CN102998490A - 双探测头系统 - Google Patents

Abstract

一种双探测头系统使用狭槽和导轨系统，以提供安装在第一支撑部件和第二支撑部件上的探测头的可变间距和横向以及轴向柔量。可移动基座部件固定到框架上，其中所述基座部件具有线性齿的齿条和朝向前方的成角度的一对导轨。第一中间承载件和第二中间承载件中的每一个具有啮合所述成角度的导轨中的一个的狭槽。每一个所述承载件具有接纳安装在轴上的拇指轮小齿轮的支柱。小齿轮配合位于基座部件上的齿以便承载件的移动。每一个支撑部件具有与位于每一个所述承载件上的轴向狭槽配合的轴向狭槽。每一个支撑部件具有允许所述支撑部件的轴向柔量的压缩弹簧。

Description

双探测头系统

相关申请的交叉引用

本申请要求06/10/2011提交的US临时申请号为US61/495,647的优先权，并且以引用的形式将US临时申请号为US61/495,647的内容包括在此，就像在此完全阐述了这些内容一样。

背景技术

双探测头(probe tip)信号获取探针，例如差分探针和具有接地接触的单端部探针，被应用在电子行业中来测量来自被测设备的电信号。探测头通常需要可变的间距以与具有不同节距间距的探测接触端连接。早期的可变节距探针使探测头偏离探测头轴线，以使探测头围绕探测头轴线旋转来改变探测头的间距。这种类型的探测头在U.S.专利6,400,167B1，6,404,215B1，6,603,297和6,828,768B1中被描述。通常，这些类型的探测头需要使用者分别手动调整每一个探测头。

一种改进的双探测头信号获取探测系统使用连接到双探测臂上的拇指轮。探测头连接到每一个探测臂的一端，同时探测臂的另一端部固定到枢转点。拇指轮通常位于枢转点和探测头中间。拇指轮连接到探测臂使得：拇指轮以顺时针或逆时针方向的旋转运动使探测臂围绕枢转点旋转或枢转以改变探测头之间的间距。这样的探测头系统的例子在U.S.专利6,276,956B1，6,967,473B1，7,212,018B1和7,592,822B1中被描述。

在上面的双探针信号获取探针中，当每一个探测头围绕其枢转点旋转时其划线成弧。另一个双探测头获取探针系统横向移动一个或多个探测头以减少或增加探测头的间距。U.S.专利7,167,011描述了可变间距探针系统，其具有邻近一个或两个探测头设置的一个或多个探测头移位结构。探测头形成在半刚性同轴电缆的端部处，并且每一个半刚性同轴电缆固定在保持块内。一个或两个持模块被连接到具有接收保持块的承载件的调整装置。半刚性同轴电缆安装在其中的探针体具有至少一个自探针体一侧延伸的螺纹孔，其中带螺纹的有头螺钉固定到该螺纹孔中。用户使用六角键扳手，螺丝起子或类似物来顺时针或逆时针旋转有头螺钉来减少或增加探测头的间距。

对双探测头信号获取探针的另一个要求是探测头柔量(compliance)。线路上的被测探测点可能不在同一高度。探测头应当能够通过探测头的轴向移动来补偿这些变化。压缩弹簧，非压缩设置的弹性体或类似物已经被用于提供探测头的轴向移动。U.S.专利6,828,768B1，7,102,370B1，7,167,011B1和7,592,822B1描述了具有探测头柔量的多种双探测头系统。

双探测头信号获取探针还应当提供横向柔量以及轴向柔量。至被测设备上的探测接触点的最可靠连接是当探针定位成正交探测接触点。然而，并非完全如此。探测头需要一定量的横向柔量来补偿信号获取探针的非垂直位置。

