[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310470249.4
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103486956A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鐘華;曾濤;李正坤;韓冰;魯云峰;李世松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量科學(xué)研究院
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;G01B7/04
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 郭韞

1.一種實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的裝置，其特征在于：所述裝置包括電容傳感器和精密變壓器電橋；

所述電容傳感器的高電位電極和指零電極分別與所述精密變壓器電橋連接；

所述指零電極與豎直移動裝置固定連接；

所述指零電極與高電位電極之間電容量的變化能夠指示出豎直移動裝置的移動方向是否為鉛垂方向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的裝置，其特征在于：所述高電位電極采用鉛垂的漆包線，所述漆包線的下端通過帶屏蔽的測量線與所述精密變壓器電橋連接，在所述漆包線的下端懸掛有重錘。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的裝置，其特征在于：所述帶屏蔽的測量線與漆包線下端的連接位置低于指零電極的下邊緣。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的裝置，其特征在于：所述裝置進一步包括容器，在所述容器內(nèi)裝滿阻尼液，所述重錘完全浸沒在所述阻尼液內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的裝置，其特征在于：所述指零電極采用球面電極，所述球面電極的球面端靠近所述漆包線的中部，所述球面電極的球面端與漆包線之間的距離在0.5mm～1mm之間；所述球面電極的另一端與垂直移動裝置固定連接，并通過帶屏蔽的測量線與所述精密變壓器電橋連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的裝置，其特征在于：所述球面電極的球面端的形狀為球面的一部分，其曲率半徑與該球面到移動裝置中心的距離之間的差值小于等于1毫米。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的裝置，其特征在于：所述球面電極外面包裹有靜電屏蔽殼，所述靜電屏蔽將球面電極的后面和側(cè)面均包裹住，只露出球面電極前端的球面端；

所述靜電屏蔽殼與球面電極之間設(shè)有絕緣層，球面電極、絕緣層和靜電屏蔽殼通過螺絲固定安裝在一起。

8.一種實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)將待測的豎直移動裝置與球面電極的一端固定連接；

(2)將鉛垂的漆包線下端連接的重錘完全浸沒到阻尼液中；

(3)將球面電極的球面端與漆包線的距離設(shè)置在0.5mm～1mm之間；

(4)將連接在漆包線下端和球面電極上的帶屏蔽的測量線分別接入精密變壓器電橋的BNC信號輸入端口；

(5)開啟精密變壓器電橋，開始測量，指零電極隨著豎直移動裝置上下移動時，精密變壓器電橋上的讀數(shù)為指零電極與鉛垂的漆包線之間電容量的變化，而該電容量的變化反映了指零電極與漆包線之間距離的變化，也就是移動路線與鉛垂線之間距離的變化，進而判斷出豎直移動裝置的移動方法是否為鉛垂方向。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的方法，其特征在于：所述鉛垂的漆包線是這樣實現(xiàn)的：

選出一段直徑均勻性優(yōu)于0.1μm的漆包線；

在該漆包線的下端掛上重錘；

在漆包線的兩端通入電流，然后逐步調(diào)大電流，當(dāng)漆包線發(fā)熱達到熱屈服極限時，漆包線自行伸長；

逐步減小電流，直到電流為零。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實現(xiàn)高精度測量豎直移動方向的方法，其特征在于：所述重錘的重量為該漆包線所能承受極限重量的80％。