平面傾斜檢測裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種平面傾斜檢測裝置，包括正交安裝于被測平面上的第一和第二變面積差動式電容傳感器、分別將所述第一和第二變面積差動式電容傳感器的電容量轉換為第一和第二直流電信號輸出的第一和第二測量電路、以及根據所述第一和第二直流電信號計算被測平面的傾斜角度和傾斜方向的計算單元。本發明專利技術還提供了一種平面傾斜檢測方法。本發明專利技術提供的平面傾斜檢測裝置及方法，能夠實時、精確、有效地檢測出被測平面的傾斜角度和傾斜方向，有利于在實際生產作業中保持被測平面的水平。

【技術實現步驟摘要】
平面傾斜檢測裝置及方法
本專利技術涉及一種用于對平面的傾斜角度和傾斜方向進行檢測的裝置及方法。
技術介紹
煤氣柜是工業和民用煤氣的儲存裝置，其中的干式煤氣柜由于儲存量大、機構簡潔而被廣泛使用。干式煤氣柜的特點是以柜內的活塞升、降來調整儲存空間，活塞的升降運動由煤氣的吞吐量所決定，當煤氣柜內的煤氣量增加時煤氣內壓升高，活塞因受到托力的增大而上升；當煤氣柜內的煤氣量減少時煤氣的內壓就降低，活塞因受到托力的下降而降低。同時由于活塞的重量恒定，煤氣柜無論其容量增減，內部的煤氣壓力始終保持穩定。但在實際應用中活塞的運動經常受到其邊緣導軌、導輪等各種因素的影響而發生局部升降受阻，造成的結果是活塞發生傾斜。一旦發生活塞傾斜現象，活塞將不再運動，其中的煤氣壓力必將發生變化，對用戶的用氣造成有害影響。由于煤氣是一種無色、無味的有毒氣體，如不及時對活塞的傾斜進行處理，將可能對煤氣柜本體、環境以及人身造成極大的破壞和傷害。因此，在實際的生產作業中需要一種裝置及方法來實時連續地檢測煤氣柜活塞等平面的傾斜狀況，由于煤氣柜活塞出現傾斜之后的危害很大，因此需要檢測裝置和方法足夠靈敏、可靠和穩定；同時，為了便于工作人員采取調整措施，不僅需要檢測出平面的傾斜角度，還需要檢測出傾斜方向。
技術實現思路
為此，本專利技術提供了一種平面傾斜檢測裝置，包括固定安裝于被測平面上的第一和第二變面積差動式電容傳感器，所述變面積差動式電容傳感器包括殼體、固定設置于所述殼體內且垂直于被測平面的定片、穿過所述定片的上端部并與所述定片垂直且能夠相對于所述殼體轉動的驅動軸、固定設置于所述驅動軸上且鄰近于并平行于所述定片的動片、以及與所述驅動軸固定連接的重力錘，其中，所述動片為極板，所述定片的表面設置有第一極板和第二極板，所述第一極板和第二極板分別與所述動片的極板的不同部分構成第一電容和第二電容；所述第一變面積差動式電容傳感器的驅動軸與第二變面積差動式電容器的驅動軸垂直。優選地，所述變面積差動式電容傳感器包括多個間隔設置的所述動片和定片，每對所述動片和定片形成的第一電容相互并聯形成第一電容組，每對所述動片和定片形成的第二電容相互并聯形成第二電容組；所述驅動軸由滾珠軸承支撐，所述重力錘由推力軸承固定。優選地，所述動片為以所述驅動軸的軸線為圓心的扇形極板。進一步地，所述平面傾斜檢測裝置還包括分別將所述第一和第二變面積差動式電容傳感器的電容量轉換為第一和第二直流電信號輸出的第一和第二測量電路，所述測量電路包括根據所述第一和第二電容組調制方波占空比的差動脈寬調制電路、對所述方波進行濾波以得到直流電信號的濾波電路、以及對直流電信號進行放大以得到預定大小的直流電信號的電流放大電路。進一步地，所述平面傾斜檢測裝置還包括用于計算被測平面傾斜角度和傾斜方向的計算單元。進一步地，該裝置還包括用于顯示所述傾斜角度和傾斜方向的顯示裝置、以及當所述傾斜角度達到或超過預定角度時輸出報警信息的報警裝置。本專利技術還提供了一種平面傾斜檢測方法，包括在被測平面上預設兩條相互垂直的坐標軸X軸和Y軸，并在該被測平面上固定安裝第一和第二變面積差動式電容傳感器以使得所述第一變面積差動式電容傳感器的動片能夠沿所述X軸方向擺動且所述第二變面積差動式電容傳感器的動片能夠沿所述Y軸方向擺動，通過第一和第二測量電路分別將所述第一和第二變面積差動式電容傳感器的電容量轉換為第一和第二直流電信號，該方法還包括根據如下公式計算被測平面的傾斜角度β：其中，Ix為所述第一直流電信號的電流大小，Iy為所述第二直流電信號的電流大小，I0為當被測平面水平時所述直流電信號的電流大小，l為根據如下公式計算的被測平面的半徑系數：其中，βmax為預定的被測平面的最大傾斜角度，zmax為當被測平面的傾斜角度為βmax時該平面的傾斜模數，zmax根據如下公式計算：其中，I'x和I'y分別為當被測平面的傾斜角度為βmax時所述第一和第二直流電信號的電流大小。