发明内容

一种双探测头系统具有框架，基座部件，第一中间承载件和第二中间承载件，以及第一支撑部件和第二支撑部件，其相互合作以为安装在支撑部件上的探测头提供可变间距和轴向柔量。该基座部件可移动地安装在框架上，基座部件具有形成在顶面上的第一导轨和第二导轨，这些导轨相对于长轴线朝前端成角度地设置。该第一中间承载件和第二中间承载件的每一个具有底面和顶面，底面具有形成在其中的狭槽，狭槽相对于长轴线朝前端成角度地设置。第一中间承载件和第二中间承载件中的一个的每一个狭槽与基座部件的第一和第二成角度地设置的导轨中的一个配合，使得：可移动基座部件沿一个方向的移动使第一中间部件和第二中间部件之间的距离靠近，并且可移动基座部件沿另一个方向的移动使第一中间部件和第二中间部件之间的距离张开。第一中间承载件和第二中间承载件的每一个具有形成在其顶面上平行于所述长轴线的导轨。第一支撑部件和第二支撑部件中的每一个具有长轴线，底面和顶面，底面具有形成在其中平行与该长轴线的狭槽，用于与第一中间承载件和第二中间承载件中的一个的顶面上的导轨中的一个配合。

第一中间承载件和第二中间承载件的每一个具有多个在后端设置的间隔开的带槽支柱。一个带槽支柱从该中间承载件的一个侧面延伸并且另一带槽支柱从该中间承载件的相对侧面延伸。横向壁朝向前端设置并连接到所述多个带槽支柱。在其外表面上具有齿、形成小齿轮的拇指轮设置在轮轴上，该轮轴位于第一中间承载件和第二中间承载件的带槽支柱内。小齿轮的齿与设置在基座部件上平行于基座部件的长轴线的线性齿的齿条配合。

所述框架具有从前轨延伸的侧轨，该侧轨结束在开放端部处。每一个侧轨具有在开放端部处从其延伸的直立壁和从其穿过的孔，该孔用于接纳连接部件。所述连接部件，例如带螺纹螺钉，压配合销或类似物，固定到设置在双探测头系统上的盖。在框架的每一个直立壁内形成的、从顶面向下延伸的狭槽与第一中间承载件和第二中间承载件中的带槽支柱中的一个共同延伸。基座部件保持器连接到基座部件以捕获在保持器和基座部件之间的框架。

所述第一支撑部件和第二支撑部件中的每一个具有关联的压缩弹簧，该压缩弹簧位于支撑部件的后端和第一中间承载件和第二中间承载件中的一个的横向壁之间。安装元件，例如带螺纹螺钉，压配合销或类似物，穿过横向壁内的孔和压缩弹簧并且固定到支撑部件。第一支撑部件和第二支撑部件中的每一个具有平行于其长轴线的长边，第一支撑部件和第二支撑部件具有互锁柔顺性装置。该互锁柔顺性装置具有从第一支撑部件和第二支撑部件中的一个的长边向外延伸的突块和从第一支撑部件和第二支撑部件中的另一个的长边向内延伸的对应凹陷。突块和凹陷具有梯形形状并且当第一支撑部件和第二支撑部件之间的距离减小时彼此接合。

本发明的目的，优点和新颖特征从下面的详细描述并结合随附的权利要求和附图是明显的。

附图说明

图1是根据本发明的双探测头系统的透视图。

图2A和2B是根据本发明的双探测头系统的分解的透视图。

具体实施方式

图1是随信号获取探针使用的双探测头系统10的透视图。该双探测头系统10具有基本三角形的第一支撑部件和第二支撑部件14，其具有长轴线15。该支撑部件14具有顶面17和底面19，顶面具有位于前端21处的凸起的基座区域16和相邻的凹陷区域18。支撑部件14由低介电、高强度非导电材料例如液晶聚合物等构成，其可使用注模工艺形成。探测头(未示出)由刚性、非导电材料例如熔化石英、熔化硅石、陶瓷材料或类似材料形成，并且安装在基座16上。探测头具有特定轮廓的接触端，在其上淀积导电材料，例如金或类似物。该特定轮廓的接触端具有弓形表面，从而形成基本圆形的接触端。该特定轮廓的探测头接触端伸出过基座16的前表面，其允许该特定轮廓的探测头接触端接合被测设备的测试点。由非导电材料例如FR-4电路板材料、陶瓷材料等形成的基板(未示出)具有与凹陷区域18形状相似的外围并固定在其上。该探测头在2011年5月30日提交的对应U.S.专利申请序号为13/149332、标题为“ProbingTip for a Singal Acquisition Probe”中描述，并将该申请全文引入。

