CN103900507A - 一种立式超声波纸张测厚装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式超声波纸张测厚装置，其特征在于该装置包括：承纸座、罐体、上超声波探头、下超声波探头、罐体上盖、半球阀、一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、边框支架、边框上架、固定销和套管，该装置整体为一立式框架结构，其上、下、左、右由边框上架、承纸座和两个边框支架连接成一个整体，前后无挡板。本发明使用超声波测距原理对承纸座上的纸张进行高精度测厚，将超声波在空气中传播的传统测量方式转变为在液体中测量，提高了超声波的发射频率，提高了测量的准确度。

Description

一种立式超声波纸张测厚装置

技术领域

本发明涉及超声波测距技术领域，具体是一种立式超声波纸张测厚装置。

背景技术

由于现代社会的飞速发展，纸张作为一种不可替代的消费品，在商业、教育和军事等相关方面起着极其重要的作用。由于制作纸张的厂家很多，每一家的生产方法和质量标准都不尽相同，所以导致了纸张的规格不同。在使用过程、质量检测时，往往会造成较大的困扰。尤其对于质量检测机构，由于不同纸张的规格不同，在检验纸张是否合格、区分纸张生产厂家时，需要花相当大的精力，尤其体现在纸张厚度检测。由于纸张不同于其他薄物件例如钢板，管道，板材等，不可以通过在表面涂抹耦合剂的方法来检测（纸张不能防水），需要使用其他原理。

目前比较成熟的技术方案有：电涡流原理。其中，电涡流原理的精度很高，利用电流的涡流效应，通过检测通过纸张的电磁损失来计算纸张的厚度。使用电涡流原理，虽然能够达到相当高的精度，但是由于原理的问题，对缠绕纸张的轴的表面精度要求非常高，而且国内的设备根本达不到要求，只能依靠国外进口，造价很高，很难实现大规模推广使用。

传统的超声波回波检测也能满足精度要求较低的场合，但是在精度要求较高或者高精度的测量情况下，由于测量原理方面的问题，比如超声波的盲区、超声波在空气中传播的频段的问题，使得超声波不能实现高精度测量。该检测方法有盲区的存在，能检测的距离很有限，在空气中传播频率过高时，超声波的衰减会非常剧烈，导致无法接收到回波信号。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明拟解决的技术问题是，提供了一种立式超声波纸张测厚装置。该测厚装置的传感器结构设计合理、测量精度高、造价低廉，适于工业化应用。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种立式超声波纸张测厚装置，其特征在于该装置包括：承纸座、罐体、上超声波探头、下超声波探头、罐体上盖、半球阀、一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、边框支架、边框上架、固定销和套管，该装置整体为一立式框架结构，其上、下、左、右由边框上架、承纸座和两个边框支架连接成一个整体，前后无挡板；所述的承纸座与边框支架连接在一起，所述罐体置于承纸座上；所述下超声波探头与罐体的底部连接在一起；所述罐体上盖与罐体相连接；所述上超声波探头与半球阀的下端连接，并通过罐体上盖上表面的球形孔伸入到罐体内部，与上超声波探头保持正对位置；所述半球阀上端的连接杆和一号电磁铁下端的连接杆上均有一水平通孔；所述套管上有上下两个水平的通孔，所述固定销为两个；所述一号电磁铁的下端与半球阀的上端通过套管和两个固定销连接在一起，一号电磁铁的上端与边框上架相连接；所述二号电磁铁和三号电磁铁的下端与罐体上盖相连接，上端均与边框上架相连接。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、在测量过程中，超声波探头一直处于液体环境中，超声波频率高，分辨率高。

2、由于在非工作状态罐体处于压紧状态，在工作时才会在电磁铁的带动下上移，再次压紧还是通过电磁铁断电回位的方式自然压紧，省去了其他方式复位，简单有效，而且压紧能保证纸张在测量时的平整，减少了测量误差。

3、在每次工作时，总是先测量承纸座无纸时的距离S1，再等纸张到来后，再次测量得S2，这样使每次测量都是差动式测量，减少系统误差的影响，提高了检测准确度。

4、超声波传感器的机械结构简单，制作成本低，测量精度高、可靠。

附图说明

图1为本发明立式超声波纸张测厚装置一种实施例的结构示意图。

图2为本发明立式超声波纸张测厚装置一种实施例的罐体上盖俯视结构示意图。

图3为本发明立式超声波纸张测厚装置一种实施例的罐体上盖主视结构示意图。

图4为本发明立式超声波纸张测厚装置一种实施例的套管主视图剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步阐述本发明。

