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专利名称：一种磁性液体微差水准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一项磁性液体微差水准装置，尤其是基于磁性液体倾斜角传感器原理的一种磁性液体微差水准装置。
背景技术：
随着现代科技对传感技术要求的不断提高，倾斜角传感器不仅在微流量测量、泄露测试、洁净间监测、环境密封性检测等高精度测量场合的应用越来越广泛，同时在机械工业产品的研发上也起了十分巨大的作用。目前，传感器主要是压阻式和电容式两种，由于存在微米级应变膜厚度的精确控制问题，存在制造难度大，均匀性，重复性差，成本又高等问题，开发一种低成本、高精度、性能优异的倾斜角传感装置并应用于工厂设计研发新产品具有良好的应用前景。近些年，国内外研究人员开始对磁性液体进行研究，现在磁性液体已经广泛应用于磁性液体密封、磁性液体阻尼器、磁性液体传感器等领域。而此新型功能材料磁性液体的引入，为基于倾斜角传感装置的新型工业产品研发提供了新的机遇，凭借此材料的独有特性，可以制作出具有高线性度、稳定、高灵敏度、高精度、结构简单、成本低以及长寿命等优点的磁性液体倾斜角传感装置。但是从目前可检索的国内外文献资料中可以看出，国内还没有实用性的涉及磁性液体倾斜角传感装置的工业产品研制成功，并且现有的研究都不通过倾斜角测量位移水准位置的装置，因此研制一款带有通过倾斜角测量信号指令以及带有位移水准位置的磁性液体倾斜角传感装置的工业产品具有十分重要的意义。同时水准仪器作为城市规划建设、精密测绘当中不可获取的设备之一，其灵敏度、精密度，操作的方便性以及操作的适用距离直接关系着城市规划建设效率以及城市规划建设的合理性以及成本。所以设计一款通过倾斜角测量信号指令以及精密测量、可适用于远距离测绘的磁性液体微差水准装置具有十分重大的意义与经济效益。

实用新型内容
`[0004]为了实现位移水准位置的测量读取从而控制绘制精密的地理水文图，本实用新型提供了一项磁性液体微差水准装置，采用的是螺线管式差动变压器的工作原理，其核心部分是可变互感，利用磁性液体能产生感应磁场的性质以及重力作用，通过其流动时线圈互感的变化实现倾斜角的测量读�。佣浣邮迪殖ぞ嗬搿⒏呔鹊乃几叨炔饬俊１臼涤眯滦徒饩銎浼际跷侍馑捎玫募际醴桨甘�:一种磁性液体微差水准装置主体由测绘角度精确给定装置与测量读取装置两部分组成，所述装置由若干个组成机构连接组成，设备包括激光发射器，测量物镜，石棉保护层，激励电源，密封塞，直有机玻璃管，感应线圈A，激励线圈，磁性液体，感应线圈B，测量目镜，数据显示器，步进电动机A，法兰，锯齿螺杆，锯齿螺母，步进电动机B，铰支座，步进控制器。所述步进电动机A与步进电动机B所组成的底座通过铰支座与直有机玻璃管设备上部连接，所述步进电动机A与步进电动机B通过法兰与设备上部连接，控制设备整体倾斜角度，所述测量物镜上固定一只激光发射器。所述测绘角度精确给定装置由激光发射器，测量物镜，测量目镜，数据显示器，步进电动机A，法兰，锯齿螺杆，锯齿螺母，步进电动机B，铰支座，步进控制器等组成。其特征在于，所述整体设备通过步进电机控制，其中所述步进电动机A与步进电动机B所组成的底座通过铰支座与直有机玻璃管等设备上部连接，所述步进电动机A与步进电动机B通过法兰与设备上部连接，控制设备整体倾斜角度，所述测量物镜上固定一只激光发射器。转动激光发射器，使激光到达目标点，在目标点配备自动角度跟踪的光电接收靶，实现精确角度采集，其中步进电动机A实现精调作用，步进电动机B实现粗调作用。