专利名称：开关式数字角位移传感器及其应用的利记博彩app
技术领域：
开关式数字角位移传感器及其应用属于量测物体位移或应变的传感装置设计技术领域。
背景技术：
本申请人曾于2005年6月17日申请了发明专利“开关式数字位移传感器”，申请号200510011955.8，于2005年7月15日申请了发明专利“使用位移放大的开关式数字位移传感器”，申请号200510012185.9。在上述两项专利申请中，披露了几种开关式数字位移传感器。如图1所示，在长条形不导电母板上镀上栅格B和电极C，阴影部分代表导电体，非阴影部分不导电。栅格带B随同母板固定在产生相对位移的一个物体上，每个栅格的宽度相等，间距也相等，且栅格宽度与间距等值，C为整条导电电极，位于栅格带B的一侧，与高电平(或者低电平)相接，但与栅格不接触。D为金属滑片开关元件，其宽度为B排栅格的两倍，它与B栅格和C电极良好接触。B排栅格分别通过导线经过必要处理后连接低电平(或者高电平)，这样由导电电极C和B排上的各栅格、直流电源构成了许多回路，每一个回路在栅格与导电电极C之间的间隙处断开。在初始状态位移为零时，滑片D左侧与右边第一个栅格的左侧靠齐。检测位移时，滑片D随着物体的移动而移动，当覆盖在某一个栅格上时，该栅格的回路导通，回路中产生电信号，在回路中接上输出端子G，将信号输出到数据处理电路中处理，可得知滑片D在母板上的位置，滑片D滑过的距离即为物体产生的位移。
B栅格的宽度和间距可以随实际需要而适当调整，调整时最好保证每个栅格的宽度相等，间距也相等，且栅格宽度与间距等值。
无论任何时候，滑片D都要能够与B栅格接触上。如果滑片D的宽度小于B栅格的间距时，就会出现D滑片能够处在B栅格的间隔中而不碰上任何导电栅格的情况，这时就不能判断滑片D究竟处于栅格带B上的什么位置，从而可能导致位移测量结果失败或者出现误差。所以D滑片宽度最好大于B栅格的间距以避免出现滑片D碰不上任何栅格的情况。而当D滑片宽度大于B栅格的间距时，则会出现D滑片同时碰上两个以上B栅格的情况，这时就可以联合这两个(或几个)B栅格而确定D滑片的位置。但是为了传感器位移判断处理上的便利，将D滑片与栅格的接触宽度做成B栅格间距(B栅格等宽等间距)的两倍最为方便。因为在B栅格等间距等宽度的条件下，D滑片宽度等于B栅格间距两倍时，D滑片同时碰上两个栅格(代表了D滑片处于这两个栅格之间的空位的位置)的概率和D滑片只碰上一个栅格(代表了D滑片处于这个栅格的位置)的概率是相等的，那么B栅格这个“刻度尺”的刻度就是线性的，均匀的，这就十分方便。而如果D滑片的宽度大于B栅格间距但是不等于其间距的二倍，那么B栅格这个“刻度尺”由D来“读”时其“刻度”就不一定是线性的，均匀的，虽然采用数据处理等方法仍有可能识别，但是不太方便，所以不可取。
图1中栅格带B上方的栅格带A是另一条代表大刻度的栅格带。量程较大时，显然B栅格上的栅格数量也应该比较大，按上述基本原理的接线和信号处理都比较复杂，因此提出了在格栅带B的基础上增加格栅带A而代表大刻度。如图，在原有栅格带B的基础上，在长条形不导电母板上再增加一排导电体栅格A，栅格A位于导电电极C的另一侧，每一栅格也串接在回路中，栅格间每隔一定距离断开，分缝的中心距应为B栅格上栅格宽度的偶数倍。
栅格带B由若干个结构相同的单元组成，图1中给出了第①、②个单元和第③个单元的一部分，本例子中栅格B的每个单元由5个栅格组成。栅格A的分缝间的距离应为B栅格带一个单元的宽度。当滑片D在栅格带B上滑动时，可以判断滑片D在B栅格带的每个单元中位于该单元的第几个栅格上；同时，滑片D也在栅格A上滑动，结合滑片D在栅格A上的位置判别此时滑片D位于栅格带B的第几个单元上。因此，通过滑片D的信号可以判断滑片D位于栅格带B的第几个单元以及该单元上的第几个栅格上，从而确定滑片D的位置。
