一种大量程电感调频式位移测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种大量程电感调频式位移测量装置，包括壳体、螺旋线圈、测杆、管体以及数据处理模块；螺旋线圈套装在管体后段；数据处理模块设置在壳体上；测杆前端部分由n段磁芯对接而成，能伸入到所述管体中，第i段磁芯的磁导率为第i+1段磁芯磁导率的1.5～2倍，i、n为整数且n≥2，i＝n-1；每段磁芯长度均小于螺旋线圈长度，使单节磁芯两端在螺旋线圈长度范围内伸缩；管体和测杆的长度均大于螺纹线圈的长度。本实用新型专利技术使用既有工艺成熟稳定的金属螺旋线圈，通过多段式测杆接续测量的方式，在保障精度的同时能增大量程，成本低且易于实施，可广泛应用于土木工程、地质灾害和工业等领域的大量程位移变形监测。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于测量
，尤其涉及一种大量程电感调频式位移测量装置。
技术介绍
电感调频式位移传感器是一种由电感式敏感元件、集成电路与谐振电容一起构成LC振荡电路，输出频率信号。当磁芯在线圈中位移时，改变磁路磁阻和线圈电感，因而就改变了振荡电路的输出信号频率。磁芯进入螺旋线圈时，磁阻减少，电感增加，频率下降，反之则反。只要磁芯材料、螺旋线圈结构工艺、电容及电路选配得当，则铁芯在线圈内移动的一定范围，其输出信号频率的变化，恰与移动距离呈良好的线性关系。基于上述原理国内外相关厂家开发了一系列电感调频式位移传感器，在铁路、公路、地铁、桥梁、隧道、矿井、建筑、水利水坝等土木工程领域得到广泛应用。但现有电感调频式位移传感器存在如下缺点:现有电感调频式位移传感器加大量程的方法是通过增加金属螺旋线圈长度的方法来实现。且受线圈绕线工艺的限制，难以按传感器测量精度要求的加工生产，另外金属螺旋线圈增长后，必然增大了生产成本，因此局限了采用电感调频式原理的位移传感器量程不能太大。目前，电感调频式位移传感器已广泛应用于土木工程、地质灾害和工业等领域，但现有的电感调频式位移传感器测量量程有限，最大量程一股不超过500_。对于高填方工程、采空区和塌陷沉降、滑坡位移等具有较大位移变形测量要求的情况，现有电感调频式位移传感器的量程难以满足工程监测需求。如通过多支串联的方法来增大量程，不但增加了现场安装、埋设和测试难度，还会增加成本。经检索，公开号为203587040U的一种防水顶针式位移传感器，米用可以自由伸缩的加长测杆，实现了传感器的另一种安装固定方式，该专利未对电感调频式位移传感器测杆部分和螺旋线圈部分进行改进，且没有解决传感器量程较小的技术问题。因此，有必要设计一种大量程电感调频式位移测量装置。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种大量程电感调频式位移测量装置，该大量程电感调频式位移测量装置通过多段式测杆和延长的管体在保障精度的同时能实现量程的增大，易于实施。本技术的技术方案如下:一种大量程电感调频式位移测量装置，包括壳体(111)、螺旋线圈(112)、测杆、管体以及数据处理模块；螺旋线圈和管体均位于壳体内，且螺旋线圈套装在管体上；数据处理模块设置在壳体上；测杆能伸入到所述的管体中；管体和测杆的长度均大于螺纹线圈的长度，螺旋线圈套装在管体的后段；管体的前段为未套装螺旋线圈的区段；测杆上的前端部由η段磁芯对接而成；η为整数，且η彡2 ;且第i段磁芯的磁导率(单位是亨利每米(H/m))为第i+1段磁芯的磁导率的k倍；i = 1,2,…，n-1 ;k为磁导率倍率，取值为1.5到2倍之间；每段磁芯的长度均小于螺旋线圈长度，确保单节磁芯在伸缩过程中不会两端都伸出螺旋线圈。管体由前段加长管(102)和后段绕线管(110)两段对接组成，管体的长度不小于测杆的长度，后段绕线管上套装螺旋线圈，且固定封装在壳体内。管体由两段对接的好处是:后段绕线管可以批量精密加工生产，前段管体长度可以根据量程需求确定长度，成本很低，直接通过焊接或螺纹对接的方式与后段绕线管对接；组合后管体是一个根整管。管体也可以是整体上一根，即不是由两段对接而成。壳体为圆筒形，壳体的前端设有静锚固头(101);测杆的后端设有活动锚固头(116)。螺旋线圈的两端与壳体之间均设有主堵头(103);数据处理模块设置在方形外壳中；方形外壳的一端设有数据处理模块堵头(108);数据处理模块电缆线从该数据处理模块堵头处引出。