位移计的制作方法

1.本实用新型涉及测量仪器技术领域，尤其涉及一种位移计。


背景技术：

2.位移计用于测量构筑物的两个位置的相对移动量或者裂缝的张合量。位移计安装在目标位置，例如，水工结构物或混凝土结构物的缝隙处，用于测量裂缝的宽度变化，位移计一般将目标位置的位移大小转变为电信号，便于将信号长距离传输。位移计和矢量网络分析仪通过电联接进行信号的传输，常用同轴电缆连接。矢量网络分析仪通过解析传输回来的电信号可以得到目标位置的位移大小。目前最常用的位移计为振弦位移计和lvdt位移计，普遍存在测量精度不高和零漂的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供一种位移计，主要目的是提高缝隙宽度变化测量的精度。
4.为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：
5.本实用新型提供了一种位移计，其包括：壳体、增敏部和微波检测机构；
6.所述增敏部包括弹片、膜片和探杆，所述膜片的边缘固定连接于所述壳体的中部内侧面，所述弹片的一端固定连接于所述壳体的一端，另一端固定连接于膜片的中心，所述探杆的一端连接于所述膜片的中心，另一端伸出所述壳体；
7.所述微波检测机构安装于所述壳体的一端侧壁，用于对应所述弹片的中心区域。
8.本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
9.可选的，还包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具固定连接于所述壳体的一端，所述第二夹具固定连接于所述膜片的中心，所述弹片的两端分别被夹持于所述第一夹具和所述第二夹具，用于限制所述弹片相对于所述微波检测机构的转角。
10.可选的，还包括弹簧，所述弹簧的一端连接于所述第二夹具，另一端连接于所述探杆的一端。
11.可选的，还包括轴承座和活塞板，所述轴承座同轴安装于所述壳体的另一端，所述探杆通过直线轴承安装于所述轴承座，所述探杆的一端固定连接于所述活塞板，所述活塞板滑动连接于所述壳体的另一端内侧壁，所述弹簧的另一端固定连接于所述活塞板的中心。
12.可选的，所述壳体的一端侧壁设有安装孔，所述微波检测机构包括金属外壳、金属棒和反射部件，所述金属外壳的一端固定贯穿于所述安装孔，所述金属棒同轴安装于所述金属外壳内，用于使所述金属棒的一端对应于所述弹片的中心区域，所述反射部件安装于所述金属外壳内，所述金属棒的另一端电连接于矢量网络分析仪。
13.可选的，所述第一夹具卡接于所述壳体的一端内侧。
14.借由上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：
15.施工人员在使用本位移计时，将壳体的一端固定于构筑物缝隙的一侧，探针的另一端接触缝隙的另一侧。
16.随着时间的推移，如果构筑物缝隙略微缩小时，推动探针向壳体内移动，探针抵触膜片的中心，从而轴向压缩弹片，弹片中心在法向上会产生法向位移，弹片的法向位移一般为弹片轴向压缩位移的5倍以上，弹片的中心区域作为微波检测机构检测的反射面，由于弹片发生法向位移，反射面和微波检测机构的间距逐渐增大，而且弹片的法向位移相对于弹片的轴向压缩位移较为明显，所以使得本位移计能够检测出构筑物缝隙宽度的较小位移变化，提高了缝隙宽度变化测量的精度。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例提供的一种位移计的结构示意图；
18.图2为微波检测机构的工作原理图；
19.图3为弹片的形变示意图；
20.图4为微波检测机构的微波频谱图；
21.图5为弹片挠度放大比例图。
22.说明书附图中的附图标记包括：壳体1、弹片2、膜片3、探杆4、第一夹具 5、第二夹具6、弹簧7、轴承座8、活塞板9、金属外壳10、金属棒11、反射部件12、矢量网络分析仪13、卡件14。
具体实施方式
23.为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
24.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
25.如图1、图3和图5所示，本实用新型的一个实施例提供的一种位移计，其包括：壳体1、增敏部和微波检测机构；
26.所述增敏部包括弹片2、膜片3和探杆4，所述膜片3的边缘固定连接于所述壳体1的中部内侧面，所述弹片2的一端固定连接于所述壳体1的一端，另一端固定连接于膜片3的中心，所述探杆4的一端连接于所述膜片3的中心，另一端伸出所述壳体1；
27.所述微波检测机构安装于所述壳体1的一端侧壁，用于对应所述弹片2的中心区域。
28.位移计的工作过程如下:
29.施工人员在使用本位移计时，将壳体1的一端固定于构筑物缝隙的一侧，探针的另一端接触缝隙的另一侧。
30.随着时间的推移，如果构筑物缝隙略微缩小时，推动探针向壳体1内移动，探针抵触膜片3的中心，从而轴向压缩弹片2，弹片2中心在法向上会产生法向位移，弹片2的法向位移一般为弹片2轴向压缩位移的5倍以上，弹片2的中心区域作为微波检测机构检测的反射面，由于弹片2发生法向位移，反射面和微波检测机构的间距逐渐增大，而且弹片2的法向位
移相对于弹片2的轴向压缩位移较为明显，所以使得本位移计能够检测出构筑物缝隙宽度的较小位移变化，提高了缝隙宽度变化测量的精度。
31.在本实用新型的技术方案中，通过弹片2的形变特性，提高位移计能够检测的缝隙宽度变化的最小值，从而提高了缝隙宽度变化检测的精度。