也就是说，将滑片的位置判断分为两部分，一部分表示滑片位置的相对大数(代表滑片位于哪个单元)，另一部分表示滑片位置的相对小数(滑片位于特定单元上的第几个栅格)。传感装置分别判断滑片位置的相对大数和相对小数，合在一起就可确定滑片的位置(这实际上是将位置编码的一种方式，滑片位置的信息确定由不同的编码组合确定)。然后，根据滑片的位置，用数据处理系统和数字仪表显示出物体的位移。
而A排栅格的宽度只需保证等于B排栅格的一个单元的总宽度即可。A栅格中各栅格间的接缝比较窄，应该小于滑片D的宽度，这是为了保证滑片D在滑过两块相邻A栅格时，能够同时接触上相邻的这两块A栅格，而不会出现滑片D落在相邻的两个A栅格之间却不碰上任何A栅格的情况。当滑片D同时接触上相邻的两块A栅格时，根据栅格B上的位置信息利用单片机根据已知的判断规则来判断此时滑片D在位置的逻辑意义上是处于两块A栅格中的哪一块上，进而即可判断出滑片D在整条栅格带上的位置。
图2所示是以激光发射器作为开关元件的位移传感器，与图1的不同点在于，栅格带B上的栅格是特殊的光电材料(这种光电材料光照时电阻很小，无光照时电阻很大，因此光照时是相对导通状态，无光照时是相对绝缘状态)，在栅格两端均连接普通导电材料块C和S，并通过导电块串接在回路中，激光扫描到的栅格导电，回路导通。图2中栅格带A是表示大刻度的栅格带，栅格间每隔一定距离断开，分缝的中心距应为B栅格上栅格宽度的偶数倍。
图3是200510012185.9专利申请中的采用位移放大的开关式数字位移传感器的方案图，其中采用了齿轮放大的方式将线位移先转变为角位移，同时进行角位移放大，再进行测量，其栅格带R为环形，上面分布有光电材料的栅格(与图2所示一致)，R环绕着轴X分布，轴X上装有激光发射器。U为刻有条纹的导条，当U移动时，带动齿轮放大系统中的轴V，齿轮W，轴X旋转，使得激光T在栅格带R上扫描。信号处理原理与触片式的一致，栅格带R的栅格的分布方式与200510011955.8专利申请中的方案是一致的。
发明内容
本发明的目的在于，基于上述开关式数字传感原理提出一种开关式数字角位移传感器，这种传感器能够检测出物体产生的角位移，还进一步提出了这种传感器在角位移检测器中的应用。
本发明的特征在于，含有与产生角位移的物体同轴旋转的光源(T)，以光源所在轴为圆心环绕着一条环形栅格带(R)，所述栅格带(R)上有等宽、等距，且宽度和距离相等的光电材料的栅格，该栅格带(R)的一侧连接有一条环形导体(Q)，该栅格带(R)上的每一块栅格的另一侧连接有导电块(S)，所述栅格通过环形导体(Q)和导电块(S)串接在电源回路中；所述光源(T)发射的光的宽度大于环行栅格带(R)上的栅格的宽度；当物体旋转时，带动光源(T)旋转，该光源(T)发射出的光扫描栅格带(R)上的栅格，使得被扫描到的栅格导电，该栅格所在的回路导通，在该回路上输出的电信号经过处理得到物体的角位移量。
所述开关式数字角位移传感器作为电子经纬仪角度测量仪的应用，其特征在于，产生角位移的是经纬仪的竖轴(S)，在竖轴(S)上安装光源(T)，所述栅格带(R)以所述竖轴(S)为圆心，当竖轴(S)旋转时，带动光源(T)扫描栅格带(R)。
所述的开关式数字角位移传感器作为电子经纬仪角度测量仪的应用，其特征在于，产生角位移的是经纬仪的竖轴(S)，所述栅格带(R)以所述竖轴(S)为圆心分布，在所述竖轴(S)上套有一个可绕该竖轴(S)旋转的套筒式齿轮(X)，在套筒式齿轮(X)上装有光源(T)，所述竖轴(S)通过一套齿轮放大机构带动套筒式齿轮(X)旋转，使得光源(T)旋转的角位移放大。
