一种检验测卡仪传感器测量精度的实验装置的制作方法

本发明涉及一种检测传感器测量精度实验装置，尤其是一种检验测卡仪传感器测量精度的实验装置。

背景技术：

测卡仪为数字型点卡测量仪的简称，一般测卡仪包括依次连接的磁定位器、加重杆、伸缩杆、振荡器、上弹簧矛锚、传感器、下弹簧锚和引鞋，测卡仪上有两个弹簧锚(上弹簧锚和下弹簧锚)，通过电缆下入被测管柱内，当管柱在没有外力的作用下处于静止状态时，上、下弹簧锚之间也没有相对位移，此时地面仪器就接收不到来自井下的信号，表盘指针静止不动；当给管柱施加外力(拉压力或扭转力)时，管柱的自身就会抵抗施加的外力，这样管柱在抵抗外力的同时自身就会产生相应的弹性变形，管柱的变形也同时传递到测卡仪上、下两个弹簧锚上，由于上、下两个弹簧锚之间有传感器而且存在一段距离，所以上、下两弹簧锚所接受到的管柱变形的信号就存在微小差异，通过传感器和震荡器传递到地面仪器，地面仪器将接受到的信号经过处理后反映在表盘上，此时表盘指针就会转动一个角度，这就反映出该弹簧锚处以上管柱有没有被卡；释放外力让管柱恢复原状，再继续往深下放仪器对管柱测卡，当给管柱施加外力后，地面表盘指针没有反应时，则说明管柱卡点在测卡仪上部；上提仪器继续重复上述操作对管柱测卡。

其中，提拉测量时，上、下弹簧锚会随着管柱的轴向形变而产生轴向位移，从而使夹在上、下弹簧锚之间的传感器产生微小的轴向位移，要求1.5m范围内压缩或拉伸变形量0.025mm的变形量可被检测；扭转测量时，上、下弹簧锚会随着管柱的旋转变形而产生圆周方向位移，从而使夹在上、下弹簧锚之间的传感器产生微小的旋转位移，要求1.5m范围内被扭转0.5°的变形量可被检测。

在没有现场条件的情况下，如何检验、传感器是否具有这样的测量精度便是急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种检验测卡仪传感器测量精度的实验装置，在传感器有极其微小的压缩/拉伸变形或扭转变形的情况下，检测测卡仪传感器精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种检验测卡仪传感器测量精度的实验装置，沿着底座的长度方向依次固定有用于水平卡住测卡仪传感器的第一支架、第二支架和用于安装检测部件的支撑架，游标盘固定在邻近第二支架侧的支撑架上，支撑架和游标盘上开有水平方向的中心孔，主螺母位于远离第二支架侧的支撑架上，套入支撑架的中心孔并通过螺钉固定在支撑架上，主动轴一端带有用于与检测用轴固定的法兰盘，另一端带有外螺纹，主动轴上套有压紧弹簧、刻度盘，刻度盘固定在主动轴上，压紧弹簧位于主动轴上的法兰盘与刻度盘之间，主动轴外螺纹端依次穿过游标盘和支撑架的中心孔，与主螺母通过螺纹连接，使刻度盘与游标盘接触；转接头为两端带有内螺纹的圆筒，一端用于装入并固定传感器下接头，另一端用于装入检测用轴，检测用轴包括单独使用的拉伸检测用轴组件和单独使用的旋转检测用轴；拉伸检测用轴组件包括拉伸检测用轴、轴承轴、双向平面推力轴承和定位螺母，拉伸检测用轴一端与主动轴上的法兰盘固定，另一端与轴承轴固定，双向平面推力轴承套在轴承轴上，带有外螺纹的定位螺母套在拉伸检测用轴上，轴承轴和双向平面推力轴承装入转接头中并通过定位螺母上的外螺纹与转接头的内螺纹连接，来压紧双向平面推力轴承；旋转检测用轴为一端带有外螺纹的圆筒，旋转检测用轴一端的外螺纹与转接头螺纹连接，另一端与主动轴上的法兰盘固定。

所述第一支架和第二支架的顶端带有用于固定测卡仪传感器的喉箍。

在所述第一支架和第二支架上安装上测卡仪传感器后，测卡仪传感器的中心轴与支撑架和游标盘上的中心孔同轴。

所述刻度盘通过定位螺钉固定在主动轴上。

优选，所述刻度盘上相邻两线所对中心角为1°，共360根刻线；游标盘上相邻两线所对中心角为59’，共121根刻度线；主动轴与主螺母配合螺纹采用m30x1螺纹，螺距为1mm，在游标盘与刻度盘相对旋转9°时，主动轴相对主螺母轴线方向位移为0.025mm。