所述测量读取装置由直有机玻璃管，磁性液体，激励线圈，感应线圈A，感应线圈B，电压数据输出接口，密封塞，石棉保护层，数据显示器组成。转动设备过程中，玻璃管内液体产生流动，磁芯发生偏移，两端感应电压不相等，输出电压差数据至数据显示器，通过对电压差信号的分析，确定水准高度的计算与判别。所述直有机玻璃管均匀密绕一组激励线圈，两端分别对称地缠绕有一组匝数相等且反向串接的感应线圈，用以输出压差。所述直有机玻璃管内充有一定量的磁性液体。所述激励线圈连接激励电源，输入激励电压。感应线圈A与感应线圈B反向串联，并通过与电压数据输出接口连接输出两端电压差数据。当设备在在运行时，对于一定的倾斜角，有相应的一个电压差与之对应，通过对电压差的分析，确定水准高度差的大小。本实用新型一种磁性液体微差水准装置采用螺线管式差动变压器的工作原理，其核心部分是可变互感，通过转动设备时的重力作用，利用磁流体兼具磁性和流动性的特点实现微倾斜角的测量，以此实现角度的精确测量，再通过测量激光直线传播距离，实现水准高度的测量。基于磁性液体的高灵敏度和高线性度，磁性液体平移感应装置结构简单，精确测量、感应、读取微米级别的微小位移，从而实现对水准高度的精密测绘。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明:

图1为本实用新型一种磁性液体微差水准装置的整体结构示意图。
·[0012]本图1中1.激光发射器，2.测量物镜，3.石棉保护层，4.激励电源，5.密封塞，
6.直有机玻璃管，7.感应线圈A，8.激励线圈，9.磁性液体，10.感应线圈B，11.测量目镜，12.数据显示器，13.步进电动机A，14.法兰，15.锯齿螺杆，16.锯齿螺母，17.步进电动机B，18.铰支座，19.步进控制器。图2、图3、图4为本实用新型一种磁性液体微差水准装置工作时液面左、中、右三端示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种磁性液体微差水准装置，主要包括激光发射器1，测量物镜2，石棉保护层3，激励电源4，密封塞5，直有机玻璃管6，感应线圈A7，激励线圈8，磁性液体9，感应线圈B10，测量目镜11，数据显示器12，步进电动机A13，法兰14，锯齿螺杆15，锯齿螺母16，步进电动机B17，铰支座18，步进控制器19。所述直有机玻璃管6均匀密绕一组激励线圈8，直有机玻璃管6两端分别对称地缠绕有一组匝数相等且反向串接的感应线圈A7和感应线圈B10，用以输出压差，当玻璃管6水平时，压差输出为O ;当玻璃管6倾斜时，由于重力作用，玻璃管6内液体产生流动，相当于磁芯发生偏移，感应电压不相等，输出电压差数据，通过对电压差的分析，确定角度的大�。偻üす獯ト范ㄖ毕呔嗬耄源耸迪侄缘孛娴慵涓卟畹木懿饬浚源丝墒迪衷毒嗬氩饬�。当设备在在运行时，在步进电动机A13与步进电动机B17控制下，转动激光发射器I以及整体水准装置，使激光到达目标点，在目标点配备能自动角度跟踪的光电接收靶，实现精确角度采集。同时直有机玻璃管6发生一定角度转动，由于重力作用，玻璃管6内液体产生流动，相当于磁芯发生偏移。致使感应线圈A7与感应线圈B10，所产生感应电压不相等，输出电压差数据，对于一定的倾斜角，有相应的一个电压差与之对应，通过对电压差的分析，确定水准高度差的大小。如图1所示，本实用新型一种磁性液体微差水准装置，电机外壳设有锯齿螺母16，锯齿螺母16上装有锯齿螺杆15，当控制步进电动机A13与步进电动机B17运动时，锯齿螺杆15停止转动时，可以实现锯齿螺母6和锯齿螺杆8的传动自锁。如图2、图3、图4所示，本实用新型一种磁性液体微差水准装置工作时液面左、中、右三端示意图。当设备存在一个倾斜角时，横向倾斜角传感器均存在一定的液面状态，即磁芯状态，所产生的电压差并不同， 通过对电压差的分析，确定对水准高度差的测量。
