一种钻孔测斜仪的校准装置和校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种角度的校准仪器，属于检测领域。一种钻孔测斜仪的校准装置，其特征在于包括：角度编码器，作为主校准装置，及固定安装待测钻孔测斜仪的样品夹具；所述角度编码器卧式设置，与样品夹具之间通过承载转轴座连接，所述承载转轴座包括两侧各一个轴承，一侧的第一轴承连接角度编码器，另一侧的第二轴承连接样品夹具，且使角度编码器与样品夹具同转轴同角度转动；转角驱动机构，用于驱动角度编码器转动。本发明专利技术采用抱合式的同步主轴联接大大提高了同轴精度，使装置稳定性可靠性得到了加强，使从转角驱动机构传动到承载转轴座后的输出角位移基本没有量值损失，校准灵敏度得到了很大提高，而且还降低了装置的配置成本，大大提高了性价比。

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔测斜仪的校准装置和校准方法
本专利技术涉及钻孔测斜仪，尤其涉及一种钻孔测斜仪的校准装置和校准方法。
技术介绍
我国对钻孔测斜仪研究起步于80年代初，由南京水利科学院研制成功电阻应变片式钻孔测斜仪样机开始，逐步发展到1986年航天部33所与北京水科院联合研制成功伺服加速度计式钻孔测斜仪,允许误差达到±150"；随后，航天部702所开发研究成功高精度钻孔测斜仪，最大允许示值误差达到±30"，90年代国内已经具备生产多种类型（原理）的土工测试的倾斜仪。2008年中国地质科学院研制了智能存储式磁敏钻孔测斜仪。在这几十年的发展期间，钻孔测斜仪的倾角示值分辨率和稳定性都得到了提高，但溯源标准器和溯源方法（检定规程或校准规范）的研究却严重滞后。钻孔测斜仪是一种基于水准器原理的计量仪器，内置加速度传感器经过两次对时间的积分，精确测得角度变化量，用于测量一圆柱孔对于水平面的倾斜角及倾角变化中的圆柱孔间的夹角。示值为输出模拟量电信号，经过转换后才能对应角度变化值。如附图1所示，钻孔测斜仪是一种基于加速度传感器的倾斜角度测量仪，其原理是将加速度传感器安装于长管状套筒内，其敏感轴与传感器轴呈垂直关系，敏感轴与水平面的夹角θ为倾斜角，从平面几何关系上可以知道，加速度传感器铅垂重力方向与探头轴线方向的夹角相等。由此，加速度计敏感轴与水平面夹角的微量变化可以直接反映深埋于地下的套筒轴线与铅垂重力方向的夹角微量变化。目前，我院对送检的钻孔测斜仪已经开展检测工作，目前的状况与上海建筑科学研究院所采用的方法是一致的，为达到校准最高精度等级的受检仪器，采用的都是“宽座角度块加合像水平仪”组合法。由于受宽座角度块数量限制，即：仅仅对量程范围－30°～＋30°中的五个校准点进行示值误差测量：0°、5°、10°，而无法对量程范围－30°～＋30°中的任意位置点进行校准，而且最大允许误差和灵敏度水平不高，无法真正满足校准仪器精度的领先要求。美国材料与试验协会发布的ASTMD7299-2006：StandardPracticeforVerifyingPerformanceofaVerticalInclinometerProbe（验证垂直测斜仪探头性能的标准实施规程），文中提及倾角溯源标准器是高精度分度盘，以及可调角度的支架系统。比较国内外钻孔测斜仪器的测量技术指标，最大允许误差和灵敏度水平基本相同。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种钻孔测斜仪的校准装置和校准方法，解决现在的校准仪器和校准方法只能达到选定的校准点进行校准，而不能做到任意点校准的问题，而且校准灵敏度不高的缺陷。