本发明的有益效果是：能够给传感器提供一个精确的轴向微位移，操作简单方便易实现；能够给传感器提供一个精确的圆周方向微扭转；通过整合设计，在同一套整件上，通过更换个别零部件，实现了传感器轴向微位移检验功能与圆周方向微扭转检验功能的快速切换，降低了成本，降低了操作的复杂度。

附图说明

图1为本发明检验测卡仪传感器测量精度的实验装置的结构示意图。

图2为本发明检验测卡仪传感器测量精度的实验装置另一角度结构示意图。

图3为本发明检验测卡仪传感器测量精度的实验装置的剖面示意图。

图4为本发明检验测卡仪传感器测量精度的实验装置安装上传感器的结构示意图。

图5为本发明检验测卡仪传感器测量精度的实验装置的拉伸检测用轴组件的结构示意图。

图6为本发明检验测卡仪传感器测量精度的实验装置的旋转检测用轴的结构示意图。

图中，1-第一支架；2-底座；3-转接头；4-拉伸检测用轴组件；5-m4螺钉；6-主动轴；7-压紧弹簧；8-定位螺钉；9-刻度盘；10-游标盘；11-支撑架；12-m4螺钉；13-m4螺钉；14-主螺母；15-轴承轴；16-双向平面推力轴承；17-小轴套；18-大轴套；19-定位螺母；20-拉伸检测用轴；21-m4螺钉孔；22-旋转检测用轴；23-m4螺钉孔；24-第二支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-6所示，本发明的检验测卡仪传感器测量精度的实验装置，沿着底座2的长度方向依次固定有用于水平卡住测卡仪传感器的第一支架1、第二支架24和用于安装检测部件的支撑架11，游标盘10固定在邻近第二支架24侧的支撑架11上，支撑架11和游标盘10上开有水平方向的中心孔，主螺母14位于远离第二支架24侧的支撑架11上，套入支撑架11的中心孔并通过螺钉13固定在支撑架11上，主动轴6一端带有用于与检测用轴固定的法兰盘，另一端带有外螺纹，主动轴6上套有压紧弹簧7、刻度盘9，刻度盘9固定在主动轴6上，压紧弹簧7位于主动轴6上的法兰盘与刻度盘9之间，主动轴6外螺纹端依次穿过游标盘10和支撑架11的中心孔，与主螺母14通过螺纹连接，使刻度盘9与游标盘10接触；转接头3为两端带有内螺纹的圆筒，一端用于装入并固定传感器下接头，另一端用于装入检测用轴，检测用轴包括单独使用的拉伸检测用轴组件4和单独使用的旋转检测用轴22；拉伸检测用轴组件包括拉伸检测用轴20、轴承轴15、双向平面推力轴承16和定位螺母19，拉伸检测用轴20一端与主动轴6上的法兰盘固定，另一端与轴承轴15固定，双向平面推力轴承16套在轴承轴15上，带有外螺纹的定位螺母19套在拉伸检测用轴20上，轴承轴15和双向平面推力轴承16装入转接头3中并通过定位螺母19上的外螺纹与转接头3的内螺纹连接，来压紧双向平面推力轴承16；旋转检测用轴22为一端带有外螺纹的圆筒，旋转检测用轴22一端的外螺纹与转接头3螺纹连接，另一端与主动轴6上的法兰盘固定。

所述第一支架1和第二支架24的顶端带有用于固定测卡仪传感器的喉箍。在所述第一支架1和第二支架24上安装上测卡仪传感器后，该测卡仪传感器的中心轴与支撑架11和游标盘10上的中心孔同轴。

所述刻度盘9通过定位螺钉8固定在主动轴6上。

本实施例中，所述刻度盘9上相邻两线所对中心角为1°，共360根刻线；游标盘10上相邻两线所对中心角为59’，共121根刻度线；主动轴6与主螺母14配合螺纹采用m30x1螺纹，螺距为1mm，在游标盘10与刻度盘9相对旋转9°时，主动轴6相对主螺母14轴线方向位移为0.025mm。

