伸缩仪高精度膜片式微位移标定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种伸缩仪高精度膜片式微位移标定装置，涉及一种微位移标定装置。本标定装置包括移动物体（0）、弹性膜片（1）、膜片座（2）、水平拉丝（3）、护板（4）、转轮（5）、步进电机（6）、上盖板（7.1）、下盖板（7.2）、主动齿轮（8）、螺杆（9）、从动齿轮（10）、吊丝（11）、重锤（12）、立杆（13）、底板（14）和转轮座（15）。本发明专利技术解决了环境因素对标定误差的影响；位移常数恒定；采用步进电机控制重锤起落，与台站正在使用的伸缩仪主机完美结合；与台站正在使用的数据采集器兼容；结构更加简单和小型化，加工精度要求低，方便运输和安装；适用于伸缩仪的标定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微位移标定装置，尤其涉及一种伸缩仪高精度膜片式微位移标定装置
技术介绍
伸缩仪是精密测量地壳岩体两点间水平距离相对变化的仪器，适用于观测地壳应变和固体潮水平分量的连续变化，为研究地震孕育过程的水平应变的变化规律提供数据，也为地球弹性研究提供重要数据。差分式短伸缩仪(Ζ1200610018250.3 ；CN100483151C)的标定装置已经广泛应用于全国数百个地震观测台站，其结构精密，但是加工精度要求高，制作工艺复杂。标定装置的内部由燕尾槽和拉簧组成，利用50:1的斜楔块将纵向位移转换为横向位移。在长时间使用过程中需要在标定装置内加满油，保证燕尾槽的滑动顺畅性。由于在地震观测台站标定装置要求一年仅使用两次的特殊性，根据多个台站的反馈意见，通常在标定装置安装使用两年以后，标定装置容易出现以下问题: 1、时间长了以后由于油凝固、进灰等原因使得燕尾槽卡死； 2、50:1的斜楔块加工精度要求高，机械加工过程中的不确定性使得每一台的标定装置位移常数差异较大；3、受山洞环境因素的影响，标定装置长时间放置后重复精度变差，位移常数发生变化。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种结构更为简单可靠的伸缩仪高精度膜片式微位移标定装置。本专利技术的目的是这样实现的: 本专利技术利用恒定的力作用于弹性体上，弹性体在弹性范围内每次的变形量相同，由此产生的微位移量相同。本专利技术采用一定厚度的膜片作为弹性体，利用重锤和护板重力的合力作为作用于弹性体上的恒定作用力，利用步进电机控制重锤起落来保证弹性体在弹性范围内处于只受恒定力和不受力两个工作状态。具体地说，本装置包括移动物体、弹性膜片、膜片座、水平拉丝、护板、转轮、步进电机、上盖板、下盖板、主动齿轮、螺杆、从动齿轮、吊丝、重锤、立杆、底板和转轮座； 其位置和连接关系是: 在底板上，从左至右，分别设置有膜片座、转轮座和立杆； 在膜片座上设置有弹性膜片； 在转轮座上设置有一固定轴，转轮的中心孔套在固定轴上； 上盖板和下盖板分别与立杆连接成一个支架，在上盖板上设置有步进电机，在下盖板上，从左至右，分别设置有相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，步进电机的转轴和主动齿轮的中心轴连接，从动齿轮的中心内螺纹和螺杆的外螺纹相互啮合，螺杆的下端通过吊丝和重锤连接； 移动物体、弹性膜片、水平拉丝和转轮依次连接；转轮、护板和重锤依次刚性连接，构成一个摆系结构。本专利技术具有下列优点和积极效果: 1、解决了环境因素对标定误差的影响； 2、位移常数恒定； 3、采用步进电机控制重锤起落，与台站正在使用的伸缩仪主机完美结合，采用12V直流供电，传输、使用更加安全； 4、与台站正在使用的数据采集器兼容，不需做硬件改动，重新写入数采内程序即可直接应用于台站； 5、结构更加简单和小型化，加工精度要求低，方便运输和安装； 适用于伸缩仪的标定。附图说明 图1是本专利技术的结构示意图。图中:其中: O—移动物体，I一弹性膜片，2—膜片座， 3—水平拉丝， 4一护板， 5—转轮， 6—步进电机，7.1、7.2一上、下盖板， 8一主动齿轮，9一螺杆， 10—从动齿轮，11一吊丝， 12—重锤， 13—立杆， 14 一底板， 15—转轮座。图2是SSY-伸缩仪格值标定表。具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明: 一、本标定装置的结构 1、总体 如图1，本装置包括移动物体O、弹性膜片1、膜片座2、水平拉丝3、护板4、转轮5、步进电机6、上盖板7.1、下盖板7.2、主动齿轮8、螺杆9、从动齿轮10、吊丝11、重锤12、立杆13、底板14和转轮座15 ； 其位置和连接关系是: 在底板14上，从左至右，分别设置有膜片座2、转轮座15和立杆13 ； 在膜片座2上设置有弹性膜片I ; 在转轮座15上设置有一固定轴，转轮5的中心孔套在固定轴上； 上盖板7.1和下盖板7.2分别与立杆13连接成一个支架，在上盖板7.1上设置有步进电机6,在下盖板7.2上,从左至右,分别设置有相互啮合的主动齿轮8和从动齿轮10,步进电机6的转轴和主动齿轮8的中心轴连接，从动齿轮10的中心内螺纹和螺杆9的外螺纹相互啮合，螺杆9的下端通过吊丝11和重锤12连接； 移动物体O、弹性膜片1、水平拉丝3和转轮5依次连接；转轮5、护板4和重锤12依次刚性连接，构成一个摆系结构。