技术方案一种钻孔测斜仪的校准装置，其特征在于包括：角度编码器，作为主校准装置，及固定安装待测钻孔测斜仪的样品夹具；所述角度编码器卧式设置，与样品夹具之间通过承载转轴座连接，所述承载转轴座包括两侧各一个轴承，一侧的第一轴承连接角度编码器，另一侧的第二轴承连接样品夹具，且使角度编码器与样品夹具同转轴同角度转动；转角驱动机构，用于驱动角度编码器转动。进一步，所述承载转轴座包括一个中心主轴，为穿过第一轴承的中心和第二轴承的中心，所述中心主轴连接样品夹具的一侧的轴孔为喇叭口向外的锥孔。所述第一轴承和第二轴承采用深沟球轴承，通过调整端盖厚度消除轴承与中心主轴配合之间的轴向间隙。所述样品夹具采用一组可以开合的V型座和V型盖板，所述V型座固定联接锥棒，所述联接锥棒连接所述中心主轴的锥孔，联接锥棒与锥孔的锥度相匹配。进一步，还包括同轴拨盘，设置在转角驱动机构和角度编码器之间，用于在转角驱动机构的主动的转轴和角度编码器的从动的转轴之间仅传递转动扭矩，而将两转轴由于不同轴引起的径向载荷或作用在转轴上的弯矩隔离。所述同轴拨盘包括分别与转角驱动机构连接的主动拨盘和与角度编码器连接的从动拨盘，在主动拨盘上安装有主动拨块，从动拨盘上安装有对应的从动拨块，所述主动拨块与从动拨块连接在一起，主动拨块在转动方向带动从动拨块，从动拨块带动从动拨盘转动，所述主动拨块与从动拨块为一组拨块，以轴心对应的两组拨块形成一对力偶，所述同轴拨盘上设置有至少两对力偶，其中一组拨块的主动拨块与从动拨块固定连接在一起，其它组拨块的主动拨块与从动拨块为弹性连接。所述主动拨盘和从动拨盘平行设置，之间间隔略大于或等于一个主动拨块或一个从动拨块的距离，所述主动拨块与对应的从动拨块采用同一水平线或同一竖直线上设置。进一步，所述转角驱动机构采用机械分度头。进一步，所述角度编码器采用绝对式编码器，在所述样品夹具旁边设置有扩展平台，能设置溯源装置。一种应用上述的钻孔测斜仪的校准装置对钻孔测斜仪进行校准的方法，其特征在于包括如下步骤：1）取下样品夹具，安装上多面棱体，所述多面棱体的中心轴安装在所述第二轴承中心，使多面棱体与角度编码器输出轴垂直，采用多面棱体与准直仪配合进行重复性实验，针对编码器示值进行对应的精确数据校准，完成对角度编码器的标定；2）取下多面棱体，安装上样品夹具，将待测钻孔测斜仪竖直穿过样品夹具固定，转角驱动机构驱动角度编码器转动，从而带动样品夹具和固定在样品夹具内的待测钻孔测斜仪同轴同角度转动，所述待测钻孔测斜仪根据转动的角度会有测得转动的角度数据，同时，角度编码器也会有转动的角度数据，将两者进行比较，就能对所述待测钻孔测斜仪进行校准。有益效果本专利技术的校准装置采用角度编码器作为主校准装置，针对角度编码器的主轴不能承载大径向力和大弯矩载荷，设计了双侧各一个轴承的承载转轴座，采用抱合式的同步主轴联接大大提高了同轴精度，使装置稳定性可靠性得到了加强，减小了轴承装配的径向跳动，使从转角驱动机构传动到承载转轴座后的输出角位移基本没有量值损失；加上同轴拨盘的配合，采用冗余自由度的机械结构，解决了目前预置角度都是经验丰富的技术人员通过控制手指轻敲的方向和力度进行人工定位的问题，使微调拨盘达到秒级定位功能。附图说明图1为钻孔测斜仪的原理示意图。图2为本专利技术的结构示意图。图3为本专利技术的同轴拨盘示意图。图4为本专利技术的承载转轴座剖视示意图。