情况，可靠度高。

(6) 装置工作条件要求低，不易受温度、湿度、环境振动等因素的影响。

因此，本发明具有广泛的应用前景，可用于但不限于各项工程试验、现场检测、震害调查等项目中。

附图说明

图1是本发明一种简易直观的位移记录装置立面图；

图2是本发明一种简易直观的位移记录装置中棘轮装置及其支架立面图；

图3是本发明一种简易直观的位移记录装置中棘轮装置及其支架侧面图；

图4是本发明一种简易直观的位移记录装置中软尺转筒、墨盒及其支架立面图；

图5是本发明一种简易直观的位移记录装置中软尺转筒、墨盒及其支架侧面图。

图中标号：1为上板，2为下板，3为齿板，4为吊杆，5为棘轮装置，6和7分别为第一、第二滚轴支架，8为软尺转筒，9为带刻度软尺，10为墨盒，11为带色段的棉线，5-1为转筒，5-2为转盘，5-3为棘爪，5-4为防弹出钢片，5-5为齿轮。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：

如图1-5所示，本发明为一种简易直观的位移记录装置，包括上板1、下板2、齿板3、吊杆4、棘轮装置5、第一滚轴支架6、第二滚轴支架7、软尺转筒8、带刻度软尺9、墨盒10、带色段的棉线11，其中棘轮装置含转筒5-1、转盘5-2、棘爪5-3、防弹出钢片5-4、齿轮5-5。除了带刻度软尺、墨盒、和带色段的棉线外，其他各构件采用钢材。齿板通过吊杆与上板固接，保持与上板的同步运动。棘轮装置中间部分为转盘和转筒5-1，转筒5-1作为外伸件焊接在转盘上，将他们套在支架6的滚轴上，转盘正反面各安装有2个棘爪和2个防弹出钢片。转盘外围套有齿轮，齿轮外圈采用正齿、内圈采用棘齿，通过设计齿的大小控制本装置的精度。齿板与齿轮外圈咬合协调且紧密，齿轮内圈的棘齿与棘爪协同工作。齿板和带色段的棉线的长度要与上下板间可能的最大相对位移相匹配，以防止发生脱离或者碰撞。棘轮的核心作用表现为仅当齿板向右运动时，转盘和转筒才发生转动，齿板向左运动时，转盘和转筒不发生转动。软尺转筒8套在支架7的滚轴上，软尺转筒8上缠绕着带刻度软尺，刻度精度为1mm，带刻度软尺另一端绑在转筒5-1上，且绑扎结点处软尺刻度为零。带色段的棉线中白色与黑色相间，每个色段长度5mm，棉线通过吊杆与上板固接，保持与上板的同步运动，墨盒于支架7顶部固接。墨盒中装有不易干的浅红色墨水，两侧留有小孔。带色段的棉线穿过小孔，带色段的棉线中点做有标记且置于墨盒中心处，小孔处采用石灰浆进行简易密封。

通过将上下板连接在需要测量部位，可采用高强螺栓与钢构件连接或者采用膨胀螺栓与混凝土构件连接。当上下板间发生沿特定方向的相对位移时，齿板带动齿轮转动，棘轮装置中棘爪在防弹出钢片的紧扣下，能够紧密抵住齿轮内圈的棘齿，从而带动转盘的转动，由于转盘与转筒5-1连接为一体，会带动缠绕在软尺转筒8上的带刻度软尺转而缠绕在转筒5-1上。当上下板发生相反方向的相对位移时，棘爪则在棘齿上滑动，不带动带刻度软尺的移动。最终可以读取带刻度软尺上的数据，由于转筒5-1与齿轮的直径比为1:3，因此上下板间在该运动方向的累积相对位移为3倍软尺刻度值，如果上下板最终回到初始的相对位置，则正反两个运动方向的累计相对位移相等，正反累积位移之和为6倍软尺刻度。同时带色段的棉线经过墨盒会被染色，正反方向的被染色段数量反映了上下板间相对位移的正负幅值。

以上是本发明的典型实例，本发明的实施不限于此。