具有计算机的位移测量设备和方法技术

具有计算机的位移测量设备和方法，包括：一个将位移量转换成相应频率电信号的传感器；一个门电路；一个计数器和一台计算机；传感器的输出信号送入门电路；计算机定期＂打开＂＂关闭＂门电路；计数器对门打开期间通过的信号进行计数；计算机采集、处理该数从而不使用＂模─数＂转换器便可以把位移量送入计算机进行处理．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有计算机的位移测量设备和方法，更具体地说，本专利技术涉及一种具有计算机的，能对中小位移量进行精确、连续测量的位移测量设备和方法。由于计算机可以对信息进行贮存、处理、所以在位移测量领域中，计算机得到了越来越广泛的应用。当把计算机用于测量时，将位移信息送入该计算机是必需的。有两类传统的方法可以把位移量转换成电信号。第一类是使用光栅，磁尺等具有不同物理刻线的尺子，当有位移时，检测系统可以把走过的刻线的数目变成相应数目的电脉冲。第二类方法是使用电参数随位移的改变而变化的电感器或电容器作为传感器。使用时传感器上通有固定频率的交流电，所以，对应于每个确定的位移，传感器上都有一个确定的电压值，这就是传感器的输出信号。上面所述的第一类方法的优点是量程可以做得很大，分辨率较高，而且不会随量程的增加而下降，输出的电信号是数字量信息，可以直接送入计算机，缺点是成本高，制造困难，使用条件苛刻，安装布置困难，所以一般仅限于在量程大而且分辨率要求高的场合使用，如数控机床，坐标测量等。第二类方法的优点是制造简易，价格低廉，安装布置灵活方便。不足的是分辨率随量程的增加而降低，一般只能做到分辨率为量程的百分之几。这类方法的输出信号是模拟量，不能直接被计算机处理。这种传感器被广泛地应用于量程很小的场合或量程稍大但分辨率要求很低的场合，如电动量仪的测头、要求不高的电子称等。如若把这类传感器输出的电信号送入计算机处理，就需要进行线性放大和“模-数”转换，而一般地说，线性放大器和“模-数”转换器是系统中两-->个较大的误差源和成本源，故而，迄今为止，将这类传感器输出的电信号送入计算机处理都是以牺牲一定的精度和高成本为代价的。申请人所知道的与上述测量设备和方法有关的文件有：（1）航空工业部长城科学仪器厂产品目录-电感式位移传感器CWG;（2）瑞士TESATRONIC公司产品说明;（3）苏联专利SU    102596;（4）1984年3月出版的哈尔滨工业大学强锡富主编的《电动量仪》。测量仪器电脑化的主要问题是测量数据如何进入计算机，本专利技术的目的在于：为位移信息进入计算机提供一种廉价、易行的，能达到高精度的设备和方法。本专利技术另一个目的在于：提供一种改善了的，具有计算机的位移测量设备和方法，根据该设备和方法，可以在中、小量程的范围内不使用光栅，磁尺一类的测量手段，达到相同的精度，降低对安装环境的要求，使操作使用更加灵活便利，同时也降低了成本。本专利技术的另一个目的在于：提供一种改善了的，具有计算机的位移测量设备和方法，根据设备和方法，可以不使用线性放大器和“模-数”转换器而将位移量送入计算机，从而减少误差环节，提高测量精度，同时也降低了成本。本专利技术的另一个目的在于：提供一种改善了的，具有计算机的位移测量设备和方法，根据该设备和方法，可以对随时间变化而变化的位移量进行连续的高精度测量。本专利技术的另一个目的在于：提供一种改善了的，具有计算机的测量设备和方法，使其能够更方便地应用于各种利用测量位移量而测量重量，加速度，或压力等的场合。下面将说明本专利技术的内容，既本专利技术的构成和工作方法。本专利技术是一种“门控计频”位移测量设备和方法。从结构上讲，本专利技术包括：将位移量转换成频率与位移量相应的电信号的位移传感装置-->1;门装置2;计数装置3和计算机4;;计数装置和计算机构成一个“计算机计数器系统”;位移传感器的输出信号作为门装置的输入信号;门装置的输出信号作为计数装置的输入信号;门装置的“开”、“关”状态由计算机控制;计算机计数器系统直接处理对应于一定位移的具有相应频率的电信号。在生产和调试所述的位移测量设备时，要对该设备进行多点标定工作。在标定时，首先由位移传感装置把一系列的已知的位移量转换成一系列电信号，每个电信号的频率与每个位移量相对应，然后由计数装置对每个电信号进行计数，得到每个电信号的频率的数值，该数值被送入计算机，计算机将每个电信号的频率和它所对应的位移量形成一个表格存贮起来，以备实际测量时使用。在执行测量工作时，首先由位移传感装置将被测对象的位移量转换成电信号，该电信号的频率随位移量变化而变化。这个电信号被送至门装置的输入端，计算机定期“打关”，“关闭”门装置。计数装置对于门“打开”期间所通过的电信号进行计数，得到一个数值，这个数值本身则包含了位移的信息。