[發明專利]平面傾斜檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201410124371.0
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN104949652B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 胡建平;劉貴峰
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00;G01C1/00
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司11225
• 代理人: 劉鋒,黃小棟

技術領域

本發明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。

背景技術

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。

發明內容

為此，本發明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。

本發明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，I_x為所述第一直流電信號的電流大小，I_y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，β_max為預定的被測平面的最大傾斜角度，z_max為當被測平面的傾斜角度為β_max時該平面的傾斜模數，z_max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β_max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I_x=I₀且I_y=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：