所述齿轮放大机构含有固定在所述竖轴(S)上的齿轮盘U，该齿轮盘(U)与另一根轴(Z)啮合，该轴(Z)上固定有一个与所述竖轴(S)啮合的齿轮盘(Y)，所述竖轴(S)转动，依次带动齿轮盘(U)、轴(Z)、齿轮盘(Y)和套筒式齿轮(X)旋转，使得光源(T)旋转的角位移放大。
所述的开关式数字角位移传感器作为方位角测量仪的应用，其特征在于，产生角位移的是以轴(X)为轴心旋转的地磁磁针(M)，在地磁磁针(M)上安装光源(T)，所述栅格带(R)以所述轴(X)为圆心分布，当地磁磁针在地磁场作用下旋转时，带动光源(T)扫描栅格带(R)。
所述的开关式数字角位移传感器作为倾角测量仪的应用，其特正在于，产生角位移的是以轴(X)为轴心旋转的固体摆(G)，在固体摆(G)上安装光源(T)，所述栅格带(R)以所述轴(X)为圆心分布，当固体摆(G)在重力作用下旋转时，带动光源(T)扫描栅格带(R)。
所述的开关式数字角位移传感器作为倾角测量仪的应用，其特正在于，产生角位移的是以轴(X)为轴心旋转的固体摆(G)，所述栅格带(R)以另一根轴(W)为圆心分布，在所述轴(W)上装有光源(T)，所述固体摆(G)通过一套齿轮放大机构带动轴(W)旋转，使得光源(T)旋转的角位移放大。
所述齿轮放大机构含有一个与固体摆(G)啮合的轴(Y)，和一个固定在轴(Y)上且与所述轴(W)啮合的齿轮盘(V)，所述固体摆(G)旋转依次带动轴(Y)、齿轮盘(V)和轴(W)旋转。
一种采用开关式数字位移传感技术的数字卡尺，其特征在于，含有可相对滑动的主尺和副尺，主尺上装有位移导条(U)，副尺上装有轴(X)，该轴(X)上装有光源(T)，以轴X为圆心环绕着一条环行栅格带(R)，上面有等宽、等距，且宽度和距离相等的光电材料的栅格，该栅格带(R)的一侧连接有一条环形导体(Q)，该栅格带(R)上的每一块栅格的另一侧连接有导电块(S)，所述栅格通过环形导体(Q)和导电块(S)串接在电源回路中；所述光源(T)发射的光的宽度大于等于环行栅格带(R)上的栅格的宽度；还含有一个齿轮放大机构，该齿轮放大机构含有一个与位移导条(U)啮合的轴(V)，该轴(V)上固定有与所述轴(X)啮合的齿轮盘(W)；当主尺和副尺间产生相对位移时，位移导条(U)移动，并通过齿轮放大机构带动所述轴(X)旋转，使得轴(X)上的光源(T)旋转，该光源(T)发射出的光扫描栅格带(R)上的栅格，使得被扫描到的栅格导电，该栅格所在的回路导通，在该回路上输出的电信号经过处理得到待测物体的长度。
实验证明，该开关式数字角位移传感器能够准确检测出角位移量，采用该方案的各种角位移检测装置能够精确地测出角位移量，达到了预期的目的。
图1是专利申请200510011955.8中的触片式的开关式数字位移传感器示意图；图2是专利申请200510011955.8中的激光式的开关式数字位移传感器示意图；图3是专利申请200510012185.9中的位移放大式数字位移传感器示意图；图4是电子经纬仪的俯视示意图；图5是电子经纬仪的剖视示意图；图6是数字式电测方位角传感器剖视示意图；图7是倾角传感器模型结构剖视示意图。
图8是数字卡尺外观示意图；图9是数字卡尺的俯视示意图。
具体实施例方式开关式角位移传感器与位移放大式数字位移传感器的结构原理基本相同。位移放大式数字位移传感器测量的是物体产生的线位移，所以它是通过齿轮传动放大系统先将待侧线位移放大为与待侧线位移有对应关系的角位移，然后量测此角位移从而达到量测待侧线位移的目的(角位移的量测一般都是通过量测角位移所对应的弧长的长度来间接测量的)。而在开关式角位移传感器中，没有位移导条，即不用将线位移转换为角位移测量，而是直接(或通过放大系统进行放大后)测量，其角位移量测的方法与开关式线位移传感器是一样的。
本发明同时提出了开关式角位移传感器作为几种角度检测仪器的应用。
