CN102997836B - 基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，设计了适用于任何金属或非金属材料的间隙测量装置，装置的第一种结构为，包括弹性金属薄片、弹簧式检测线圈、薄电路板、背衬金属片、手持杆、电缆，装置的第二种结构为，包括二个弹性金属薄片、弹簧式检测线圈、手持杆、电缆，采用独特的铁磁性微弹片和弹簧式检测线圈，通过测量电磁检测的变化，测量工件间隙的大小，本装置适用于任何金属或非金属材料的间隙测量，更为重要的是，增加了间隙测量范围，提高了测量线性度与精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种无损检测装置，特别是涉及一种基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置。
背景技术
工业生产中，某些特殊产品规格尺寸要求严格，需要经过精密测量，以确保其质量性能达到标准。例如某核燃料棒外围热传导器由多层金属套管组成，其数量较多，管间缝隙尺寸要求严格，变化范围大，需要进行精密测量，采用常规间隙尺寸测量方法，只能分段并更换探头规格进行抽检，方便性差，检测周期长，且容易出现漏检的情况。此外，各种常规间隙测量方法都有其局限性，大多只能测量特定的检测对象，适用面较窄，对某些不同材料构件，甚至无法实施检测。如电容间隙测量法，其检测对象必须是金属材料，同时其测量范围很小,间隙变化稍大些，灵敏度与准确度急速下降；常规电感或涡流间隙测量法，检测对象也必须是金属材料，由于提离效应，其动态范围小、线性度也不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供了适用于任何金属或非金属材料的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，该设计基于电磁检测原理，采用独特的铁磁性微弹片和弹簧式检测线圈，适用于任何金属或非金属材料的间隙测量，更为重要的是，极大的提高了间隙测量范围及线性度，提高测量值的准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，第一种结构为，包括弹性金属薄片、弹簧式检测线圈、薄电路板、背衬金属片、手持杆、电缆。弹性金属薄片与薄电路板单边胶接固定；弹簧式检测线圈的两端分别与弹性金属薄片和薄电路板电连接；背衬金属片胶接固定在薄电路板背面；手持杆固定在弹性金属薄片与薄电路板的胶接边；电缆的一端与弹性金属薄片和薄电路板电连接，另一端穿过手持杆的中空导管。所述弹性金属薄片的材质为铁磁性弹簧钢，弹性金属薄片的单边与薄电路板的单边采用绝缘胶粘接固定，弹性金属薄片的另一边向外侧弯曲，在不受外力的情况下，弹性金属薄片与薄电路板之间形成一定的夹角空隙，弹性金属薄片的宽度与薄电路板宽度相同，弹性金属薄片的长度等于薄电路板的长度，采用弹性金属薄片的作用主要有二点：一是使装置具有“微动”空间，二是屏蔽施加在线圈中的交变电磁场，尽可能减少被检材料（特别是金属)对线圈电磁场的影响，装置可以检测任何材料工件的间隙。所述弹簧式检测线圈材质为表面镀有绝缘漆层的铍铜导线，弹簧式检测线圈采用螺旋缠绕方式绕制，弹簧式检测线圈的中心位置的端口为输出端，输出端焊接固定在弹性金属薄片的内表面上，弹簧式检测线圈的最外圈位置的端口为输入端，输入端焊接固定在薄电路板上的电路输出端，形成螺旋圆锥型检测线圈，弹簧式检测线圈的线圈直径、长度、缠绕匝数根据检测要求中的感应磁场强度的大小及线圈阻抗大小确定，铍铜是铜合金中性能最好的高级有弹性材料，有很高的强度、弹性、硬度、疲劳强度、弹性滞后小、耐蚀、耐磨、耐寒、高导电、无磁性等一系列优良的物理、化学和力学性能，采用铍铜制作的弹簧式检测线圈，可自由弹性伸缩，测量范围大，当弹簧式检测线圈受到外部挤压或拉伸时，线圈长度改变，线圈的电感也将改变，通过测量电感的变化值，即可实现间接测量间隙值及其变化量的目的，由于本装置是直接测量线圈长度变化导致的电感的变化值，不同于常规电感或涡流测量方法，不受提离效应的影响，同时具有很好的测量线性度与精度。