所述的主堵头处设有O型密封圈(113);壳体和方形外壳内部灌胶密封。数据处理模块包括微处理器(105)、串行存储芯片(106)和温度传感器(107);所述的温度传感器和串行存储芯片均与微处理器相连。η = 2 ;测杆上的前端部由第一磁芯(114)和第二磁芯(115)对接而成，第一磁芯的磁性强度为第二磁芯的磁性强度的2倍；单段磁芯长度小于螺旋线圈长度20mm。有益效果:本技术的大量程电感调频式位移测量装置中，当若干段不同磁性的磁芯进入并穿过螺旋线圈时，线圈电感量不同，频率亦不同，反之则反。其输出频率的变化，恰与分段移动距离呈线性关系，而且处理电路可以对线性关系进行标定记录和线性插值换算，本技术具有以下突出的技术效果:(I)量程显著增大。本技术通过多段磁芯式测杆和延长的管体(即管体的长度大于螺旋线圈的长度)在保障精度的同时能实现量程的增大，构思巧妙。由于多段磁芯通过螺旋线圈时，位移与频率保持了单调线性关系。(2)结构简单，易于实施。与现有的电感调频式位移测量装置相比，本技术的大量程电感调频式位移测量装置的管体采用两段对接，其优点是:后段绕线管可采用现有成熟的工艺精密加工批量生产，前段管体长度可以根据量程需求确定，直接通过焊接或螺纹对接的方式与后段绕线管对接组合后形成一整体结构，从而可在一定程度上降低前段管体加工难度和精度要求，且降低生产成本，提高组装效率。(3)易于扩展，能显著增加测量量程。本技术一股测杆采用两段或三段磁芯对接，利用既有稳定成熟的螺旋线圈成熟工艺，既可满足传感器量程在500mm以上，精度也可以达到螺旋线圈长度的±0.1% F.S级别。通过加大磁芯的对接数量，还可进一步增加量程。(4)防水性能好。本技术的防水结构由堵头，密封圈等部件组成，并采用灌胶密封工艺，在主堵头处设有O型密封圈；壳体和方形外壳内部灌胶密封，使得这种电感调频式位移传感器具备IP68等级耐水压性能。综上所述，本技术在原有金属螺旋线圈成熟工艺技术下，延长磁芯运动空间和分段加长不同磁性磁芯，数据线从侧边引出，其测量量程大幅提高，测量精度达到毫米级另IJ，可保证长期稳定性，且该传感器具有良好的防水性能。在高填方地基处理、软土地基、地表塌陷、港口堤防等大量程沉降变形测量方面以及土土工程领域具有较好的应用前景。本技术的大量程电感调频式位移测量装置，使用既有工艺成熟稳定的金属螺旋线圈，通过多段式测杆接续测量的方式，在保障精度的同时能增大量程，成本低且易于实施，克服了单纯靠增加金属螺旋线圈长度来实现量程增加的技术缺陷，可广泛应用于土木工程、地质灾害和工业等领域的大量程位移变形监测。【附图说明】图1为大量程电感调频式位移测量装置的总体结构示意图。图2为大量程电感调频式位移测量装置的螺旋线圈段的结构示意图。图3为2段式测杆通过螺旋线圈的示意图。图4为2段式测杆通过螺旋线圈的过程中频率与位移曲线；图5为电感调频式位移测量装置的内部电路原理框图。标号说明:101-静锚固头；102_前段加长管；103_主堵头，104-长方形外壳，105-微处理器，106-串行存储芯片，107-温度传感器，108-数据处理模块堵头，109-电缆线，110-后段绕线管，111-壳体；112-螺旋线圈，113-0型密封圈，，114-第一磁芯，115-第—■磁心；116_活动销固头。【具体实施方式】以下将结当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大量程电感调频式位移测量装置，包括壳体(111)、螺旋线圈(112)、测杆、管体以及数据处理模块；螺旋线圈和管体均位于壳体内，且螺旋线圈套装在管体上；数据处理模块设置在壳体上；测杆能伸入到所述的管体中；其特征在于：管体和测杆的长度均大于螺纹线圈的长度，螺旋线圈套装在管体的后段；管体的前段为未套装螺旋线圈的区段；测杆上的前端部由n段磁芯对接而成；n为整数，且n≥2；且第i段磁芯的磁导率为第i+1段磁芯的磁导率的k倍；i＝1，2，…，n‑1；k为磁导率倍率，取值为1.5到2倍之间；每段磁芯的长度均小于螺旋线圈长度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，于永堂，梁小龙，王军，谢彩霞，吴凌云，
申请(专利权)人：长沙亿拓土木工程监测仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43