一、开关数字式电子经纬仪角度测量仪经纬仪有游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬仪三类。游标经纬仪一般为金属度盘、游标读数、锥形轴系，目前已很少使用。而光学经纬仪具有读数精度较高、体积小、重量轻等优点，使用很广泛。电子经纬仪精度高、数字化、功能多、使用十分方便。电子经纬仪有逐渐取代光学经纬仪的趋势。电子经纬仪采用新型的度盘刻划形式，一般有三种度盘形式，即格区式度盘，光栅度盘和编码度盘。现有的电子经纬仪的测角方式主要为光电增量式测角，其原理是光栅式位移测量原理，采用高精度光栅度盘。现有的电子经纬仪性能优异，但由于其技术比较复杂，生产上工艺要求很高，成本昂贵，所以目前尚未广泛普及。
本发明结合图3所示的位移放大式数字位移传感器，通过在经纬仪竖轴上刻划精密齿纹，并通过齿轮传动放大系统放大竖轴的角位移量，量测此放大的角位移量，经过换算即可得到竖轴的角位移量。量测这个角位移量是通过以下结构实现的在产生该放大的角位移量的旋转轴心上安装发光装置(如激光发射器)向外径向发射一束宽度一定的光束，同时围绕此轴心放置一个环形的按一定规律分布的光电材料栅格条带。当竖轴转动时，通过齿轮系统的转换，该光束将在此光电材料环形栅格条带上扫描。
如图4和图5所示，S为经纬仪的竖轴；U为固定在S轴上的一个直径较大的齿轮盘，其上刻有精密的齿纹；X为固定在S轴上的一个套筒式结构，X可以与S相对转动，但是其空间位置被S轴固定，X上也刻有精密的齿纹，而且X上装有激光发射器(或其他光源)，向径向发射光束宽度很小的光束；Z轴为经纬仪中的与S轴平行的轴，其空间位置保持固定，不随轴S的转动而转动；V和Y均为刻有精密齿纹的齿轮盘，其中V与U啮合，Y与X啮合；R为环形的光电材料栅格带，半径较大，以轴S为中心放置，栅格的排列方式与图1中的R栅格带一致。
当进行角度测量时，经纬仪的竖轴S转动，其上固定的U将随S一起转动，从而带动V转动，继而使轴Z转动，带动Y转动，Y又带动X绕轴S转动。所以轴S的转动角位移量通过此齿轮系统得到了放大。改变U、V、X、Y的半径，从而可以调整此角位移量的放大倍数，如100倍。由于X上有光源发射径向的光束，所以当S转动时，X转动的同时，其上发射的光束也将转动，从而光束将在环形光电材料栅格上扫描，工作原理与位移放大式数字位移传感器相同。采用单片机处理环形栅格上传输的信号即可识别光束在环形光电材料栅格上的位移，通过适当换算，就得到了相应的角度，从而实现对角度的量测。
二、开关数字式电测方位角测量仪目前常用来探测地磁信号的磁传感器技术主要有磁通门、磁阻传感器、磁感应传感器及磁针等。磁通门体积大，结构复杂，成本高，且难以小型化，可靠性不够高。磁阻传感器，体积小，灵敏度较高、抗电磁噪声等干扰的能力强、可靠性较高，但其技术难度和成本仍较高。磁针式的电子罗盘结构和原理十分简单，维修使用方便，其精度也可满足很多工程的要求，成本比较低，因此应用较为普遍。如上海力擎地质仪器有限公司生产的KXP-1G型轻便测斜仪，就是利用磁针定向，然后采用电位器原理测量磁针转过的角位移，从而确定钻孔的方位。这种设备基本能满足工程的需要，占有一定的市场份额，但在量测精度和使用的方便性上还不够理想。
本发明提供了一种基于磁针定向的开关式数字式电测方位角传感器。一个对地磁信号敏感的磁针，在水平面内可以绕一轴心自由转动从而保证其指向与地磁场的磁场方向相同。在此磁针上安装光源，发射光束宽度一定的径向光束，使光束指向与磁针指向相同。同时以磁针旋转轴心为中心放置一个环形的按一定规律分布的光电材料栅格条带。则当磁针转动时，光束将在此光电材料环形栅格条带上扫描。采用背景技术所述的原理即可进行方位的测量。这种方位测量，原理简单，结构可靠，成本低，精度也较高。