所述薄电路板可采用单面印刷电路板或单面PCB电路板，薄电路板中有一条电路，电路的输出端焊接固定弹簧式检测线圈的输入端，电路的输入端焊接固定电缆的激励线端，薄电路板的面积大小应大于弹簧式检测线圈的螺旋圆锥底面的面积大小。所述背衬金属片材质为铁磁性钢，背衬金属片采用绝缘胶粘接固定在薄电路板的背面，背衬金属片的面积与薄电路板面积相同，背衬金属片用于屏蔽施加在线圈中的交变电磁场，尽可能减少被检材料（特别是金属)对线圈电磁场的影响。所述手持杆由两条有轴向凹槽的窄钢板条对接胶接制成，两个凹槽对接形成中空导管，这样既可增加强度，中空又可作为传感器导线槽引出电缆，手持杆前端与弹性金属薄片和背衬金属片采用绝缘胶粘接固定。所述电缆采用双绞线，电缆中的激励线端口与薄电路板上的电路输入端焊接固定，电缆中的地线端口与弹性金属薄片焊接固定。
基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，第二种结构为，包括二个弹性金属薄片、弹簧式检测线圈、手持杆、电缆，其特征在于：二个弹性金属薄片单边胶接固定；弹簧式检测线圈固定在二个弹性金属薄片之间；手持杆固定在二个弹性金属薄片的胶接边；电缆的一端与弹簧式检测线圈电连接，另一端穿过手持杆的中空导管。所述二个弹性金属薄片的材质为铁磁性弹簧钢，二个弹性金属薄片的单边采用绝缘胶粘接固定，二个弹性金属薄片的另一边向外侧弯曲，在不受外力的情况下，二个弹性金属薄片之间形成一定的夹角空隙，二个弹性金属薄片相对面的中心位置各焊接有一个金属凸头。所述弹簧式检测线圈材质为表面镀有绝缘漆层的铍铜导线，采用螺线管缠绕方式，弹簧式检测线圈两端分别固定在二个弹性金属薄片的金属凸头上。所述手持杆由两条有轴向凹槽的窄钢板条对接胶接制成，两个凹槽对接形成中空导管，手持杆前端与二个弹性金属薄片的胶接边采用绝缘胶粘接固定。所述电缆采用双绞线，电缆中的激励线端口和地线端口分别与弹簧式检测线圈的两端口焊接固定。第二种结构的测量范围大于第一中结构，可用于较大间隙的测量工作。
本发明的有益效果是，基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，设计了适用于任何金属或非金属材料的间隙测量线性度很小的测量装置，采用独特的铁磁性微弹片和弹簧式检测线圈，通过测量电磁检测的变化，测量工件间隙的大小，本装置适用于任何金属或非金属材料的间隙测量，更为重要的是，增加了间隙测量范围，提高了测量线性度与精度。
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置不局限于实施例。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明第一实施例的装置三维示意图。
图2是本发明第一实施例的装置三维分解示意图。
图3是本发明第一实施例的装置平面示意图。
图4是本发明第二实施例的传感器装置三维示意图。
图5是本发明第二实施例的传感器装置三维分解示意图。
图6是本发明第二实施例的装置平面示意图。
图中，1.弹性金属薄片，2.弹簧式检测线圈，3. 薄电路板，4.背衬金属片，5.手持杆，6.导线，7.凹槽，11.金属凸头。
具体实施方式
图1、图2、图3所示的第一实施例中，基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，第一种结构为，包括弹性金属薄片（1）、弹簧式检测线圈（2）、薄电路板（3）、背衬金属片（4）、手持杆（5）、电缆（6）。弹性金属薄片（1）与薄电路板（3）单边胶接固定；弹簧式检测线圈（2）的两端分别与弹性金属薄片（1）和薄电路板（3）电连接；背衬金属片（4）胶接固定在薄电路板（3）背面；手持杆（5）固定在弹性金属薄片（1）与薄电路板（3）的胶接边；电缆（6）的一端与弹性金属薄片（1）和薄电路板（3）电连接，另一端穿过手持杆（5）的中空导管。