专利名称：大位移信号传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于测量测试技术领域，具体涉及一种大位移信号传感器，适用于竖 直位移的测量，比如水池水位、闸位、浮筒式气柜高度等。
背景技术：
现在市场上有多种位移信号测量装置，分为大位移测量和微小位移测量。 对于大位移测量， 一般采用计量光栅或磁栅，测量距离一般为0.001 10m，测 量精度高、反应快，但是价格比较昂贵，易于受到外界物体或电磁场的干扰，且 设备精细，长期安装在恶劣的环境下会导致测量不准或测量仪器损坏，难以满足 各种工程要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服上述缺陷的大位移信号测量器，能够提供 较高的测量精度，适用范围更广，并且结构简单，成本低，不易损坏。 本发明采用的技术方案
大位移信号传感器，包括底座、外罩，其特征在于底座上端固定安装有外 罩，底座上外罩内有多个内部支撑架；滑轮轴一端通过轴承固定安装在外罩内， 另一端通过轴承固定安装在内部支撑架上，滑轮轴上分别固定安装有滑轮与小齿 轮，滑轮通过穿过底座上的通孔的丝绳连接到被测物件；齿轮轴两端通过轴承安 装在内部支撑架上，齿轮轴上固定安装有大齿轮，旋转式电位器的旋转轴与齿轮 轴固定连接；所述的小齿轮与大齿轮相互啮合。
所述的大位移信号传感器，其特征在于所述的大齿轮为内嵌轮，所述的小齿 轮与大齿轮啮合。
本发明的设计思想
测量位移时，丝绳将被测物件和滑轮连接在一起，并将丝绳巻绕在滑轮上， 被测物体在竖直方向发生位移时由丝绳带动滑轮与竖直位移同步旋转，通过滑轮 轴带动小齿轮一起转动；小齿轮啮合大齿轮旋转，通过齿轮轴带动旋转式电位器 做相应运动，引起电位器电阻改变。从而将竖直位移量转变为电位器角位移量， 通过测量电位器电阻的变化达到测量竖直位移变化的目的。滑轮直径以及齿轮速比的确定
滑轮直径d根据被测物体的最大位移量s确定，选择d : s = 1 : 20，假 设被测物体最大位移量为2m，则滑轮直径选择为100mm，但滑轮直径不必严格按 照上述比值确定。
两个大、小齿轮的齿速比由上述d与s的比值决定，预设小齿轮齿数为gl， 则大齿轮的齿数g2取值应满足下面关系 g2》[s/(Jid)+l]*gl
从上述原理和结构中可以看出，上述具体结构不是本发明唯一的实现方式， 滑轮的大小，以及齿速比的确定可根据实际竖直位移量的大小分档确定，形成系 列化产品，以适应不同需求。
本发明的优点-
本发明提供的大位移信号传感器，其输出信号为模拟信号，经测量模块转成 数字信号后，被测物体位移可精确到lmm。本发明结构简单，采用机械传动结构， 不易损坏，制造成本低，能适用于大部分环境下的竖直位移测量，比如水池水位、 闸位、浮筒式气柜高度等，可满足自动控制系统的要求。
图l为本发明的结构示意图2为本发明滑轮直径经验设计示意图3为本发明应用于冷却水池水位测量示意图。
图中标号l一外罩2_底座3-内部支撑架4一滑轮 5 —小齿轮 6 —大齿轮7—滑轮轴8 —齿轮轴9_轴承IO —旋转式电位器 ll一大位移信号传感器12 —连接丝绳13_浮球14一池底固定滑轮 15 —冷却水池
具体实施例方式
参见图1-3:
图1为大位移信号传感器，包括底座2、外罩1，其特征在于底座2上端 固定安装有外罩1，底座2上外罩1内有多个内部支撑架3;滑轮轴7 —端通过
轴承9固定安装在外罩1内，另一端通过轴承9固定安装在内部支撑架3上，滑 轮轴7上分别固定安装有滑轮4与小齿轮5，滑轮4通过穿过底座2上的通孔的
4丝绳12连接到被测物件；齿轮轴8两端通过轴承9安装在内部支撑架3上，齿 轮轴8上固定安装有大齿轮6，旋转式电位器10的旋转轴与齿轮轴8固定连接， 旋转式电位器10电阻信号输出连接到变送装置；小齿轮5与大齿轮6相互啮合。 图3是安装冷却水池水位测量示意图。
本发明位移传感器11固定于冷却水池15上端，冷却水池15底部固定一个 定滑轮14，与传感器ll中的滑轮4相对应，两个滑轮之间通过丝绳12连接， 在丝绳12上系一个浮标13。当冷却水池15中水位上升时，浮标13带动丝绳向 上运动，使传感器滑轮4正向旋转，从而使电位器10电阻增加；当冷却水池15 中水位下降时，浮标13在自身重力作用下带动丝绳12向下运动，使传感器滑轮 4反向旋转，从而使电位器10电阻减小。
在使用本传感器进行测量时，需事先选择两点进行标定， 一次标定可终身使 用。标定过程简单，只需将测量显示值与现场实际位移对比即可。经实验验证， 本发明能很好解决冷却水池水位高度的测量问题，测量精确度达到毫米量级。
权利要求
1、大位移信号传感器，包括底座、外罩，其特征在于底座上端固定安装有外罩，底座上外罩内有多个内部支撑架；滑轮轴一端通过轴承固定安装在外罩内，另一端通过轴承固定安装在内部支撑架上，滑轮轴上分别固定安装有滑轮与小齿轮，滑轮通过穿过底座上的通孔的丝绳连接到被测物件；齿轮轴两端通过轴承安装在内部支撑架上，齿轮轴上固定安装有大齿轮，旋转式电位器的旋转轴与齿轮轴固定连接；所述的小齿轮与大齿轮相互啮合。
2、 根据权利要求1所述的大位移信号传感器，其特征在于所述的大齿轮为内嵌 轮，所述的小齿轮与大齿轮啮合。
全文摘要
本发明公开了一种大位移信号传感器，属于测量竖直方向大位移的传感器，它包括滑轮、小齿轮、大齿轮、外罩、底板等。将待测位移变化通过丝绳转换为滑轮的正向或反向旋转，通过轴以及大小齿轮的齿速比变化，最终转变成旋转式电位器电阻的变化进行测量。输出信号为模拟信号，经A/D模块转换成数字信号后，被测物体位移行程的测量精度可达到1mm，并且结构简单，成本低廉，易于标定，读数稳定可靠，可满足智能控制系统的要求。
文档编号G01B7/02GK101509755SQ20091011636
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者冯汉升, 明 庄, 张欣慰, 胡良兵 申请人:中国科学院等离子体物理研究所