本发明涉及物理计量技术领域， 具体涉及一种液压容器或油缸液位变 量精确测量计量方法及装置。

背景技术

在工农业生产、 国防建设和科学研究工作中， 需要对物体进行长度、 面积、 体积、 容积、 压力、 流量、 位移等进行精确计量， 如机械工业生产 中常用的游标卡尺、地理测绘上的红外测距仪 、流量计、压力传感器等等， 但传统的这些测量仪器和测量工具， 其计量精度都不高， 如长度测量， 只 能计量到毫米级， 无法提高到微米级、 纳米级， 同时， 对一些异型物体和 容器， 无法测量其体积和容积， 因此， 传统计量技术和计量装置无法满足 飞速发展的工农业生产、 国防建设和科研工作的需求， 制约着科学技术的 发展和应用， 成为物理计量领域中的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是： 解决上述现有技术存在的问题， 而提 供一种液压容器或油缸液位变量精确测量计量 方法及装置， 精确测量长 度、 面积、 体积、 容积、 流量、 压力、 位移， 测量精度极大提高， 并且能 够精确测量异型物体的体积、 容积相关参数， 对^:观领域的测量计算及研 究提供帮助， 为科学技术的发展和应用提供一种简单、 适用、 科技含量高 的高精度计量工具设备。

本发明采用的技术方案是： 这种液压容器或油缸液位变量精确测量计 量方法是： 采用装有活塞的大口径液压容器或油缸， 液压容器或油缸底端 连接连通小口径测量管， 液压容器或油缸内充有液压油， 测量时， 大口径 液压容器或油缸的活塞与被测物体接触而推进 一小段距离， 或者大口径液 压容器或油缸内放入被测物体， 大口径液压容器或油缸排出的液压油进入 小口径测量管产生极大倍数的位移， 根据小口径测量管上标有的可视度量 读数尺读出被测物体的长度、 位移或体积精确数据。

这种液压容器或油缸液位变量精确测量计量装 置为： 装有活塞的大口 径液压容器或油缸底端连接连通小口径测量管 ， 测量管上标有可视度量读 数尺。

上述技术方案中， 液压容器或油缸的内径包括圆筒体、 长方体、 正方 体、 梯形体、 三角形体、 菱形体、 多边形体、 不规则的异型体或者椭圆形 体， 它们能单一存在， 或者多个液压容器或油缸组合成复合式液压容 器或 油缸， 与液压容器或油缸的内径相对应， 液压容器或油缸的活塞形状也为 圆筒体、 长方体、 正方体、 梯形体、 三角形体、 菱形体、 多边形体、 不规 则的异型体或者椭圆形体。

上述技术方案中， 活塞上安装有压力片， 压力片上连接有连杆， 活塞 与液压容器或油缸内顶之间安装有拉力弹簧， 活塞上装有液量可视管。

上述技术方案中， 液压容器或油缸的活塞或缸体上装有加油管， 液压 容器或油缸的底端安装有可视厘米读数测量管 安装孔、 可视毫米读数测量 管安装孔、 可视微米读数测量管安装孔和可视纳米读数测 量管安装孔。

上述技术方案中， 复合式液压容器或油缸包括双活塞液压容器或 油缸 或多活塞液压容器或油缸。

上述技术方案中， 测量管为能承受压力、 又能看清标示刻度数据的圆 形管、 方形管、 多边形管或异型管， 所述的圆形管、 方形管、 多边形管或 异型管指测量管内径。

本发明的功能原理和工作原理

1. 功能原理： 液压容器或油缸大于可视度量尺测量管， 例如采用圆 形液压容器或油缸， 其直径大， 而安装之上的可视读数尺测量管直径小， 液压容器或油缸活塞移动的距离与截面积之积 ， 使排出的这些液压油全部进入 可视度量读数尺测量管， 由千可视度量读数尺测量管截面积成倍小于液 压 容器或油缸的截面积，那么，在可视度量尺测 量管移动的距离就成倍放大。