本发明设计的立式超声波纸张测厚装置（简称装置，参见图1-4），其特征在于该装置包括：承纸座1、罐体2、上超声波探头4、下超声波探头3、罐体上盖6、半球阀7、一号电磁铁8、二号电磁铁9、三号电磁铁10、边框支架11、边框上架12、固定销13和套管14，该装置整体为一立式框架结构，其上、下、左、右由边框上架12、承纸座1和两个边框支架11连接成一个整体，前后无挡板；所述的承纸座1与两侧边框支架11连接在一起，所述罐体2置于承纸座1上；所述下超声波探头3与罐体2的底部连接在一起；所述罐体上盖6的下端有一个向下凸出的圆台61，圆台61中间有一与半球阀7相配合的通孔62，罐体上盖6与罐体2通过其下端的圆台61连接在一起；所述上超声波探头4与半球阀7的下端连接，并通过罐体上盖6上表面的球形孔伸入到罐体内部，与上超声波探头4保持正对位置；所述半球阀7上端的连接杆和一号电磁铁8下端的连接杆上均有一水平通孔；所述套管14上有上下两个水平的通孔，所述固定销13为两个；所述一号电磁铁8的下端与半球阀7的上端通过套管14和两个固定销13连接在一起，一号电磁铁8的上端与边框上架12相连接；所述二号电磁铁9和三号电磁铁10的下端与罐体上盖6相连接，上端均与边框上架12相连接。

进一步特征是，所述上超声波探头4、下超声波探头3均为分体式超声波探头。

进一步特征是，所述一号电磁铁8、二号电磁铁9、三号电磁铁10均为推拉式电磁铁。

本发明装置的工作原理与工作过程是：在安装时，先将罐体2置于承纸座1上，加入液体5，至罐体2体积的五分之四，加封罐体上盖6，将半球阀7底端沿罐体上盖6中部的圆柱孔插入罐体2内；将两块边框支架11装在承纸座1的两边；将一号电磁铁8、二号电磁铁9、三号电磁铁10的上端与边框上架12连接，一号电磁铁8的下端与半球阀7连接起来，二号电磁铁9、三号电磁铁10的下端与罐体上盖6连接起来，同时将边框上架12与边框支架11连接，完成组装。

所述液体5为能传导超声波的纯净液体介质，优选水或者油，用于提供液体测量环境。本实施例中所述液体5为水。液体测量环境提高了超声波的发射频率，使分辨率大大提高，从而提高了测量的准确性。

在非工作状态时，三块电磁铁内部的弹簧处于略压缩状态，使得半球阀7靠一号电磁铁8的压紧力紧紧地塞住罐体上盖6的球形孔，达到密封的作用。同时在三块电磁铁的共同压紧力下，将罐体2压紧在承纸座1上。

开始工作时，分为三个阶段：

第一阶段，按下启动开关，控制一号电磁铁8通电收缩，带动半球阀7离开罐体上盖6一段距离，罐体2此时恢复上下运动能力，且与半球阀7下部连接的上超声波探头4仍然浸于液体5中。

第二阶段，纸张未到来时，由下超声波探头3发射固定数目的超声波脉冲，并由上超声波探头4接收，经过计算得出距离S1，并将结果存储。

第三阶段，控制二号电磁铁9、三号电磁铁10通电收缩，此时由于二号电磁铁9、三号电磁铁10的下端与罐体上盖6连接在一起，而罐体上盖6与罐体2连接在一起，使得罐体2在电磁铁拉力的作用下离开承纸座1一段距离。纸张到达承纸座1后，通过检测信号，控制二号电磁铁9、三号电磁铁10断电，使得罐体2下降，并与接有纸张的承纸座1压紧在一起。此时，由下超声波探头3发射固定数目的超声波脉冲（5个），并由上超声波探头4接收，经过计算得出距离S2，并将结果存储。

最终将S=S1-S2作为最后结果输出，输出值即为纸张厚度。

等所有测量工作完成时，关闭启动按钮，控制一号电磁铁8断电，带动半球阀7再次压紧在罐体上盖6的球形孔上，实现再次密封，防止液体5泄漏。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种立式超声波纸张测厚装置，其特征在于该装置包括：承纸座、罐体、上超声波探头、下超声波探头、罐体上盖、半球阀、一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁、边框支架、边框上架、固定销和套管，该装置整体为一立式框架结构，其上、下、左、右由边框上架、承纸座和两个边框支架连接成一个整体，前后无挡板；所述的承纸座与边框支架连接在一起，所述罐体置于承纸座上；所述下超声波探头与罐体的底部连接在一起；所述罐体上盖与罐体相连接；所述上超声波探头与半球阀的下端连接，并通过罐体上盖上表面的球形孔伸入到罐体内部，与上超声波探头保持正对位置；所述半球阀上端的连接杆和一号电磁铁下端的连接杆上均有一水平通孔；所述套管上有上下两个水平的通孔，所述固定销为两个；所述一号电磁铁的下端与半球阀的上端通过套管和两个固定销连接在一起，一号电磁铁的上端与边框上架相连接；所述二号电磁铁和三号电磁铁的下端与罐体上盖相连接，上端均与边框上架相连接。

2.根据权利要求1所述的立式超声波纸张测厚装置，其特征在于所述上超声波探头、下超声波探头均为分体式超声波探头。

3.根据权利要求1所述的立式超声波纸张测厚装置，其特征在于所述一号电磁铁、二号电磁铁、三号电磁铁均为推拉式电磁铁。

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