如图6所示，M为对地磁磁场敏感的磁针，可绕X轴自由旋转，且M与X轴之间的摩擦力矩很小，因此M磁针可以灵敏地指示地磁场方向；在M磁针上安装一光源，光源可发射光束宽度一定的径向光束T，光束方向一般与磁针指向相同(或者是光束方向与磁针指向有确定的关系)；R是以X轴轴心为中心放置的直径一定的环形光电材料栅格带R，栅格带的栅格分布与背景技术一致。当磁针转动时，带动光源在栅格带R上扫描，其工作原理与背景技术所述一致。
三、开关数字式固体摆倾角测量仪倾角传感器广泛应用于地质钻探、采矿、工业控制、汽车、航空、建筑等各种工程的倾角测量。现有技术中，重力摆式倾角传感器是利用物体受重力作用而提供的铅垂线而进行倾角测量的，包括固体摆式、液体摆式、气体摆式三种，其原理和结构简单，使用方便，精度较高，成本较低，应用比较广泛。但目前的重力摆式倾角传感器的信号基本都是模拟式的，因此在抗电磁干扰、模拟信号的传输等方面仍有一定的局限性。
本发明结合背景技术中提到的位移放大式数字位移传感器，提供了一种开关数字式的固体摆倾角传感器。采用固体摆作为灵敏元件，当物体倾斜时，固体摆保持指向重力方向，因此将绕一固定轴旋转。量测固体摆的旋转角度，即可得到物体的倾斜角。在此固体摆上安装光源，发射光束宽度一定的径向光束，使光束指向与重力摆的指向相同。同时以重力摆的旋转轴心为中心放置一个环形的按一定规律分布的光电材料栅格条带。则当固体摆绕轴转动时，光束将在此光电材料环形栅格条带上扫描。
如图7(a)所示，G为固体摆，可绕轴X自由转动。在G上安装一光源，光源可发射光束宽度一定的径向光束T，光束方向一般与固体摆指向相同(或者是光束方向与固体摆指向有确定的关系)；R是以X轴轴心为中心放置的半径一定的环形光电材料栅格带。栅格带的栅格分布与背景技术一致。当固体摆转动时，带动光源在栅格带R上扫描，其工作原理与背景技术所述一致。
也可以将固体摆的角位移放大后再测量， 如图7(b)所示，G为重力摆，摆的上面刻有精密的齿纹，X为固定重力摆的轴，重力摆G可以绕X轴转动；一个直径较大的齿轮盘V上固定有一个较小的齿轮U(U和V是一体的)，其中U与重力摆G上的齿轮啮合，而V与另一个齿轮W啮合，Y为固定U和V的轴，U和V可以绕Y轴旋转；齿轮W被固定在Z轴上，W可以绕Z轴旋转。W上装有激光发射器(或其他光源)，向径向发射光束宽度很小的光束T；R为环形的光电材料栅格带，半径较大，以轴Z为中心放置，栅格的排列方式与图1中的R栅格带一致。
当进行角度测量时，重力摆G转动，其上面的齿轮带动U转动，继而使与U连在一起的V转动，又带动W转动。所以重力摆的转动角位移量通过此齿轮系统得到了放大。改变U、V、W的半径，可以调整重力摆G角位移量的放大倍数，如100倍。由于W上有光源发射径向的光束，所以当重力摆G转动时，W上发射的光束T将发生更多的转动，从而光束在环形光电材料栅格上扫描，工作原理与位移放大式数字位移传感器相同。采用单片机处理环形栅格上传输的信号即可识别光束在环形光电材料栅格上的位移，通过适当换算，就得到了相应的角度，从而实现对重力摆的倾角的量测。
四、开关式数字卡尺本发明还以位移放大式开关式数字位移传感器为基础，提出了一种开关式数字卡尺。卡尺由主尺和副尺组成，副尺可以在主尺上上滑动，主尺爪与副尺爪之间的距离即为量测的位移。卡尺按照其读数方式主要可分为游标卡尺、带表卡尺和数字式卡尺(电子卡尺)三种。游标卡尺是采用游标原理细分读数的尺形手携式通用长度测量工具，即利用主尺上的刻线间距(简称线距)和游标尺上的线距之差来读出小数部分。测量时，量值的整数部分从主尺上读出，小数部分从游标尺上读出。常用的有0.1毫米、0.05毫米和0.02毫米3种最小读数值。带表卡尺是以精密齿条、齿轮的齿距作为已知长度，以带有相应分度的指示表作为放大、细分和指示部分的手携式长度测量工具。