[發(fā)明專利]平面傾斜檢測裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410124371.0
• 申請(qǐng)日: 2014-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN104949652B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡建平;劉貴峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): G01C9/00
• 分類號(hào): G01C9/00;G01C1/00
• 代理公司: 北京金信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11225
• 代理人: 劉鋒,黃小棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于對(duì)平面的傾斜角度和傾斜方向進(jìn)行檢測的裝置及方法。

背景技術(shù)

煤氣柜是工業(yè)和民用煤氣的儲(chǔ)存裝置，其中的干式煤氣柜由于儲(chǔ)存量大、機(jī)構(gòu)簡潔而被廣泛使用。干式煤氣柜的特點(diǎn)是以柜內(nèi)的活塞升、降來調(diào)整儲(chǔ)存空間，活塞的升降運(yùn)動(dòng)由煤氣的吞吐量所決定，當(dāng)煤氣柜內(nèi)的煤氣量增加時(shí)煤氣內(nèi)壓升高，活塞因受到托力的增大而上升；當(dāng)煤氣柜內(nèi)的煤氣量減少時(shí)煤氣的內(nèi)壓就降低，活塞因受到托力的下降而降低。同時(shí)由于活塞的重量恒定，煤氣柜無論其容量增減，內(nèi)部的煤氣壓力始終保持穩(wěn)定。

但在實(shí)際應(yīng)用中活塞的運(yùn)動(dòng)經(jīng)常受到其邊緣導(dǎo)軌、導(dǎo)輪等各種因素的影響而發(fā)生局部升降受阻，造成的結(jié)果是活塞發(fā)生傾斜。一旦發(fā)生活塞傾斜現(xiàn)象，活塞將不再運(yùn)動(dòng)，其中的煤氣壓力必將發(fā)生變化，對(duì)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(shí)對(duì)活塞的傾斜進(jìn)行處理，將可能對(duì)煤氣柜本體、環(huán)境以及人身造成極大的破壞和傷害。

因此，在實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)中需要一種裝置及方法來實(shí)時(shí)連續(xù)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(xiàn)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(wěn)定；同時(shí)，為了便于工作人員采取調(diào)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(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)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(dòng)式電容傳感器，所述變面積差動(dòng)式電容傳感器包括殼體、固定設(shè)置于所述殼體內(nèi)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(duì)于所述殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸、固定設(shè)置于所述驅(qū)動(dòng)軸上且鄰近于并平行于所述定片的動(dòng)片、以及與所述驅(qū)動(dòng)軸固定連接的重力錘，其中，所述動(dòng)片為極板，所述定片的表面設(shè)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(dòng)片的極板的不同部分構(gòu)成第一電容和第二電容；所述第一變面積差動(dòng)式電容傳感器的驅(qū)動(dòng)軸與第二變面積差動(dòng)式電容器的驅(qū)動(dòng)軸垂直。

優(yōu)選地，所述變面積差動(dòng)式電容傳感器包括多個(gè)間隔設(shè)置的所述動(dòng)片和定片，每對(duì)所述動(dòng)片和定片形成的第一電容相互并聯(lián)形成第一電容組，每對(duì)所述動(dòng)片和定片形成的第二電容相互并聯(lián)形成第二電容組；所述驅(qū)動(dòng)軸由滾珠軸承支撐，所述重力錘由推力軸承固定。

優(yōu)選地，所述動(dòng)片為以所述驅(qū)動(dòng)軸的軸線為圓心的扇形極板。

進(jìn)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(dòng)式電容傳感器的電容量轉(zhuǎn)換為第一和第二直流電信號(hào)輸出的第一和第二測量電路，所述測量電路包括根據(jù)所述第一和第二電容組調(diào)制方波占空比的差動(dòng)脈寬調(diào)制電路、對(duì)所述方波進(jìn)行濾波以得到直流電信號(hào)的濾波電路、以及對(duì)直流電信號(hào)進(jìn)行放大以得到預(yù)定大小的直流電信號(hào)的電流放大電路。

進(jìn)一步地，所述平面傾斜檢測裝置還包括用于計(jì)算被測平面傾斜角度和傾斜方向的計(jì)算單元。

進(jìn)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(dāng)所述傾斜角度達(dá)到或超過預(yù)定角度時(shí)輸出報(bào)警信息的報(bào)警裝置。

本發(fā)明還提供了一種平面傾斜檢測方法，包括在被測平面上預(yù)設(shè)兩條相互垂直的坐標(biāo)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(dòng)式電容傳感器以使得所述第一變面積差動(dòng)式電容傳感器的動(dòng)片能夠沿所述X軸方向擺動(dòng)且所述第二變面積差動(dòng)式電容傳感器的動(dòng)片能夠沿所述Y軸方向擺動(dòng)，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(dòng)式電容傳感器的電容量轉(zhuǎn)換為第一和第二直流電信號(hào)，該方法還包括根據(jù)如下公式計(jì)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(hào)的電流大小，I_y為所述第二直流電信號(hào)的電流大小，I₀為當(dāng)被測平面水平時(shí)所述直流電信號(hào)的電流大小，l為根據(jù)如下公式計(jì)算的被測平面的半徑系數(shù)：其中，β_max為預(yù)定的被測平面的最大傾斜角度，z_max為當(dāng)被測平面的傾斜角度為β_max時(shí)該平面的傾斜模數(shù)，z_max根據(jù)如下公式計(jì)算：其中，I'_x和I'_y分別為當(dāng)被測平面的傾斜角度為β_max時(shí)所述第一和第二直流電信號(hào)的電流大小。

進(jìn)一步地，還包括根據(jù)如下方法計(jì)算被測平面的傾斜方向：當(dāng)I_x=I₀且I_y=I₀時(shí)，被測平面無傾斜；否則，根據(jù)如下公式計(jì)算被測平面的傾斜方向與X軸正方向的夾角α：