專利名稱：手持式數(shù)顯道軌高差檢測尺采樣部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)顯測量道軌高度差的采樣裝置，適用于鐵路道軌高度差的采樣，并將高度差轉(zhuǎn)化為電信號。
背景技術(shù)：
公知的水準(zhǔn)泡道軌尺檢測道軌高度差，容易造成人為的誤差，尤其在道軌高差超過水準(zhǔn)泡刻度時，需要應(yīng)用副尺補(bǔ)償，方可進(jìn)行全量程讀數(shù)，因此操作很不方便。數(shù)字檢測道軌高差值的關(guān)鍵在于如何進(jìn)行信號采樣，并要求采樣部件結(jié)構(gòu)輕便、靈敏度高。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化檢測道軌高差，本實(shí)用新型提供一種采樣部件。該采樣部件能方便地將道軌高差值以電壓信號形式輸出，供其他單片機(jī)電路處理。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設(shè)置一個平行四邊形型式的玻璃連通管，內(nèi)充水銀介質(zhì)，在其左右液柱底端各裝一只壓力傳感器，連通管及壓力傳感器用鋁合金外殼保護(hù)，組成采樣頭；將采樣頭用螺釘固定在一根H型截面的鋁合金直梁上，組成采樣部件。當(dāng)采樣部件在不同高差的道軌上放置時，因采樣部件的傾斜，將使采樣頭內(nèi)連通管左右兩液柱下端的壓強(qiáng)不同，經(jīng)壓力傳感器將此壓差以電壓變化形式輸出，作為采樣信號。
基本原理為當(dāng)采樣部件兩邊高差為h時，連通管左右立柱的液面變化各為pa=a′-b=12h]]>pb=b′-b=-12h]]>其中b為水平位置時的液面高度；a′為連通管傾斜時左邊立柱的液面高度；b′為連通管傾斜時右邊立柱的液面高度。
采樣信號以差壓p＝pa-pb＝1/2h-(-1/2h)＝h形式輸出。水平位置作為零位，輸出P值大于零，則右高左低，顯示為正值；輸出P值小于零，則左高右低，顯示為負(fù)值。以P值的正負(fù)即可判明軌道兩端的高低，P的數(shù)值即為高差的采樣值。
采樣部件的結(jié)構(gòu)特征是由直梁和采樣頭兩部分組成，兩者用螺釘聯(lián)接。直梁為H型截面的鋁合金型材；采樣頭由后保護(hù)外殼、玻璃連通管、壓力傳感器、水銀、密封膠、信號輸出線、沉頭螺釘、前保護(hù)外殼、硅膠襯墊組成。前、后保護(hù)外殼內(nèi)側(cè)開有半圓形凹槽，玻璃連通管嵌入保護(hù)外殼的凹槽內(nèi)，兩者之間襯以硅膠襯墊；兩只摩托羅拉MPX-10壓力傳感器分別與連通管左右立柱下端的液面直接接觸，并用密封膠密封。前、后兩片保護(hù)外殼用沉頭螺釘緊固。
本實(shí)用新型的有益效果是輸出信號是左右液柱液面變化的差壓量，即2倍的液柱液面變化壓強(qiáng)，因此輸出信號強(qiáng)、精度高；采樣頭主要器件僅為玻璃連通管、壓力傳感器、水銀，結(jié)構(gòu)簡單。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是采樣頭在直梁上的安裝位置(正視)。
圖2是實(shí)施例采樣頭結(jié)構(gòu)。該圖以正視全剖畫出，反映了其內(nèi)各組件的裝配關(guān)系和主要尺寸。
圖3是實(shí)施例采樣頭橫剖面(圖2的A--A剖面)，放大畫法，是對圖2的進(jìn)一步補(bǔ)充。
圖中1.直梁，2.采樣頭，3.螺釘，4.后保護(hù)外殼，5.玻璃連通管，6.壓力傳感器，7.水銀，8.密封膠，9.信號輸出線，10.沉頭螺釘，11.前保護(hù)外殼，12.硅膠襯墊。
具體實(shí)施方式