支撑部件14具有互锁柔顺性装置20，并且支撑部件14中的一个具有梯形形状的突块22，该突块22从凹陷区域18的与长轴线15平行的长边23向外延伸。另一个支撑部件14具有互补的梯形形状的凹陷24，其形成在凹陷区域18中与长轴线15平行的长边23相邻接，容纳梯形形状的突块22。每一个支撑部件14都安装在一对中间承载件26中的一个上。每一个支撑部件14的后端25具有形成在其中的螺纹孔，在其上设置有压缩弹簧28。压缩弹簧28被捕获在支撑部件14和形成在中间承载件26上的横向壁30之间。中间承载件26连接到可移动基座部件32。支撑部件14、中间承载件26和基座部件32安装在框架34上。盖36布置在双探测头系统10上，盖36具有形成在其中的狭槽38，用于接纳调整探测头的间距的小齿轮拇指轮(pinion thumb wheel)(下面将进行描述)。在盖36中形成半圆形盒穴40，接纳耦合到安装在相应支撑部件14上的相应电路板的同轴电缆。

双探测头系统10为每个支撑部件14提供轴向和侧向柔量。每个支撑部件14分别具有多达.010英寸的侧向柔量和0.050英寸的轴向柔量。支撑部件14具有达.050英寸的侧向探测头间距。探测头一起侧向移动并且沿着垂直于支撑部件14的长轴线15的轴线分开。这与现有技术的可移动双探测头可变间距探针系统相反，其中当探测头一起移动和分开时它们画出弧线。

参考图2A和2B，其示出了双探测头系统10的分解透视图。每个支撑部件14位于对应的中间承载件26上，中间承载件26具有长轴线27，底面29和顶面31。双探测头系统10使用狭槽和导轨系统来提供位于第一支撑部件和第二支撑部件14上的探测头的可变间距与侧向和轴向柔量。每个支撑部件14具有形成在其底面19中平行于长轴线15的狭槽33。每个轴向排列的狭槽33接纳形成在每个对应中间承载件26的顶面31上平行于长轴线27的导轨50。狭槽33和导轨55成形为彼此互锁。狭槽33和导轨50可具有燕尾榫形状，T-槽形状或类似形状。每个支撑部件14的后端52紧靠对应压缩弹簧28中一个的一个端部。压缩弹簧28的另一个端部紧靠形成在每个中间承载件26上的横向壁30。安装元件54，例如带螺纹螺钉、压配合销或类似物，穿过形成在每个中间承载件26的横向壁30中的孔56，穿过压缩弹簧28并进入支撑部件14中的孔，如此将支撑部件14固定到中间承载件26。在优选的实施例中，安装元件54是带螺纹螺钉并且孔是螺纹孔。支撑部件14的轴向调整由对应支撑部件14和中间承载件26的狭槽33和导轨50的互锁实现。支撑部件14的轴向移动由支撑部件14和中间承载件26中狭槽33关于导轨50的相对移动实现。施加到支撑部件14的轴向压力挤压压缩弹簧28并导致支撑部件14朝向中间承载件26的横向壁30移动。撤掉施加到支撑部件14上的轴向压力释放施加在压缩弹簧28上的压力，导致支撑部件14远离中间承载件26的横向壁30移动。

互锁柔顺性部件20为每个支撑部件14提供单独可变的轴向和侧向柔量。在由第一支撑部件和第二支撑部件14的最大分离形成的最大探测头间距处，互锁柔顺性部件20为每个支撑部件14提供0.010英寸的侧向移动和0.050英寸的轴向移动。当由于支撑部件14之间的分离减小，探测头间距减小时，一个支撑部件14上的梯形突块22侧向移动进另一个支撑部件14的梯形凹陷24内。这两个梯形部件22，24之间的减小的分离减小了支撑部件14的单独轴向柔量，同时保持探测头系统的总体轴向柔量为0.050英寸。

