[实用新型]一种三向位热膨胀位移测量装置

说明书

本实用新型揭示了一种三向位热膨胀位移测量装置，包括XY向坐标测量单元、Z向坐标测量单元、数据处理单元，以及终端监测单元，XYZ向坐标测量单元分别获取热膨胀时待测设备或待测部位在X方向、Y方向和Z方向的坐标数据并发送至数据处理单元，数据处理单元根据X方向、Y方向和Z方向坐标数据计算获得待测设备或待测部位在三个方向上的热膨胀位移数据并发送至终端监测单元，终端监测单元根据位移数据建立模型并对待测设备或待测部位的热膨胀位移数据进行预测。本实用新型不仅可以精确测量待测设备或待测部位的热膨胀数据，而且还可以对待测设备或待测部位的热膨胀数据进行预测，尤其适用于工业锅炉等设备。

技术领域

本实用新型涉及一种测量技术领域，尤其是涉及一种三向位热膨胀位移测量装置。

背景技术

热膨胀现象是指压力保持不变时，由于温度的改变，造成固体、液体和气体发生长度或者体积变化的现象。在化工、冶金、炼油行业领域中，工业锅炉使用最为广泛，其用于将化工燃料最大可能性的转化为热能，再将热能转换为其他需要的能量。工业锅炉受多种不确定的因素影响，始终存在着安全隐患，全国每年都有相当数量的锅炉发生爆炸事故，造成了极大的人员与设施的损坏。

为了提高工业锅炉运行的安全性，一方面通过不断改良工业锅炉的结构来避免事安全事故的发生，另一方面还通过对工业锅炉的工作状态进行监测来避免安全事故的发生。

通常，监测人员通过热膨胀数值来预测锅炉爆炸的可能性。传统的监测锅炉热膨胀数值是使用热膨胀指示器进行人工读数并计算一定时间内的热膨胀数值。通过人工读数过程中可能会存在读数误差，在计算热膨胀数值时也可能存在计算错误的问题，导致热膨胀数值的不准确，使得工业锅炉依然存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种不仅可以精确测量待测设备或待测部位的热膨胀数据，而且还可以对待测设备或待测部位的热膨胀数据进行预测的三向位热膨胀位移测量装置，无需人工进行读数和计算。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种三向位热膨胀位移测量装置，包括XY向坐标测量单元、Z向坐标测量单元、以及数据处理单元；

所述XY向坐标测量单元包括刻度盘、光学成像组件、机械传动组件、光电转换组件，以及数字信号处理器，所述Z向坐标测量单元包括指示针和与所述指示针相连接的位移编码器；

所述指示针的头部指向所述刻度盘，所述光学成像组件与所述机械传动组件相连接，所述光电转换组件与所述机械传动组件相连接，所述数字信号处理器的输入端与所述光学成像组件的输出端相连接；

所述数据处理单元的输入端分别与位移编码器的输出端、数字信号处理器的输出端相连接。

优选地，所述光电转换组件还与所述光学成像组件相连接。

优选地，所述光学成像组件包括冷阴极辉光放电灯管、反光镜、镜头以及线性电荷耦合器，所述冷阴极辉光放电灯管照射所述刻度盘，并将含有指示针在刻度盘上位置信息的光通过反光镜反射到镜头上，所述镜头将光传输至线性电荷耦合器上，所述线性电荷耦合器的输出端与所述光电转换组件的输入端相连接。

优选地，所述机械传动组件包括步进电机、传动带、导轨，以及齿轮组，所述光学成像组件设于所述导轨上，且与所述齿轮组相连接，所述步进电机通过所述传动带与所述齿轮组相连接。

优选地，所述光电转换组件包括A/D转换器、I/O控制芯片，以及高速缓存器，所述A/D转换器的输入端与所述线性电荷耦合器的输出端相连接，输出端与所述高速缓存器的输入端相连接，所述I/O控制芯片与所述步进电机相连接，所述高速缓存器的输出端与所述数字信号处理器的输入端相连接。

优选地，所述数据处理单元包括微处理器，以及与所述微处理器相通信的数据传输模块，所述位移编码器的输出端和数字信号处理器的输出端均与所述微处理器的输入端相连接。