权利要求1.一种磁性液体微差水准装置，其特征在于:所述装置由若干个组成机构连接组成，包括激光发射器(I)，测量物镜(2)，石棉保护层(3)，激励电源(4)，密封塞(5)，直有机玻璃管(6)，感应线圈A (7)，激励线圈(8)，磁性液体(9)，感应线圈B(IO)，测量目镜(11)，数据显示器(12)，步进电动机A(13)，法兰(14)，锯齿螺杆(15)，锯齿螺母(16)，步进电动机B (17)，铰支座(18)，步进控制器(19)，其中，所述步进电动机A (13)与步进电动机B (17)所组成的底座通过铰支座(18)与直有机玻璃管(6)设备上部连接，所述步进电动机A(13)与步进电动机B (17)通过法兰(14)与设备上部连接，控制设备整体倾斜角度，所述测量物镜(2)上固定一只激光发射器(I)。
2.如权利要求1所述的一种磁性液体微差水准装置，其特征在于:所述直有机玻璃管(6)内充有一定量的磁性液体(9)。
3.如权利要求1所述的一种磁性液体微差水准装置，其特征在于:所述直有机玻璃管 (6)均匀密绕一组激励线圈(8)，直有机玻璃管(6)两端分别对称地缠绕有一组匝数相等且反向串接的感应线圈A(7)和感应线圈B(IO)，用以输出压差，当玻璃管(6)水平时，压差输出为O ;当玻璃管(6)倾斜时，由于重力作用，玻璃管(6)内液体产生流动，相当于磁芯发生偏移，感应电压不相等，输出电压差数据，通过对电压差的分析，确定角度的大�。偻üす獯ト范ㄖ毕呔嗬耄源耸迪侄缘孛娴慵涓卟畹木懿饬浚源丝墒迪衷毒嗬氩饬�。
4.如权利要求1或2所述的一种磁性液体微差水准装置，其特征在于:电机外壳设有锯齿螺母(16)，锯齿螺母(16)上装有锯齿螺杆(15)，当控制步进电动机A(13)与步进电动机B(17)运动时，锯齿螺杆(15)停止转动时，可以实现锯齿螺母(6)和锯齿螺杆(8)的传动自锁。
专利摘要一种磁性液体微差水准装置，主要包括激光发射器，测量物镜，石棉保护层，激励电源，密封塞，直有机玻璃管，感应线圈A，激励线圈，磁性液体，感应线圈B，测量目镜，数据显示器，步进电动机A，法兰，锯齿螺杆，锯齿螺母，步进电动机B，铰支座，步进控制器。本装置采用螺线管式差动变压器的工作原理，其核心部分是可变互感，利用磁流体兼具磁性和流动性的特点实现对倾斜角的测量，再通过激光传播确定直线距离，以此实现对地面点间高差的测量。基于磁性液体数据测量的高灵敏度和高线性度，由激光发生器发射激光信号，通过步进电机控制，转动激光发射器以及整体水准装置，使激光到达目标点，在目标点配备能自动角度跟踪的光电接收靶，实现精确角度采集。同时设备整体转动，使传感器内磁性液体产生前后液面的位移差，使螺线管产生变压器作用，产生相应的信号输出。在使用过程中，同时基于有机玻璃管管径大小与长度比例的灵活控制，本实用新型磁性液体微差水准装置能够精确测量角度值微小变化，最后实现对地面点间高差的精确测量。
文档编号G01C5/00GK203100725SQ20122035570
公开日2013年7月31日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者胡林强, 孙明礼, 黄妍, 陈丽娜, 樊凯凯, 吕晓锋, 付皇峰, 张广 申请人:浙江师范大学