多个有槽直立支柱58设置在每个中间承载件26的后端59处。优选地，一个支柱从中间承载件26的一个侧面61伸出，并且另一个支柱从中间承载件26的另一个侧面63延伸，并且横向壁30设置成朝向前端65并连接支柱58。具有小齿轮拇指轮64的轮轴62设于支柱58的狭槽60内。小齿轮拇指轮64的齿啮合轴向设置在可移动基座部件32的顶面68上并自后端67延伸的线性齿66的齿条。同样设在可移动基座部件32的顶面68上的是一对导轨70，导轨70相对长轴线69成角度地放置，汇聚向基座部件32的前端71。每个中间承载件26具有形成在其底面上相对所述长轴线27成角度地放置的狭槽73，其与可移动基座部件32上的一个成角度的导轨70互锁。像支撑部件14和中间承载件26的狭槽33和导轨50一样，中间承载件26和可移动基座部件32的狭槽73和导轨70可具有燕尾榫形状，T-槽形状或类似形状。可移动基座部件32布置在框架34上，框架34具有从前轨74延伸的侧轨72。位于侧轨72的外侧上在框架34的开放端76处的是直立壁78，直立壁78具有从顶面向下延伸的狭槽80。保持器82位于框架34的下面并使用螺钉或类似物固定到可移动基座部件32，以捕获位于可移动基座部件32和保持器82之间的框架34。

支撑部件14固定到相应中间承载件26。支撑部件14和它们对应的中间承载件26通过基座部件32的成角度导轨70接合中间承载件26内的相应狭槽73固定到可移动基座部件32。可移动基座部件32并由此中间承载件26和支撑部件14通过可移动基座部件保持器82固定到框架34。中间承载件26的直立支柱58的狭槽60与形成在框架34的直立壁78内的狭槽80对齐。小齿轮拇指轮64的轮轴62位于中间承载件26上的直立支柱58的狭槽60和框架34的直立壁78内的狭槽80内，并且小齿轮拇指轮64的齿接合轴向设于可移动基座部件32的顶面68上的线性齿66的齿条。盖36设于完成的组件上，使得形成在盖36内的螺纹孔84与形成在直立壁78内的孔86对齐。连接部件，例如螺纹螺钉88，穿过孔86以将盖固定到框架34。

基座部件32相对中间承载件26的移动导致支撑部件14的探测头的侧向移动。顺时针方向旋转小齿轮拇指轮64使得探测头的侧向间距减小。小齿轮拇指轮64的齿接合可移动基座部件32的线性齿66的齿条使得可移动基座部件32朝向双探测头系统10的尾部移动。当可移动基座部件32朝向尾部移动时，基座部件32上的成角度导轨70从中间承载件26的相应狭槽73中移出，导致中间承载件26之间距离的靠近，并由此导致探测头之间距离的靠近。逆时针方向旋转拇指轮使得探测头的侧向间距增加。小齿轮拇指轮64的齿接合可移动基座部件32的线性齿66的齿条使得可移动基座部件32朝向双探测头系统10的前面移动。当可移动基座部件32朝向前面移动时，基座部件32上的成角度导轨70移入中间承载件26的相应狭槽73中，导致中间承载件26之间距离的张开，并由此导致探测头之间距离的张开。因为中间承载件26和支撑部件14通过小齿轮拇指轮64的轮轴62接合中间承载件26的相应支柱58和框架34的直立壁78中的狭槽60和80而相对于框架34固定，所以支撑部件14的探测头仅在侧向方向上移动。探测头之间的间距增加和减小时，探测头不存在弧形移动。

对于本领域技术人员显然的是，在不偏离其基本原理的情况下，可以对本发明的上面描述的实施例的细节作出很多修改。本发明的范围应当因此仅仅通过下面的权利要求限定。

Claims (14)