带表卡尺能解决游标卡尺的读数误差问题。常见的最小读数值有0.05毫米和0.02毫米两种。已有的数字式卡尺一般是采用容栅式、电涡流式或光栅式等测量系统，以数字显示量值的尺形手携式长度测量工具，又称数显卡尺，常用的分辨率为0.01毫米，其读数直观清晰，功能较多，测量效率较高。游标卡尺、带表卡尺这类非数字式的卡尺由于读数相对比较繁琐，功能单一，使用远不及数字式卡尺方便，所以正逐渐被数字式卡尺取代。而现有的数字式卡尺中，技术比较成熟的主要是容栅式、电涡流式及光栅式等几种。但是，这几种卡尺结构比较复杂，而且普遍存在着易受测量环境条件(如湿度、粉尘或电磁干扰等)影响的问题。
本发明所提出的数字卡尺是位移放大式数字位移传感器示意图在数字卡尺上的应用，通过在卡尺的主尺和副尺上分别安装齿条和齿轮传动放大系统，从而将主尺与副尺之间的相对线位移量转换放大为角位移量，量测该角位移量，经过换算即可得到线位移量，继而实现卡尺的功能。如图8所示，图中F部分为卡尺的数字量测结构(副尺)，U为卡尺的主尺，其上刻有齿纹。本发明的主尺上的齿条与副尺上的齿轮传动放大系统类似于带表卡尺或百分表、千分计等的相应结构，如图9所示，本发明也采用含有齿条与齿轮传动的位移放大系统。图9中所示U为卡尺的主尺，其一侧刻有精密齿纹；图中所示其余结构均与卡尺的副尺连接，整个副尺可以在主尺上滑动；V为齿轮轴，上面刻有精密齿纹，并且U的齿纹与V的齿纹啮合；齿轮轴V上固定一个直径较大的刻有精密齿纹的齿轮盘W。齿轮轴X上也刻有精密齿纹，并与齿轮盘W的齿纹啮合。在齿轮轴X上安装一个发光装置如激光发射器，发射光束宽度一定的激光束T。以齿轮轴X的轴心为圆心放置一个半径一定的环形的光电材料栅格条带R，栅格带R上的栅格排列与上述背景技术中的一致。由图9可知，当副尺在主尺U上滑动时，将带动齿轮轴V(及齿轮盘W)转动，继而带动齿轮轴X转动，则激光光束T将在环形的光电材料栅格R上扫描。工作原理与位移放大式数字位移传感器相同。采用单片机处理所得信号，即可得到待侧位移并通过数字显示设备(如数码管，LED等)显示测量结果，而且可以进行公制与英制的转换，以及在任意位置置零等。采用单片机还可以方便地实现数据输出、与打印机连接或者与计算机通信(如串口)等扩展功能。
权利要求
1.开关式数字角位移传感器，其特征在于，含有与产生角位移的物体同轴旋转的光源(T)，以光源所在轴为圆心环绕着一条环形栅格带(R)，所述栅格带(R)上有等宽、等距，且宽度和距离相等的光电材料的栅格，该栅格带(R)的一侧连接有一条环形导体(Q)，该栅格带(R)上的每一块栅格的另一侧连接有导电块(S)，所述栅格通过环形导体(Q)和导电块(S)串接在电源回路中；所述光源(T)发射的光的宽度大于环行栅格带(R)上的栅格的宽度；当物体旋转时，带动光源(T)旋转，该光源(T)发射出的光扫描栅格带(R)上的栅格，使得被扫描到的栅格导电，该栅格所在的回路导通，在该回路上输出的电信号经过处理得到物体的角位移量。
2.如权利要求1所述的开关式数字角位移传感器作为电子经纬仪角度测量仪的应用，其特征在于，产生角位移的是经纬仪的竖轴(S)，在竖轴(S)上安装光源(T)，所述栅格带(R)以所述竖轴(S)为圆心，当竖轴(S)旋转时，带动光源(T)扫描栅格带(R)。
3.如权利要求1所述的开关式数字角位移传感器作为电子经纬仪角度测量仪的应用，其特征在于，产生角位移的是经纬仪的竖轴(S)，所述栅格带(R)以所述竖轴(S)为圆心分布，在所述竖轴(S)上套有一个可绕该竖轴(S)旋转的套筒式齿轮(X)，在套筒式齿轮(X)上装有光源(T)，所述竖轴(S)通过一套齿轮放大机构带动套筒式齿轮(X)旋转，使得光源(T)旋转的角位移放大。