所述弹性金属薄片（1）的材质为铁磁性弹簧钢，弹性金属薄片（1）的单边与薄电路板（3）的单边采用绝缘胶粘接固定，弹性金属薄片（1）的另一边向外侧弯曲，在不受外力的情况下，弹性金属薄片（1）与薄电路板（3）之间形成一定的夹角空隙，弹性金属薄片（1）的宽度与薄电路板（3）宽度相同，弹性金属薄片（1）的长度等于薄电路板（3）的长度。所述弹簧式检测线圈（2）材质为表面镀有绝缘漆层的铍铜导线，弹簧式检测线圈（2）采用螺旋缠绕方式绕制，弹簧式检测线圈（2）的中心位置的端口为输出端，输出端焊接固定在弹性金属薄片（1）的内表面上，弹簧式检测线圈（2）的最外圈位置的端口为输入端，输入端焊接固定在薄电路板（3）上的电路输出端，形成螺旋圆锥型检测线圈，弹簧式检测线圈（2）的线圈直径、长度、缠绕匝数根据检测要求中的感应磁场强度的大小及线圈阻抗大小确定。所述薄电路板（3）可采用单面印刷电路板或单面PCB电路板，薄电路板（3）中有一条电路，电路的输出端焊接固定弹簧式检测线圈（2）的输入端，电路的输入端焊接固定电缆（6）的激励线端，薄电路板（3）的面积大小应大于弹簧式检测线圈（2）的螺旋圆锥底面的面积大小。所述背衬金属片（4）材质为铁磁性钢，背衬金属片（4）采用绝缘胶粘接固定在薄电路板（3）的背面，背衬金属片（4）的面积与薄电路板（3）面积相同。所述手持杆（5）由两条有轴向凹槽（7）的窄钢板条对接胶接制成，两个凹槽（7）对接形成中空导管，手持杆（5）前端与弹性金属薄片（1）和背衬金属片（4）采用绝缘胶粘接固定。所述电缆（6）采用双绞线，电缆（6）中的激励线端口与薄电路板（3）上的电路输入端焊接固定，电缆（6）中的地线端口与弹性金属薄片（1）焊接固定。
在图4、图5、图6所示的第二实施例中，本发明与第一实施例的不同之处在于：基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，第二种结构为，包括二个弹性金属薄片（1）、弹簧式检测线圈（2）、手持杆（5）、电缆（6）。二个弹性金属薄片（1）单边胶接固定；弹簧式检测线圈（2）固定在二个弹性金属薄片（1）之间；手持杆（5）固定在二个弹性金属薄片（1）的胶接边；电缆（6）的一端与弹簧式检测线圈（2）电连接，另一端穿过手持杆的中空导管。所述二个弹性金属薄片（1）的材质为铁磁性弹簧钢，二个弹性金属薄片（1）的单边采用绝缘胶粘接固定，二个弹性金属薄片（1）的另一边向外侧弯曲，在不受外力的情况下，二个弹性金属薄片（1）之间形成一定的夹角空隙，二个弹性金属薄片（1）相对面的中心位置各焊接有一个金属凸头（11）。所述弹簧式检测线圈（2）材质为表面镀有绝缘漆层的铍铜导线，采用螺线管缠绕方式，弹簧式检测线圈（2）两端分别固定在二个弹性金属薄片（1）的金属凸头（11）上。所述手持杆（5）由两条有轴向凹槽（7）的窄钢板条对接胶接制成，两个凹槽（7）对接形成中空导管，手持杆（5）前端与二个弹性金属薄片（1）的胶接边采用绝缘胶粘接固定。所述电缆（6）采用双绞线，电缆（6）中的激励线端口和地线端口分别与弹簧式检测线圈（2）的两端口焊接固定。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，但发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (12)
1.基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，第一种结构为，包括弹性金属薄片、弹簧式检测线圈、薄电路板、背衬金属片、手持杆、电缆，其特征在于：弹性金属薄片与薄电路板单边胶接固定；弹簧式检测线圈的两端分别与弹性金属薄片和薄电路板电连接；背衬金属片胶接固定在薄电路板背面；手持杆固定在弹性金属薄片与薄电路板的胶接边；电缆的一端与弹性金属薄片和薄电路板电连接，另一端穿过手持杆的中空导管。