2、 计算公式：

设液压容器或油缸的液位变量体积为 V 大，

设液压容器或油缸的液位变量高度为 h，

设液压容器或油缸的半径为 R, 面积为 π ΙΙ ² ,

则液压容器或油缸的液位变量体积 V = π ! ;

又设可视读数尺测量管的液位变量体积为 V 小，

可视读数尺测量管的液位变量长度为 L,

可视读数尺测量管的半径为 r, 面积为 π ι· ² ;

则可视读数尺测量管的液位变量体积 V 小 = π r ² L ₀

因液压容器或油缸的液位变量排出液体体积 V 等于可视读数尺测量 管的液位变量进入的液体体积 V 小， 所以 V 大 = V 小， 亦即 π ! ² 1ι - π r ² L, L/h=R ² /r ² ₀ 如果液压容器或油缸半径为 1米、可视读数尺测量管半径为 0. 1 毫米， 放大倍数 L/h=R ² /r ² = (1000毫米） 7 ( 0. 1毫米） ² =1亿倍。

3. 按圆柱形液压容器或油缸半径为 1米和圆柱形可视度量读数尺测 量管半径为 0. 1毫米比例， 化作微米为 100 0 00(H敫米比 100微米， 半径 长度比为 10000: 1 。

截面积比计算为：

1 000 000x1 000 000x3. 14= 3 140 000 000 000平方敖米

100x100x3. 14=31400平方微米

面积比为： 100 000 000: 1那么， 液压容器或油缸的活塞压缩 1 米 时， 有 3140 000 000 000立方微米的液压油进入到截面积为 31400平方 微米的可视度量尺测量管内， 行程距离长度为 100 000 000微米， 可视位 移放大了一亿倍。 同样， 肉眼很难发现的液压容器或油缸的活塞位移 0. 00001微米时，流入可视度量尺测量管的液压油� ��程距离长度是 1000微米， 即肉眼可视长度为 1毫米， 精确巧妙地测出了肉眼很难发现的活塞位移 0. 00001微米的微小变化。

同样， 用 5个 20厘米半径的圆柱形液压容器或油缸与 0. 1毫米半径 可视度量读数尺作为复合液压容器或油缸， 当液压容器或油缸的活塞全部 压缩 米时， 有 3140 000 000 000立方啟米的液压油进入到截面积为 31400平方微米的可视度量尺内， 行程距离长度为 100 000 000微米， 可 视位移放大了一亿倍。 同样， 肉眼很难发现的液压容器或油缸的活塞位移 0. 00001微米时， 流入可视度量尺的液压油行程距离长度是 1000微米， 即肉眼可视长度为 1毫米， 变相测出了肉眼很难发现的活塞位移 0. 00001 微米的微小变化。 这个原理是精确测量长度、 面积、 体积、 容积、 压力、 准确位移的有效依据。 结合实际应用， 根据不同需求， 任意调节液压容器 或油缸半径与可视度量尺半径比， 完全可以满足不同机床、 不同行业、 不 同机械的特殊结构条件下的对体积小而加工精 密度高的要求。

工作原理：

测距工作前， 关闭加液压油的孔管。 连杆受外力作用， 推动连接活塞 压力片， 活塞在液压容器或油缸里移动时， 容器内的液压油受压力影响， 被压进液量可视管， 当液量可视管冒出液压油时， 容器内形成充满油无空 气状态， 进入测距状态。

先确定测物的厘米和毫米长度， 按需要分别装上可视厘米读数尺测量 管， 毫米可视读数尺测量管、 微米读数尺测量管， 当活塞继续受力时， 压 进可视厘米读数尺测量管的液压油， 就是换算得到的厘米读数， 同样， 压 进可视毫米读数尺测量管的液压油， 就是换算得到的毫米读数， 压进可视 微米读数尺测量管液压油就是换算得到的微米 读数， 换算得到纳米读数。 被压出的液压油， 可全部回收至转换的液压容器或油缸， 通过压缩活塞， 象注射器一样， 再次压进液压容器或油缸进行循环测量。