進一步地，還包括根據如下方法計算被測平面的傾斜方向：當Ix=I0且Iy=I0時，被測平面無傾斜；否則，根據如下公式計算被測平面的傾斜方向與X軸正方向的夾角α：進一步地，還包括如下預校準過程：將所述第一和第二變面積差動式電容傳感器正交安裝于活動平面上，保持所述活動平臺水平，調節所述第一和第二測量電路，使得Ix=I0且Iy=I0；保持所述活動平臺沿X軸的正方向的傾斜角度為βmax，調節所述第一和第二測量電路，使得Ix=Imax且Iy=I0；保持所述活動平臺沿X軸的負方向的傾斜角度為βmax，調節所述第一和第二測量電路，使得Ix=Imin且Iy=I0；保持所述活動平臺沿Y軸的正方向的傾斜角度為βmax，調節所述第一和第二測量電路，使得Ix=I0且Iy=Imax；保持所述活動平臺沿X軸的負方向的傾斜角度為βmax，調節所述第一和第二測量電路，使得Ix=I0且Iy=Imin。優選地，Imin=4mA，Imax=20mA，I0=12mA。本專利技術提供的平面傾斜檢測裝置及方法，對比于現有技術，其有益效果在于：1）使用正交安裝的兩個變面積差動式電容傳感器，能夠測得平面在任意方向的傾斜角度和傾斜方向；2）使用差動式電容傳感器，可獲得較高的傾斜檢測的靈敏度；3）差動式電容傳感器中設置了多個動片和定片，可獲得較大的電容量，進一步使得檢測精度提高；4）測量電路中設置了電流放大電路，通過調節電流放大電路，使得被測平面在傾斜角度最大時其輸出的電流幅度為預定的最大值，從而可以最大限度地利用測量儀表的標準電流的輸出幅度，也有利于測量精度和靈敏度的提高；5）報警裝置可以在傾斜角度達到或超過報警值的時候進行報警，以便于操作人員采取調整措施。附圖說明圖1為本專利技術的平面傾斜檢測裝置的優選的實施方式的結構示意圖；圖2為本專利技術的平面傾斜檢測裝置的變面積差動式電容傳感器的一個安裝方式示意圖；圖3為本專利技術的平面傾斜檢測裝置的變面積差動式電容傳感器的另一個安裝方式示意圖；圖4為本專利技術的平面傾斜檢測裝置的優選的實施方式的變面積差動式電容傳感器的結構示意圖；圖5為圖4中動片和定片的結構示意圖；圖6為圖4的變面積差動式電容傳感器的工作方式示意圖；圖7為本專利技術的平面傾斜檢測裝置的優選的實施方式的測量電路的結構示意圖；圖8為用于校驗本專利技術的平面傾斜檢測裝置的校驗裝置的結構示意圖；圖9為被測平面的傾斜角度示意圖；圖10為本專利技術的平面傾斜檢測方法的傾斜角度計算方法的原理示意圖；圖11為被測平面的傾斜方向示意圖。主要附圖標記說明：1：煤氣柜活塞2：煤氣柜外殼3：升降導輪10：第一變面積差動式電容傳感器20：第二變面積差動式電容傳感器C1：第一電容組C2：第二電容組具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術的平面傾斜檢測裝置及方法作進一步的詳細描述，但不作為對本專利技術的限定。如圖1所示，為本專利技術的平面傾斜檢測裝置的優選的實施方式的結構示意圖。該平面傾斜檢測裝置包括第一和第二變面積差動式電容傳感器、分別與第一和第二變面積差動式電容傳感器連接并將第一和第二變面積差動式電容傳感器的電容量轉換為第一和第二直流電信號輸出的第一和第二測量電路、根據第一和第二直流電信號計算被測平面的傾斜角度和傾斜方向的計算單元、用于顯示傾斜角度和傾斜方向的顯示裝置、以及當傾斜角度達到或超本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種平面傾斜檢測裝置，包括固定安裝于被測平面上的第一和第二變面積差動式電容傳感器，所述變面積差動式電容傳感器包括殼體、固定設置于所述殼體內且垂直于被測平面的定片、穿過所述定片的上端部并與所述定片垂直且能夠相對于所述殼體轉動的驅動軸、固定設置于所述驅動軸上且鄰近于并平行于所述定片的動片、以及與所述驅動軸固定連接的重力錘，其中，所述動片為極板，所述定片的表面設置有第一極板和第二極板，所述第一極板和第二極板分別與所述動片的極板的不同部分構成第一電容和第二電容；所述第一變面積差動式電容傳感器的驅動軸與第二變面積差動式電容器的驅動軸垂直。

【技術特征摘要】
1.一種平面傾斜檢測方法，包括在被測平面上預設兩條相互垂直的坐標軸X軸和Y軸，并在該被測平面上固定安裝第一和第二變面積差動式電容傳感器以使得所述第一變面積差動式電容傳感器的動片能夠沿所述X軸方向擺動且所述第二變面積差動式電容傳感器的動片能夠沿所述Y軸方向擺動，通過第一和第二測量電路分別將所述第一和第二變面積差動式電容傳感器的電容量轉換為第一和第二直流電信號，該方法還包括根據如下公式計算被測平面的傾斜角度β：其中，Ix為所述第一直流電信號的電流大小，Iy為所述第二直流電信號的電流大小，I0為當被測平面水平時所述直流電信號的電流大小，l為根據如下公式計算的被測平面的半徑系數：其中，βmax為預定的被測平面的最大傾斜角度，zmax為當被測平面的傾斜角度為βmax時該平面的傾斜模數，zmax根據如下公式計算：其中，I'x和I'y分別為當被測平面的傾斜角度為βma...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡建平，劉貴峰，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31