CN205748257U - 一种便携式两金属体间隙测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式两金属体间隙测量仪，包括：金属体片、金属片体、液晶屏、测量电容片和按键。测量电容片通过自身电容较小的电缆连接，电路元件结构简单；坑干扰性较强，使测量精度提高；按键易于控制，方便用户的使用；与当前的一些测量仪相比，首先直接减少了间隙距离检测装置所需电路元件，为便携式测量仪小巧、整体设计提供了很大的帮助，其次消除了部分外界因素对***的一些干扰，提高了***的抗干扰能力，使测量的数据精准度得到了提高，减少了电路布线，增加了设备的安全性；实现了对电容的精准测量，从而实现对两金属片体间隙距离的精准测量，而且该测量仪设计成为便携式，大大加大了它的实用新型性。

Description

一种便携式两金属体间隙测量仪

技术领域

本实用新型属于位移测量技术领域，尤其涉及一种便携式两金属体间隙测量仪。

背景技术

随着间隙测量技术的发展，对间隙的测量已经达到了一个很高的水平，其中运用电容式传感器的测量技术在位移检测方面到了广泛的应用。现有的间隙测量方法有探针法、电容法、光纤法和电涡流法。不同的测量方法适应的的场合不同，而对于两金属体间隙距离的测量，运用电容法较多，且具有它一些独特的优点。电容法是利用绝缘电极(电容极板)与待测金属端而形成的电容进行测量的，间隙的变化导致测量电容的变化，再将电容变化量通过检测电路和调理电路转换成易于检测和分析的电压或电流信号。电容法广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，具有结构简单、体积小、分辨率高、动态响应好等特点。电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量，广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，进一步扩大到压力、差压、液而、成分含量等方而的测量，电容式位移传感器，是根据被测物体的位移变化转换为电容器电容变化的一种传感器，一般用于高频振动和微小位移的测量。‘常用的测量电路有运算放大器式电路、调频电路、充放电法电路等。(1)电容式传感器的优点：1)温度稳定性好：电容传感器的电容值一般与电极材料无关，仅取决于电极的几何尺寸，且空气等介质损耗很小。因此只要从强度、温度系数等机械特性考虑，合理选择材料和结构尺寸即可，其他因素如本身发热极小，影响稳定性甚微。2)结构简单，适应性强：电容传感器结构简单，易于制造；能保证高的精度。一般用金属做电极，无机材料做绝缘支架，可以做得非常小巧，以实现某些特殊的测量。由于可以不使用有机材料或磁性材料，因此能在高温、低温、强辐射及强磁场等各种恶劣的环境卜工作，适应能力强。尤其可以承受很大的温度变化，在高压力、高冲击、过载情况下都能正常土作，也能对带磁工作进行测量。3)动态响应好：电容传感器除其固有频率很高，即动态响应时间很短外，又由于其介质损耗小，可以用较高频率供电，因此***工作频率高。它可用于测量高速变化的参数，如振动、瞬时压力等。4)可以实现非接触测量，具有平均效应，当被测件不能受力、处于高速运动中，表面不连续或表面不允许划伤等不允许采用接触测量的情况下，电容传感器可以完成测量任务。例如，测量回转轴的振动或偏心率、小型滚珠轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时，电容传感器具有平均效应，可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。

电容式传感器的主要缺点：1)输出阻抗高，负载能力差：电容传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制不易做得很大，一般为几十皮法，小的可以只有几个皮法，因此它的输出阻抗高，因而负载能力差，易受外界干扰影响产生不稳定现象，严重时甚至无法工作，必须采取妥善的屏蔽措施，这给设计和使用带来不便。容抗大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高(几十兆欧以上)，否则绝缘部分将作为旁路电阻而影响仪器的性能(如灵敏度降低)，为此还要特别注意周围的环境。若采用高频供电，可降低传感器输出阻抗，但高频放大、传输远比低频的复杂，寄生电容影响大，不易保证能十分稳定工作。2)寄生电容影响大：电容传感器的初始电容量小，而连接传感器和测量电路的引线电容(电缆电容每米有几个到几十个pF)、测量电路的杂散电容以及传感器内极板与其周围导体构成的电容等寄生电容却较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而且这些电容(如电缆电容)‘常常是变化的，使得仪器工作很不稳定，影响测量精度。因此对电缆的选择、安装、接法都有严格的要求。例如，采用屏蔽性好、自身分布电容小的高频电缆作为引线，引线粗而短，要保证仪器的杂散电容小而稳定等，否则不能达到高的测量精度。3)输出特性非线性，变极距型电容传感器的输出特性是非线性的，虽然可采用差动形式来改善，但不可能完全消除。另外还由于电场边缘效应所产生的附加电容量将与传感器电容量直接叠加，使输出特性非线性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种便携式两金属体间隙测量仪，旨在旨在解决因电容式传感器存在输出阻抗高，负载能力差，寄生电容影响大，输出特性非线性等因素对测量精度影响。

本实用新型是这样实现的，一种便携式两金属体间隙测量仪，所述便携式两金属体间隙测量仪设置有云母片载体、第一测量电容片和第二测量电容片；

所述云母片载体的上下两面分别设置有第一测量电容片和第二测量电容片。

进一步，所述云母片载体的上面设置有第一金属体片，所述第一测量电容片的下面设置有第二金属体片，所述第一金属体片连接第二金属体片。

进一步，所述第一金属体片通过金属体接地线夹连接第二金属体片。

进一步，所述金属体接地线夹与液晶显示屏连接。

进一步，所述液晶显示屏通过排线连接按键。

进一步，所述便携式两金属体间隙测量仪还设置有与第一测量电容片和第二测量电容片连接的MS3110芯片，所述MS3110芯片与A/D转换器连接，所述A/D转换器与单片机连接。