4.如权利要求3所述的开关式数字角位移传感器作为电子经纬仪角度测量仪的应用，其特征在于，所述齿轮放大机构含有固定在所述竖轴(S)上的齿轮盘U，该齿轮盘(U)与另一根轴(Z)啮合，该轴(Z)上固定有一个与所述竖轴(S)啮合的齿轮盘(Y)，所述竖轴(S)转动，依次带动齿轮盘(U)、轴(Z)、齿轮盘(Y)和套筒式齿轮(X)旋转，使得光源(T)旋转的角位移放大。
5.如权利要求1所述的开关式数字角位移传感器作为方位角测量仪的应用，其特征在于，产生角位移的是以轴(X)为轴心旋转的地磁磁针(M)，在地磁磁针(M)上安装光源(T)，所述栅格带(R)以所述轴(X)为圆心分布，当地磁磁针在地磁场作用下旋转时，带动光源(T)扫描栅格带(R)。
6.如权利要求1所述的开关式数字角位移传感器作为倾角测量仪的应用，其特正在于，产生角位移的是以轴(X)为轴心旋转的固体摆(G)，在固体摆(G)上安装光源(T)，所述栅格带(R)以所述轴(X)为圆心分布，当固体摆(G)在重力作用下旋转时，带动光源(T)扫描栅格带(R)。
7.如权利要求1所述的开关式数字角位移传感器作为倾角测量仪的应用，其特正在于，产生角位移的是以轴(X)为轴心旋转的固体摆(G)，所述栅格带(R)以另一根轴(W)为圆心分布，在所述轴(W)上装有光源(T)，所述固体摆(G)通过一套齿轮放大机构带动轴(W)旋转，使得光源(T)旋转的角位移放大。
8.如权利要求7所述的开关式数字角位移传感器作为倾角测量仪的应用，其特正在于，所述齿轮放大机构含有一个与固体摆(G)啮合的轴(Y)，和一个固定在轴(Y)上且与所述轴(W)啮合的齿轮盘(V)，所述固体摆(G)旋转依次带动轴(Y)、齿轮盘(V)和轴(W)旋转。
9.一种采用开关式数字位移传感技术的数字卡尺，其特征在于，含有可相对滑动的主尺和副尺，主尺上装有位移导条(U)，副尺上装有轴(X)，该轴(X)上装有光源(T)，以轴X为圆心环绕着一条环行栅格带(R)，上面有等宽、等距，且宽度和距离相等的光电材料的栅格，该栅格带(R)的一侧连接有一条环形导体(Q)，该栅格带(R)上的每一块栅格的另一侧连接有导电块(S)，所述栅格通过环形导体(Q)和导电块(S)串接在电源回路中；所述光源(T)发射的光的宽度大于等于环行栅格带(R)上的栅格的宽度；还含有一个齿轮放大机构，该齿轮放大机构含有一个与位移导条(U)啮合的轴(V)，该轴(V)上固定有与所述轴(X)啮合的齿轮盘(W)；当主尺和副尺间产生相对位移时，位移导条(U)移动，并通过齿轮放大机构带动所述轴(X)旋转，使得轴(X)上的光源(T)旋转，该光源(T)发射出的光扫描栅格带(R)上的栅格，使得被扫描到的栅格导电，该栅格所在的回路导通，在该回路上输出的电信号经过处理得到待测物体的长度。
全文摘要
开关式数字角位移传感器及其应用属于量测物体位移或应变的传感装置设计技术领域。其特征是，含有与产生角位移的物体同轴旋转的光源，以光源所在轴为圆心环绕着一条环形栅格带，栅格带上有等宽、等距，且宽度和距离相等的光电材料的栅格，该栅格带的一侧连接有一条环形导体，该栅格带上的每一块栅格的另一侧连接有导电块，栅格通过环形导体和导块串接在电源回路中；光源发射的光的宽度大于环行栅格带上的栅格的宽度；当物体旋转时，带动光源旋转，该光源发射出的光扫描栅格带上的栅格，使得被扫描到的栅格导电，该栅格所在的回路导通，在该回路上输出的电信号经过处理得到物体的角位移量。本发明能够准确检测出角位移量，采用该方案的各种角位移检测装置能够精确地测出角位移量。
文档编号G01B11/02GK1746630SQ20051008660
公开日2006年3月15日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年10月14日
发明者陈轮, 李云鹤 申请人:清华大学