1.一种双探测头系统包括：

能移动地安装在框架上的基座部件，所述基座部件具有形成在其顶面上的第一导轨和第二导轨，其中所述导轨朝向基座部件的一个端部成角度地布置；

第一中间承载件和第二中间承载件，每个中间承载件具有底面和顶面，其中所述底面具有形成在其中朝向底面的一个端部成角度地布置的狭槽，以便配合基座部件的第一和第二成角度地布置的导轨中的一个，使得：能移动的基座部件在一个方向的移动导致所述第一中间部件和第二中间部件之间的距离靠近，并且在另一个方向上的移动导致所述第一中间部件和第二中间部件之间的距离张开。

2.根据权利要求1所述的双探测头系统，其中每一个基座部件和第一中间承载件和第二中间承载件具有长轴线和前端和后端，所述基座部件的导轨相对于长轴线朝向其前端成角度地布置，并且第一中间部件和第二中间部件的狭槽相对于长轴线朝向其前端成角度地布置。

3.根据权利要求2所述的双探测头系统，其中每一个第一中间承载件和第二中间承载件还包括形成在其顶面上平行于长轴线的导轨和第一支撑部件和第二支撑部件，每一个支撑部件具有长轴线、底面和顶面，其中底面具有形成在其中平行于长轴线的狭槽，以便配合第一中间承载件和第二中间承载件中的一个的顶面上的导轨中的一个。

4.根据权利要求3所述的双探测头系统，其中每个第一支撑部件和第二支撑部件具有前端和后端，探测头安装在所述前端处。

5.根据权利要求4所述的双探测头系统，其中每个第一中间承载件和第二中间承载件还包括形成在其后端处的多个间隔开的带槽支柱，并且一个带槽支柱从所述中间承载件的一个侧面延伸，而另一带槽支柱从所述中间承载件的相对的侧面延伸，并且横向壁朝向前端布置并连接到所述多个带槽支柱。

6.根据权利要求5所述的双探测头系统，还包括设置在轴上的拇指轮，所述拇指轮在其外表面上具有齿，形成小齿轮，所述轴位于第一中间承载件和第二中间承载件的带槽支柱中，小齿轮的齿与布置在基座部件的顶面上平行于基座部件的长轴线的线性带齿区域配合。

7.根据权利要求6所述的双探测头系统，其中所述框架还包括具有从前轨延伸的侧轨，并且侧轨在开放端部处结束，每一个侧轨具有从所述开放端部从其伸出的直立壁和从其穿过的孔，所述孔用于接纳固定到位于所述双探测头系统上的盖的连接部件。

8.根据权利要求7所述的双探测头系统，还包括形成在所述框架的每一个直立壁中从顶面向下延伸的狭槽，其与所述第一中间承载件和第二中间承载件的所述带槽支柱中的一个共同延伸，并接纳小齿轮的轴。

9.根据权利要求7所述的双探测头系统，其中所述连接部件是与所述盖中的螺纹孔配合的带螺纹螺钉。

10.根据权利要求1所述的双探测头系统，还包括保持器，其连接到所述基座部件并捕获位于保持器与基座部件之间的所述框架。

11.根据权利要求5所述的双探测头系统，其中所述第一支撑部件和第二支撑部件中的每一个具有关联的压缩弹簧，该压缩弹簧位于支撑部件的后端和第一中间承载件和第二中间承载件中的一个的横向壁之间，并且安装部件穿过横向壁内的孔和压缩弹簧并且固定到支撑部件。

12.根据权利要求11所述的双探测头系统，其中所述安装元件是与所述支撑部件中的螺纹孔配合的带螺纹螺钉。

13.根据权利要求11所述的双探测头系统，其中第一支撑部件和第二支撑部件中的每一个具有平行于其长轴线的长边，第一支撑部件和第二支撑部件还包括互锁柔顺性装置，所述互锁柔顺性装置具有从第一支撑部件和第二支撑部件中的一个的长边向外延伸的突块和从第一支撑部件和第二支撑部件中的另一个的长边向内延伸的对应凹陷，其中突块和凹陷在第一支撑部件和第二支撑部件之间的距离减小时彼此接合。

14.根据权利要求13所述的双探测头系统，其中所述突块和所述凹陷是梯形。

Images