具体地说，用于传感器拉压检验时，第一支架1、第二支架24、支撑架11分别固定在底座2上；游标盘10通过两个m4螺钉12固定在支撑架11上；主螺母14套入支撑架11的中心孔并通过四个m4螺钉13固定在支撑架11上；主动轴6右边依次套上压紧弹簧7，刻度盘9，并穿过游标盘10的中心孔，与主螺母14通过m30x1螺纹连接；定位螺钉8拧入刻度盘9左边细轴上的螺纹孔，用于固定刻度盘9与主动轴6在圆周方向的位置；拉伸检测用轴组件4左侧装入转接头3右侧，并通过定位螺母19上的外螺纹与转接头3右侧的内螺纹连接，来压紧双向平面推力轴承16，拉伸检测用轴组件4右侧装入主动轴6左侧，并通过4个m4螺钉孔21与主动轴6上对应的螺纹孔固定在一块；传感器下接头装入转接头3左侧，并用喉箍将传感器固定在两个支架上。

用于传感器扭转检验时，在传感器拉压检验装置的基础上，将主螺母14右端固定主螺母14与支撑架11的四个m4螺钉13卸下，主螺母14便可与主动轴6视为一体，并可在支撑架11的中心孔内做相对转动而不产生轴向位移；将拉伸检测用轴组件4卸下，用旋转检测用轴22取代拉伸检测用轴组件4，旋转检测用轴22左边外螺纹装入转接头3右侧，其右侧装入主动轴6左侧，并通过4个m4螺钉孔23与主动轴6上对应的螺纹孔固定在一块；同样，传感器下接头装入转接头3左侧，并将传感器固定在两个支架上。

一、拉压检测

用于传感器轴向拉伸或压缩时的高精度线位移检测时，该实验装置的配置如图1所示，工作状态如图4所示。

工作时，用喉箍(可用其它物品代替)将传感器固定在两个支架上，保证传感器和支架不会发生相对移动，此时传感器右端下接头与实验装置转接头固定在一起。双向平面推力轴承用来传递检测设备对传感器进行拉伸或压缩时的轴向负荷；拉伸检测用轴与主动轴通过螺钉连接；定位螺母通过螺纹连接在转接头上，保证主动轴向左侧或右侧移动时，转接头带动传感器上的下接头做与主动轴轴向位移相同的运动。压紧弹簧保证了刻度盘与游标盘的紧密接触，使得读数更为准确。刻度盘上相邻两线所对中心角为1°，共360根刻线；游标盘上相邻两线所对中心角为59’，共121根刻度线；主动轴与主螺母配合螺纹采用m30x1螺纹，螺距为1mm，在游标盘与刻度盘相对旋转9°时，主动轴相对主螺母轴线方向位移为0.025mm。主螺母通过4个m4螺钉固定在支撑架上。在使用时，顺时针或逆时针转动主动轴右端，使得刻度盘与游标盘相对旋转9°，即可检验传感器所测受拉伸或压缩0.025mm位移的正确性。

二、扭转检测

在校验传感器检测扭转角度的正确性时，需要先将图5所示的拉伸检测用轴组件更换为图6所示的旋转检测用轴，该旋转检测用轴兼有定位螺母和连接轴的作用；并将支撑架上固定主螺母的4个m4螺钉去掉，主螺母外部可在支撑架内孔相对转动，主螺母内孔与主动轴外侧仍然通过螺纹连接，相当于两者固定在一起。以刻度盘与游标盘上的已经对齐的刻度作为初始对齐刻度，轻微转动主动轴右端，使得刻度盘与游标盘上新的对齐刻度与初始对齐刻度相差30个刻度，即相当于圆周方向固连在主动轴上的刻度盘相对于游标盘旋转了0.5°，可对传感器有微扭转的检测效果进行检验。

本发明在实验室环境下，为传感器提供一个轴向的微小位移，或圆周方向的微扭转，检验传感器的识别精度是否满足技术要求：能够给传感器提供一个0.025mm的轴向微位移；能够给传感器提供一个0.5°圆周方向微扭转；通过更换个别零部件，能够实现轴向微位移与圆周方向微扭转的快速切换。本发明的实验装置结构简单、可用于实现传感器在轴向上受拉或受压的高精度位移检测；调整部分零件，可实现传感器有微扭转时的角度检测。

本发明使传感器和旋转轴同轴；刻度盘和游标盘，用于观察旋转的角度；弹簧，用于保证轴向位移的情况下，刻度盘和游标盘的贴合；拉压检测时，拉伸检测用轴组件用于保证拉压时，不会使传感器产生扭转变形；扭转检测时，更换为旋转检测用轴，可快速实现扭转检测。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。