其工作原理是:步进电机6通过主动齿轮8和从动齿轮10带动螺杆9做垂直方向运动，螺杆9通过吊丝11与重锤12连接，通过对步进电机6转动圈数的设定使重锤12处于高位和低位两种状态；重锤12通过护板4与转轮5配合使得水平拉丝3只在水平方向处于受力或不受力状态，从而拉动弹性膜片I产生弹性变化使移动物体O产生微位移。①弹性膜片I处于不变形状态 通过步进电机6的控制，使重锤12处于高位，此时吊丝11处于拉紧状态， 水平拉丝3处于不受力状态，弹性膜片I处于不变形状态，使移动物体O不产生位移。②弹性膜片处于变形状态 通过步进电机6的控制，使重锤12处于低位，此时吊丝11处于不受力状态，水平拉丝3处于拉紧状态，弹性膜片I仅受重锤12和护板4的重力合力(此力恒定不变)，处于弹性变形状态，使移动物体O产生微位移。③由于重锤12和护板4的重力的合力恒定不变，所以每次标定过程中，移动物体O的微位移量是恒定的。2、功能部件O)移动物体O 移动物体O即被测物体，是伸缩仪传感器的铁芯。I)弹性膜片I 弹性膜片I是一种厚度为3_左右的不锈钢片，即一种微位移传感器，本装置中其受力所产生的微位移量为40 μ m左右。2)护板 4 护板4是一种不锈钢板，分别与转轮5和重锤12刚性连接，构成一个摆系结构；当重锤12做上下运动时,使转轮5在小角度范围内做顺时针方向或逆时针方向转动。3)吊丝 3 吊丝3是一种不锈钢钢丝。4)步进电机6 步进电机6是一种三相直流电机，可以实现正反转。5)其它功能部件均为常用件。二、使用说明 本标定装置的底座14与地面固紧，移动物体O与伸缩仪基线处于同一水平位置；调整移动物体O的位置，使伸缩仪传感器输出处于测量范围以内。伸缩仪日常工作状态时，重锤12处于高位，使得弹性膜片I处于不受力状态，避免弹性膜片I和水平拉丝3长时间受力发生非弹性变形。三、实验情况 通过对步进电机6正反转控制,实现步进电机工作流程。步进电机6转动共10次,得到11个传感器输出电压值，从而得到10个电压差值。每次步进电机6转动停止以后，停60S后开始读数，保证传感器处于稳定状态。步进电机工作流程如下表；权利要求1.一种伸缩仪高精度膜片式微位移标定装置，其特征在于: 包括移动物体(O)、弹性膜片(I)、膜片座(2)、水平拉丝(3)、护板(4)、转轮(5)、步进电机(6)、上盖板(7.1)、下盖板(7.2)、主动齿轮(8)、螺杆(9)、从动齿轮(10)、吊丝(11)、重锤(12)、立杆(13)、底板(14)和转轮座(15)； 其位置和连接关系是: 在底板(14 )上，从左至右，分别设置有膜片座(2 )、转轮座(15)和立杆(13); 在膜片座(2 )上设置有弹性膜片(I); 在转轮座(15)上设置有一固定轴，转轮(5)的中心孔套在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伸缩仪高精度膜片式微位移标定装置，其特征在于：包括移动物体（0）、弹性膜片（1）、膜片座（2）、水平拉丝（3）、护板（4）、转轮（5）、步进电机（6）、上盖板（7.1）、下盖板（7.2）、主动齿轮（8）、螺杆（9）、从动齿轮（10）、吊丝（11）、重锤（12）、立杆（13）、底板（14）和转轮座（15）；其位置和连接关系是：在底板（14）上，从左至右，分别设置有膜片座（2）、转轮座（15）和立杆（13）；在膜片座（2）上设置有弹性膜片（1）；在转轮座（15）上设置有一固定轴，转轮（5）的中心孔套在固定轴上；上盖板（7.1）和下盖板（7.2）分别与立杆（13）连接成一个支架，在上盖板（7.1）上设置有步进电机（6），在下盖板（7.2）上，从左至右，分别设置有相互啮合的主动齿轮（8）和从动齿轮（10），步进电机（6）的转轴和主动齿轮（8）的中心轴连接，从动齿轮（10）的中心内螺纹和螺杆（9）的外螺纹相互啮合，螺杆（9）的下端通过吊丝（11）和重锤（12）连接；移动物体（0）、弹性膜片（1）、水平拉丝（3）和转轮（5）依次连接；转轮（5）、护板（4）和重锤（12）依次刚性连接，构成一个摆系结构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨江，高平，徐春阳，杜为民，吕宠吾，陈志高，项大鹏，
申请(专利权)人：中国地震局地震研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42