本发明巧妙地利用液压容器或油缸与测量管口 径大小的差异， 实现液 位变量， 使被测量的长度、 面积、 体积、 流量、 压力、 位移等数值在小口 径测量管可视液量读数尺上成千上万倍放大， 因而能突破传统技术测量只 能达到毫米级的局限， 本发明解决了测量技术领域的这些技术难题， 精度 可达到微米级、 纳米级 ， 是测量计量技术领域的一次飞跃和突破。 本发 明构思巧妙， 设计合理， 原理可靠， 简单实用， 适应飞速发展的工农业生 产、 国防建设和科研工作的需求， 为科学技术的进步提供了一种方便、 适- 用、 可靠、 科技含量高的新型计量方法和装置， 应用极其广泛。

附图说明：

图 1为本发明结构原理示意图。

附图标注说明：

1——活塞 2——液压容器或油缸 3——测量管

4——液压油 5——压力片 6——拉力弹簧

7——连杆 8——液量可视管 9—— ^加油管

10—一可视厘米、 毫米、 微米或纳米读数测量管安装孔

具体实施方式：

参见图 1， 本发明的液压容器或油缸液位变量精确测量计 量方法是： 采用装有活塞 1的大口径液压容器或油缸 2， 液压容器或油缸 2底端连接 连通小口径测量管 3， 液压容器或油缸 2内充有液压油 4， 测量时， 大口 径液压容器或油缸的活塞与被测物体接触而推 进一小段距离， 或者大口径 液压容器或油缸内放入被测物体， 大口径液压容器或油缸排出的液压油进 入小口径测量管 3产生极大倍数的位移， 根据小口径测量管 3上标有的可 视度量读数尺读出被测物体的长度、 位移或体积精确数据。 这种液压容器或油缸液位史量精确测量计量装 置为： 装有活塞的大口 径液压容器或油缸底端连接连通小口径测量管 ， 测量管上标有可视度量读 数尺， 液压容器或油缸的内径包括圓筒体、 长方体、 正方体、 梯形体、 三 角形体、 菱形体、 多边形体、 不规则的异型体、 或者椭圆形体， 它们能单 一存在， 或者多个液压容器或油缸组合成复合式液压容 器或油缸， 与液压 容器或油缸的内径相对应， 液压容器或油缸的活塞形状也为圆筒体、 长方 体、 正方体、 梯形体、 三角形体、 菱形体、 多边形体、 不规则的异型体或 椭圆形体。 活塞上安装有压力片， 压力片上连接有连杆， 活塞与液压容器 或油缸内顶之间安装有拉力弹簧， 活塞上装有液量可视管， 液压容器或油 缸的活塞或缸体上装有加油管， 液压容器或油缸的底端安装有可视厘米读 数测量管安装孔、 可视毫米读数测量管安装孔、 可视微米读数测量管安装 孔和可视纳米读数测量管安装孔。

本发明采用一种或多种不同形状不同结构的液 压容器或油缸， 液位变 量精确测量物体， 其原理是： 液压容器或油缸内的活塞压缩液压油， 液压 油会流进液量可视管孔， 这种液压容器或油缸处于充满油无空气状态， 即 可进入测试状态。 关闭液量可视管孔， 外力推动活塞， 液压油受活塞压力， 液压油进入可视读数尺测量管， 即可读出换算得到的厘米读数、毫米读数、 微米读数、 纳米读数。 液压容器或油缸与活塞的架空之间， 安装的拉力弹 簧其作用是避免活塞自由向下的作用。 液压容器或油缸底部或边壁开有多 个统一规格的可视读数尺测量管安装孔， 便于有选择性地直接读出测出的 读数。 被压进可视读数尺测量管的液压油也可以通过 加液孔回收至液压容 器或油虹， 方便循环测试。 其测试原理在于： 相对可视读数尺测量管， 液 压容器或油缸的容积大， 液压容器或油缸的液压油进入可视读数尺测量 管 时， 需要可视读数成倍放大， 才能盛满液压容器或油缸的液压油。 同样， 设置的圆柱形液压容器或油缸的直径大， 可视读数尺测量管的直径小， 这 样， 它们的横截面积成倍放大， 大容器液压油流入可视读数尺测量管的距 离长度也就成倍放大， 从而实现了测量长度精确到微、 纳米级的精密度。