本实用新型提供的，测量电容片通过自身电容较小的电缆连接，能测量长距离小狭缝金属的距离；电路元件结构简单，减少了电路的复杂；坑干扰性较强，使测量精度提高；小巧的体型，适应更多的测量环境；按键易于控制，方便用户的使用。与当前的一些测量仪相比，通过使用电容检测芯片MS3110，首先直接减少了间隙距离检测装置所需电路元件，为便携式测量仪小巧、实用新型的整体设计提供了很大的帮助，其次消除了部分外界因素对***的一些干扰，提高了***的抗干扰能力，使测量的数据精准度得到了提高，减少了一些电路布线，增加了设备的安全性。同时，对于机顶盒设计人员来说，减少了单板布线的复杂度；另外该测量仪的按键控制模块通过对MS3110内部的设置，实现了对电容的精准测量，从而实现对两金属片体间隙距离的精准测量，而且该测量仪设计成为便携式，大大加大了它的实用新型性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的便携式两金属体间隙测量仪结构示意图。

图中：1、第一金属体片；2、金属体接地线夹；3、按键；4、液晶显示屏；5、第一测量电容片；6、第二测量电容片；7、第二金属体片；8、云母片载体。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本实用新型实施例的便携式两金属体间隙测量仪主要包括：第一金属体片1、金属体接地线夹2、按键3、液晶显示屏4、第一测量电容片5、第二测量电容片6、第二金属体片7、云母片载体8。

第一金属体片1的下面设置有云母片载体8，云母片载体8的上下两面分别设置有第一测量电容片5和第二测量电容片6，第一测量电容片5的下面设置有第二金属体片7，第一金属体片1通过金属体接地线夹2连接第二金属体片7，金属体接地线夹2与液晶显示屏4连接，按键3通过排线连接液晶显示屏4。

本实用新型便携式间隙测量仪的工作过程如下：

首先将载有两个测量电容片的载体***两金属片之间，通过变换介质载***置，也即变换极距，使测量电容片上的电容发生变化。两测量电容片分别连接在MS3110芯片的CS1IN和CS2IN的位置，利用MS3110芯片对CS1IN、CS2IN两个位置的电容采集，经MS3110中的电容补偿电路、电荷积分电路、低通滤波器以及运算放大器电路转化为电压信号，由于STC12C5A60S2芯片中集成了A/D转换电路，集成的8位A/D转换器具有较高的转换速率，最高可达200kbps，能够满足大多数数据采集应用，为***的单片机解决方案提供了极大的方便，所以直接使用STC12C5A60S2集成的8位A/D转换器对MS3110芯片从I/O端传来的信号进行A/D转换。

完成电容变换数据采集后，STC12C5A60S2单片机对数据进行处理，计算出电容变化量△C，再计算出C0，一个C0对应一个标准值d0，然后在软件里面通过查表法或线性化来得到所测的距离d＝2×d0，从而得到两金属片体之间的间距d，由于单片机对电容应变片的值是实时采集的，采集速率较高，计算出的d值变化较快，如果实时存储和显示在液晶屏幕上，会造成存储空间浪费，以及人眼看不到液晶屏幕上的间距d值，因此，在单片机的程序中加入了均值滤波程序和控制程序，取其一段时间的平均值存储和显示，比如1s显示一次。在数据处理第一次得到两金属片间距d值后，工作人员可以观察液晶显示屏上的数据，如果发现数据不正常，或着想多次测量不同参数下的数据用作比较，或是重新测量数据，可通过仪器上按键模块的按键进行重设MS3110芯片内部设置来测量。同时在按键也加入了部分控制按键，如数据存储时间间隔控制、液晶屏幕数据刷新时间间隔控制和屏幕背光控制等，使该仪器的使用者使用起来更得心印手。通过电容法，利用电容检测芯片MS3110和MSP430单片机完成了便携式间隙测量仪，实现了对两金属片之间间距的测量，以及测量仪便携使用的能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种便携式两金属体间隙测量仪，其特征在于，所述便携式两金属体间隙测量仪设置有云母片载体、第一测量电容片和第二测量电容片；

所述云母片载体的上下两面分别设置有第一测量电容片和第二测量电容片。

2.如权利要求1所述的便携式两金属体间隙测量仪，其特征在于，所述云母片载体的上面设置有第一金属体片，所述第一测量电容片的下面设置有第二金属体片，所述第一金属体片连接第二金属体片。

3.如权利要求2所述的便携式两金属体间隙测量仪，其特征在于，所述第一金属体片通过金属体接地线夹连接第二金属体片。

4.如权利要求3所述的便携式两金属体间隙测量仪，其特征在于，所述金属体接地线夹与液晶显示屏连接。

5.如权利要求4所述的便携式两金属体间隙测量仪，其特征在于，所述液晶显示屏通过排线连接按键。

6.如权利要求1所述的便携式两金属体间隙测量仪，其特征在于，所述便携式两金属体间隙测量仪还设置有与第一测量电容片和第二测量电容片连接的MS3110芯片，所述MS3110芯片与A/D转换器连接，所述A/D转换器与单片机连接。