2.根据权利要求1所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述弹性金属薄片的材质为铁磁性弹簧钢，弹性金属薄片的单边与薄电路板的单边采用绝缘胶粘接固定，弹性金属薄片的另一边向外侧弯曲，在不受外力的情况下，弹性金属薄片与薄电路板之间形成一定的夹角空隙，弹性金属薄片的宽度与薄电路板宽度相同，弹性金属薄片的长度等于薄电路板的长度。
3.根据权利要求1所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述弹簧式检测线圈材质为表面镀有绝缘漆层的铍铜导线，弹簧式检测线圈采用螺旋缠绕方式绕制，弹簧式检测线圈的中心位置的端口为输出端，输出端焊接固定在弹性金属薄片的内表面上，弹簧式检测线圈的最外圈位置的端口为输入端，输入端焊接固定在薄电路板上的电路输出端，形成螺旋圆锥型检测线圈，弹簧式检测线圈的线圈直径、长度、缠绕匝数根据检测要求中的感应磁场强度的大小及线圈阻抗大小确定。
4.根据权利要求1所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述薄电路板可采用单面印刷电路板或单面PCB电路板，薄电路板中有一条电路，电路的输出端焊接固定弹簧式检测线圈的输入端，电路的输入端焊接固定电缆的激励线端，薄电路板的面积大小应大于弹簧式检测线圈的螺旋圆锥底面的面积大小。
5.根据权利要求1所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述背衬金属片材质为铁磁性钢，背衬金属片采用绝缘胶粘接固定在薄电路板的背面，背衬金属片的面积与薄电路板面积相同。
6.根据权利要求1所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述手持杆由两条有轴向凹槽的窄钢板条对接胶接制成，两个凹槽对接形成中空导管，手持杆前端与弹性金属薄片和背衬金属片采用绝缘胶粘接固定。
7.根据权利要求1所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述电缆采用双绞线，电缆中的激励线端口与薄电路板上的电路输入端焊接固定，电缆中的地线端口与弹性金属薄片焊接固定。
8.基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，第二种结构为，包括二个弹性金属薄片、弹簧式检测线圈、手持杆、电缆，其特征在于：二个弹性金属薄片单边胶接固定；弹簧式检测线圈固定在二个弹性金属薄片之间；手持杆固定在二个弹性金属薄片的胶接边；电缆的一端与弹簧式检测线圈电连接，另一端穿过手持杆的中空导管。
9.根据权利要求8所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述二个弹性金属薄片的材质为铁磁性弹簧钢，二个弹性金属薄片的单边采用绝缘胶粘接固定，二个弹性金属薄片的另一边向外侧弯曲，在不受外力的情况下，二个弹性金属薄片之间形成一定的夹角空隙，二个弹性金属薄片相对面的中心位置各焊接有一个金属凸头。
10.根据权利要求8所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述弹簧式检测线圈材质为表面镀有绝缘漆层的铍铜导线，采用螺线管缠绕方式，弹簧式检测线圈两端分别固定在二个弹性金属薄片的金属凸头上。
11.根据权利要求8所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述手持杆由两条有轴向凹槽的窄钢板条对接胶接制成，两个凹槽对接形成中空导管，手持杆前端与二个弹性金属薄片的胶接边采用绝缘胶粘接固定。
12.根据权利要求8所述的基于电磁检测原理的提高间隙测量范围与线性度的装置，其特征在于：所述电缆采用双绞线，电缆中的激励线端口和地线端口分别与弹簧式检测线圈的两端口焊接固定。
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