计算机通过普通的接口电路读入该包含了位移信息的数值，并根据前面所述的存贮的标定结果进行处理，从而获得了位移量数据。该位移量的结果可以在终端上显示，可以打印输出或作为其它控制工作的参量使用，也可以进行复杂的数学处理。本专利技术与传统的位移测量设备和方法比较主要有如下优点：首先，与传统的位移测量设备和方法相比，本专利技术的位移测量设备和方法可以达到更高的测量精度。举例来说，在16毫米的量程之内，分辨率可以达到0.6微米，分辨率与量程相比，可以达到十万分之几的水平。与一般的模拟输出电感式传感系统相比，此项指标提高了上千倍。在20毫米量程范围之内，本专利技术可以做到比光栅系统分辨率还要高，可以取而代之。-->其次，与传统的位移测量设备和方法相比，本专利技术的位移测量设备和方法的成本有很大程度的降低，这是因为本专利技术中的“门控计频”电路替代了传统的“电感、电容式位移传感器-计算机系统”中的线性放大器电路和“模-数”转换电路，而后面将要叙述的本专利技术最佳实施方案的“门控计频”电路本身的成本只是线性放大器电路和“模-数”转换电路的十分之一。另外，与传统的位移测量设备和方法相比，在一定的量程之内，本专利技术的设备和方法兼有前面所述二类先有技术的优点。图1是本专利技术的一个框图，简要地说明了本专利技术的构成和各部分之间的相互关系;图2是本专利技术最佳实施方案的电路图;图3是一个波形图，用来说明本专利技术的最佳实施方案的电路。下面将参照图2来详细说明本专利技术的最佳实施方案。图2表述了关于本专利技术的一具体实施例。其中电容C1的一端与场效应晶体管T1的栅极G端相连，另一端与电源的正极V+相连。电容C2的一端接在场效应晶体管T1的漏极D端上，另一端与场效应晶体管T1的源极S端相连。电容C3的一端与场效应晶体管T1的源极S端相连，另一端接场效应晶体管T1的栅极G端。电感L1的一端和电源的正极V+相连。另一端则与场效应晶体管T1的漏极D相连。电感L2的一端和场效应晶体管T1的源极S端相连，另一端和晶体管T1的门极G端相连。磁棒B1可以在电感L1的线圈中移动，且它的一端露在线圈外面与一探头固定连接。上述元件按所述方式联接构成一位移传感装置10（图中虚线所包括的部分）。该位移传感装置10，实际上是一LC振荡装置，只是磁棒B1可以在电感L1的线圈中移动，从而改变了电感L1的电感量。电感L1的电感量的改变导致该振荡装置的振荡频率随之改变。从而使得位移传感装置10可以用一频率的变化-->表示出一位移的变化。输出电路15是用来对上述位移传感装置10的信号进行隔离输出的。它的输入端接在电容C3的两端上，它的输出端的一端接地，另一端接至可控单稳态触发器20的输入端B。可控单稳态触发器20的控制端A通过线17与计算机40的输入/输出口P1位相连，以便可以接收到从计算机40中传来的控制信号。可控单稳态触发器20可以根据计算机40的指示封锁输出电路15送来的信号，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有计算机的位移测量设备，其特征在于：该设备包括至少一个将位移量转换成相应频率电信号的位移传感装置；至少一个门装置和至少一个计数装置；计算机的计数装置构成一个计算机计数器系统；位移传感装置的输出信号作为门装置的输入信号；门装置的输出信号作为计数装置的输入信号；计算机定期“打开”，“关闭”门装置，计算机计数器系统直接处理对应于一定位移的具有相应频率的电信号。

【技术特征摘要】
1、具有计算机的位移测量设备，其特征在于：该设备包括至少一个将位移量转换成相应频率电信号的位移传感装置；至少一个门装置和至少一个计数装置；计算机和计数装置构成一个计算机计数器系统；位移传感装置的输出信号作为门装置的输入信号；门装置的输出信号作为计数装置的输入信号；计算机定期“打开”，“关闭”门装置，计算机计数器系统直接处理对应于一定位移的具有相应频率的电信号。2、根据权项1的位移测量设备，所述的位移传感装置包括一个“电感-电容”振荡器，振荡器的电感量随位移量的变化而变化，从而产生出频率值与位移量相对应的电信号。3、根据权项1的位移测量设备，所述的位移传感装置包括一个“电感-电容”振荡器，振荡器的电容量随位移量的变化而变化，从而产生出频率值与位移量相对应的电信号。4、根据权项1的位移测量设备，所述的门装置包括一个具有门逻辑的门电路，当该门电路的控制端接收的信号是一个确定的电平时，门处于“开”状态，当该控制端接收的电信号是另一个确定的电平时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李徐来，
申请(专利权)人：李徐来，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]