連通管(5)的左右立柱間隔距離越大，靈敏度越高，但采樣頭(2)結(jié)構(gòu)尺寸將越大。本實(shí)施例左右立柱間隔取為500mm，因鐵軌標(biāo)準(zhǔn)中心距為1505mm，所以制作縮小比例為1∶3.01(1505÷500＝3.01)。
連通管(5)材質(zhì)為玻璃，管徑太粗易引起液面漾動，使數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定時間較長，太細(xì)會使流動阻力過大，引起水頭損失。本實(shí)施例管內(nèi)徑為φ2.5mm。
壓力傳感器(6)型號為摩托羅拉MPX-10硅壓力傳感器，數(shù)量2只，分別與連通管左右立柱下端的液面直接接觸，并用密封膠(8)密封。其作用是將液面壓差值轉(zhuǎn)化為電壓信號。
電壓信號計算如下①M(fèi)PX-10硅壓力傳感器的靈敏度k＝3.5mV/KPa(5V供電時)。
②當(dāng)全軌寬1505mm，軌面高差變化1mm時，采樣頭兩邊高差h變化1/3.01＝0.332mm。
③每只硅壓力傳感器輸出電壓值∵1大氣壓＝0.1MPa＝100KPa1mmHg＝0.1316KPa∵采樣頭兩邊高差h變化0.332mm，左右立柱各變化1/2h。
∴每只硅壓力傳感器輸出電壓U＝k×1/2h×0.1316＝3.5×1/2×0.332×0.1316＝0.0765mV④本實(shí)施例以左右立柱差壓作為輸出信號，所以差壓輸出電壓為2U＝2×0.0765 mV＝0.153 mV
權(quán)利要求1.一種手持式數(shù)顯道軌高差檢測尺采樣部件，由直梁和采樣頭兩部分組成，兩者用螺釘聯(lián)接，其特征是直梁為H型截面的鋁合金型材；采樣頭由后保護(hù)外殼、玻璃連通管、壓力傳感器、水銀、密封膠、信號輸出線、沉頭螺釘、前保護(hù)外殼、硅膠襯墊組成；由兩只壓力傳感器將玻璃連通管內(nèi)左右液柱的壓差轉(zhuǎn)換為電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采樣部件，其采樣頭特征是前、后保護(hù)外殼內(nèi)側(cè)加工有半圓形凹槽，玻璃連通管嵌入保護(hù)外殼的凹槽內(nèi)，兩者之間襯以硅膠襯墊；兩只摩托羅拉MPX-10壓力傳感器分別與連通管左右立柱下端的液面直接接觸，并用密封膠密封；前、后兩片保護(hù)外殼用沉頭螺釘緊固。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采樣部件，其采樣頭內(nèi)玻璃連通管的特征是平行四邊形型式，管內(nèi)徑φ2.5mm，外徑φ6mm，左右邊為液面立柱，下邊為液面通道，上邊為管內(nèi)空氣流通道；連通管內(nèi)注入水銀作為介質(zhì)，注入水銀量為1/2立柱高。
專利摘要鐵軌高差的檢測，目前國內(nèi)在線路施工和定期檢測時，工人單體操作所采用的仍是水準(zhǔn)泡道軌尺，沒有輕便的數(shù)顯儀器可以取代。本實(shí)用新型涉及一種數(shù)顯測量道軌高度差的采樣部件，適用于道軌高度差的采樣，并將機(jī)械量轉(zhuǎn)化為電信號。數(shù)字顯示道軌高差值的關(guān)鍵在于如何進(jìn)行信號采樣。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的方案是根據(jù)連通管內(nèi)液面高度不同壓強(qiáng)不同的原理，其特征是平行四邊形型式，內(nèi)置玻璃連通管，注入水銀量為1/2管高，左右液柱底端各裝一只壓力傳感器，全密封結(jié)構(gòu)，并用鋁合金外殼保護(hù)，組成采樣部件，可固定在尺體的直梁上。壓力傳感器將壓差信號以電壓變化形式輸出，作為采樣信號。
文檔編號G01C5/00GK2924485SQ0228786
公開日2007年7月18日 申請日期2002年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者龔秉周 申請人:龔秉周