其中：1-转角驱动机构，2-同轴拨盘，3-角度编码器，4-承载转轴座，5-钻孔测斜仪，6-扩展平台，7-样品夹具，8-花岗岩平台，9-主动拨盘，10-主动拨块，11-固定连接的从动拨块，12-弹性连接的从动拨块，13-第一轴承，14-第二轴承，15-中心主轴，16-轴承端盖，17-法兰轴套，18-法兰轴套锁紧螺母，19-轴承支架，20-等高块。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。针对现在溯源中的灵敏度不高，而钻孔测斜仪的精度提升的问题，希望能将溯源装置提升到：1）校准钻孔测斜仪（最高精度等级样品）示值误差的测量扩展不确定度为：U=10″，k=2；2）转台角度可调范围：±30°。因此设计了新的溯源装置，结构参考附图2所示的实施例，转角驱动机构1为一套既能够提供准确微动角度定位的机械装置，驱动机构输出可驱动转轴角的微量角度变化（正向和反向），利用同轴拨盘2的自由度冗余原理，可以有效地卸载由于不同轴装配而引起的驱动轴径向应力，角度编码器3固定联接在承载轴承座4上，角度编码器3作为主标准器，其特点是经济实用、性价比高，主轴角位移测量最大允许误差达到2.5″，从满足分度技术指标上分析，其设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻孔测斜仪的校准装置，其特征在于包括：角度编码器，作为主校准装置，及固定安装待测钻孔测斜仪的样品夹具；所述角度编码器卧式设置，与样品夹具之间通过承载转轴座连接，所述承载转轴座包括两侧各一个轴承，一侧的第一轴承连接角度编码器，另一侧的第二轴承连接样品夹具，且使角度编码器与样品夹具同转轴同角度转动；转角驱动机构，用于驱动角度编码器转动。

【技术特征摘要】
1.一种钻孔测斜仪的校准装置，其特征在于包括：角度编码器，作为主校准装置，及固定安装待测钻孔测斜仪的样品夹具；所述角度编码器卧式设置，与样品夹具之间通过承载转轴座连接，所述承载转轴座包括两侧各一个轴承，一侧的第一轴承连接角度编码器，另一侧的第二轴承连接样品夹具，且使角度编码器与样品夹具同转轴同角度转动；转角驱动机构，用于驱动角度编码器转动；所述承载转轴座包括一个中心主轴，为穿过第一轴承的中心和第二轴承的中心，所述中心主轴连接样品夹具的一侧的轴孔为喇叭口向外的锥孔；所述样品夹具采用一组可以开合的V型座和V型盖板，所述V型座固定联接锥棒，所述联接锥棒连接所述中心主轴的锥孔，联接锥棒与锥孔的锥度相匹配；还包括同轴拨盘，设置在转角驱动机构和角度编码器之间，用于在转角驱动机构的主动的转轴和角度编码器的从动的转轴之间仅传递转动扭矩，而将两转轴由于不同轴引起的径向载荷或作用在转轴上的弯矩隔离。2.如权利要求1所述的钻孔测斜仪的校准装置，其特征在于：所述第一轴承和第二轴承采用深沟球轴承，通过调整端盖厚度消除轴承与中心主轴配合之间的轴向间隙。3.如权利要求1所述的钻孔测斜仪的校准装置，其特征在于：所述同轴拨盘包括分别与转角驱动机构的输出轴连接的主动拨盘和与角度编码器的输入轴连接的从动拨盘，在主动拨盘上安装有主动拨块，从动拨盘上安装有对应的从动拨块，所述主动拨块与从动拨块连接在一起，主动拨块在转动方向带动从动拨块，从动拨块带动从动拨盘转动，所述主...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建敏，祝逸庆，孙佳媛，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：发明
国别省市：