32.如图1所示，在具体实施方式中，还包括第一夹具5和第二夹具6，所述第一夹具5固定连接于所述壳体1的一端，所述第二夹具6固定连接于所述膜片3 的中心，所述弹片2的两端分别被夹持于所述第一夹具5和所述第二夹具6，用于限制所述弹片2相对于所述微波检测机构的转角。
33.在本实施方式中，具体的，所述弹片2的两端分别被夹持于所述第一夹具5 和所述第二夹具6，避免弹片2发生翻转，使得微波检测机构的检测端始终能够垂直于弹片2中心区域反射面，保证反射面能够垂直反射微波检测机构所发出的微波，保证微波检测的顺利进行。
34.具体的，弹片2厚度一般不超过0.5mm。如图1和图3所示，在弹片2轴向压缩一定位移后会发生失稳；在实际使用中，弹片2始终处于失稳后的状态；因为弹片2两端通过第一夹具5和第二夹具6固端约束，限制了弹片2两端的转角，所以弹片2两端不发生转动。当第二夹具6轴向压缩弹片2时，弹片2中心区域在法向会产生相对较大的法向位移，如图1和图3所示，弹片2的中心点是向下移动。弹片2轴向压缩量为δl，弹片2中心点会有远大于轴向压缩量的法向位移δd；从图5中可以看出一般情况下，δd≥5δl。如图4所示，弹片2的中心区域对着微波检测机构的面即为反射面；此时，反射面和微波检测机构发生较大的相对移动δd，使得峰值对应的频率f发生很大的变化。
35.如图1所示，在具体实施方式中，还包括弹簧7，所述弹簧7的一端连接于所述第二夹具6，另一端连接于所述探杆4的一端。
36.在本实施方式中，具体的，当探杆4受到缝隙的挤压时，弹簧7可以缓冲探杆4对膜片3的冲击力，避免膜片3受损，从而提高位移计的抗疲劳性能。
37.如图1所示，在具体实施方式中，还包括轴承座8和活塞板9，所述轴承座 8同轴安装于所述壳体1的另一端，所述探杆4通过直线轴承安装于所述轴承座 8，所述探杆4的一端固定连接于所述活塞板9，所述活塞板9滑动连接于所述壳体1的另一端内侧壁，所述弹簧7的另一端固定连接于所述活塞板9的中心。
38.在本实施方式中，具体的，直线轴承为金属直线轴承，探杆4和直线轴承中的钢珠之间是点接触、滚动摩擦，所以探杆4能够获得高精度的平稳运动，而且探杆4的一端固定连接于活塞板9的中心，活塞板9滑动连接于壳体1的内侧壁，这样进一步使得探杆4能够直线平稳运动。
39.如图1所示，在具体实施方式中，所述壳体1的一端侧壁设有安装孔，所述微波检测机构包括金属外壳10、金属棒11和反射部件12，所述金属外壳10的一端固定贯穿于所述安装孔，所述金属棒11同轴安装于所述金属外壳10内，用于使所述金属棒11的一端对应于所述弹片2的中心区域，所述反射部件12安装于所述金属外壳10内，所述金属棒11的另一端电连接于矢量网络分析仪13。
40.如图2所示，在本实施方式中，具体的，在微波检测机构内行进的微波主要反射在反射部件12上，一部分能量发生反射；微波继续行进至弹片2的反射面上，再次有一小部分
的电磁波在弹片2的反射面上进行反射，并多次重复往返(往返次数由反射部件12和弹片2发射面的反射率决定)，进而微波在微波检测机构内多次反射形成频谱。若反射部件12和弹片2反射面的间距发生变化，会使微波的频谱图中峰值对应的频率发生变化，通过频率可以确定反射部件12和弹片2 反射面之间的距离，由于反射部件12固定在金属外壳10内，而金属外壳10构筑物缝隙是固定的，所以根据反射部件12和弹片2反射面之间的距离可以确定弹片2中心区域法向位移的大小，进而可以探杆4的轴向位移。
41.具体的，金属棒11的另一端连接于射频接头，射频接头连接于矢量网络分析仪13。
42.具体的，微波检测机构利用了微波原理，微波一般是指频率在 300mhz-3000ghz之间的电磁波。
43.具体的，构筑物缝隙的位移转换到弹片2的轴向压缩位移，通过峰值对应的频率的变化量测量反射部件12到弹片2反射面之间的距离变化，从而确定缝隙位移的大小。缝隙位移变化带动探杆4发生轴向移动，从而压缩弹簧7，弹簧7 挤压膜片3中心点，使膜片3中心点的挠度发生变化；同时，膜片3的左侧面固定连接于第二夹具6；膜片3中心点的挠度变化导致第二夹具6向左发生移动，从而轴向压缩弹片2，弹片2中心区域的挠度向下会发生较大的变化，从而使得反射部件12到弹片2反射面之间的距离发生较大的变化，峰值对应的频率也发生变化；标定位移与峰值对应的频率之间的关系，在位移计的使用过程中，可以通过峰值对应的频率来确定位移的大小。需要说明的是，通过上述过程，使得膜片3中心点较小挠度变化量变成反射部件12到弹片2反射面之间的距离的较大变化量，可以使膜片3的较小变形转化成峰值频率的较大变化量，大大增加了膜片3的耐疲劳程度，增加了位移计的寿命并大大减少了长期零漂。
44.微波检测机构将微波信号传输至矢量网络分析仪13后，矢量网络分析仪13 可以对微波信号的频谱进行分析，进而可以解析得到构筑物缝隙位移量的大小。
45.如图1所示，在具体实施方式中，所述第一夹具5卡接于所述壳体1的一端内侧。
46.在本实施方式中，具体的，第一夹具5远离弹片2的一端轴侧环形均布有多个卡件14，所述壳体1的一端内侧均布有多个卡槽，每一个卡件14对应卡接于其中一个卡槽，避免第一夹具5相对于壳体1径向转动，在此基础上，第一夹具 5和第二夹具6分别夹持于弹片2的两端，弹片2就不会相对于壳体1径向转动，也就不会相对于微波检测机构转动，从而保证微波检测的正常进行。
47.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。