CN104062447A - 一种探针步进及精密测位的自动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种探针步进及精密测位的自动装置，包括固定在定位密封法兰上的步进装置主支架，在所述的步进装置主支架上安装有滑轨，在滑轨上安装有穿过定位密封法兰的探针，还包括滑轨的驱动机构、以及测量探针移动距离的测量机构。本发明利用滑轨的滑动，就能够实现探针位置的改变，从而测量不同位置的参数，再利用一个驱动机构来带动滑轨运动，当驱动机构带动探针运动，同时利用测量机构确定出移动的距离，就能够准确测量出在不同的插入深度时的参数，完全解决了目前的探针需要手动固定位置、要求开放层度高的问题，适用于密闭空间汽液两相流体的测量。

Description

一种探针步进及精密测位的自动装置

技术领域

本发明涉及一种适用于两相流动局部相界面参数的测量装置，具体是一种探针步进及精密测位的自动装置。

背景技术

汽液（气液）两相流动广泛存在于核动力、电力、化工等工业技术领域。随着人类对两相流动认识的深化，越来越多研究者从流场的局部特性角度去探索空泡份额、界面面积浓度等参数及其分布规律。在反应堆内，空泡的存在及其分布对反应堆内平均冷却剂密度、堆芯中子动力学及反应堆稳定运行都有重要影响。汽液两相流动局部参数及相分布特性的研究对两相流数理模型的建立也具有指导意义。因此，局部空泡份额、界面面积浓度及相分布规律的研究对反应堆热工水力特性的认识及两相流动数理模型的建立均具有重要意义。

通常认为空泡份额指某一流道截面处汽相（气相）所占面积与总截面面积的比值，而从两相流数学模型的角度讲，空泡份额被视为是相密度函数在不同时间和空间算子下的运算结果。从时间角度讲，实验获得的是某一个时间分辨率下的平均值，当在局部位置处对一段时间进行平均而获得的测量值即为局部空泡份额。任一截面处，不同位置的局部空泡份额分布规律表征了空泡分布的二维特性。

目前，空泡份额及界面面积浓度等局部相参数的测量技术分为两大类：非侵入式和侵入式。非侵入式指测量仪器不侵入流动通道从而不会对流动造成影响的方法，包括电阻抗法、射线衰减法、声波衰减法，摄像法等。但此类方法绝大多数测得的是平均值，并不能获得局部位置的相界面参数；侵入式指测量仪器部分或全部侵入流道并对流道造成一定干扰的测量方法，包括探针法、热线风度仪法等，其中探针法应用较为广泛。探针法将测量区域从一个较大的体积或面积上缩小到一个局部范围。因此可视为能够测量局部点的空泡份额、界面面积浓度等参数。探针法根据测量原理又可分为电导探针法和光学探针法。目前的探针测量时通过将探针固定在所需测量的环境内，然后进行测量，通常情况下，探针的位置需要手动调节，探针的位置无法精确的测量，而且无法进行精确的定位。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于一种探针步进及精密测位的自动装置，解决目前的探针测量方法存在难以精确测量距离、精确定位的问题，达到利用探针法进行精确测量探针的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种探针步进及精密测位的自动装置，包括固定在定位密封法兰上的步进装置主支架，在所述的步进装置主支架上安装有滑轨，在滑轨上安装有穿过定位密封法兰的探针，还包括滑轨的驱动机构、以及测量探针移动距离的测量机构。本发明是对现有的探针测量装置做出的改进，改进之处是首先设置一个定位密封法兰，定位密封法兰作为插入密闭空间的进入口，采用在定位密封法兰上固定一个滑轨，将现有的探针固定在滑轨上，滑轨的移动轨迹与定位密封法兰的轴线相互平行，通过将探针安装在定位密封法兰的轴线上，利用滑轨的滑动，就能够实现探针位置的改变，从而测量不同位置的参数，再利用一个驱动机构来带动滑轨运动，当驱动机构带动探针运动，同时利用测量机构确定出移动的距离，就能够准确测量出在不同的插入深度时的参数，解决探针测量方法存在的手动控制难以精确测量距离、精确定位的问题。

所述的滑轨为Z字形轨道，其包括一个移动方向与定位密封法兰轴线相互平行的主体，在其两端分别设置有垂直部，在其中一个垂直部上安装有步进滑块，步进滑块固定连接在测量探针上，另一个垂直部与驱动机构连接。具体的讲，滑轨采用Z字形轨道，其包括一个水平放置的滑轨主体，该滑轨主体可以在固定基座上的滑槽内自由滑动，其两个端面上外侧均设置有一个竖直方向的连接结构，靠近定位密封法兰一端的竖向连接结构向下，作为驱动机构的驱动部分，远离定位密封法兰的一端设置向上的连接结构，其上安装测量机构，用于测量器具的安装，从而实现探针的固定与推进。

所述测量机构包括固定在测量探针上的定位夹具，在定位夹具上设置有百分表，百分表上具有伸缩杆，百分表的输出通过数据线传递给计算机。本发明通过百分表对探针的真实水平位移进行精密测量，百分表定位在主支架上，百分表伸缩杆与Z形滑轨相接触，Z形滑轨带动探针横向移动，百分表测量值即为探针的真实位移值，百分表测量值可通过数据线输入计算机，在计算机进行显示，可以准确地显示位移值。

所述的驱动机构包括通过电机定位底座固定的电机，电机的电机轴上安装有丝杆，在滑轨上设置有与丝杠相匹配的内螺纹通孔，丝杆转动后推动滑轨在其轴线上移动。电机固定在电机定位底座上，电机的转动带动丝杆转动，丝杆与滑轨之间为螺纹配合连接，丝杆转动一圈，带动滑轨在其轴线上移动一个丝杆上螺距的距离，如此，将圆周运动转换成直线运动，不仅大大降低了移动的速度，而且提高了移动的精度。

所述电机为伺服电机，通过控制器可以控制伺服电机的转动圈数。通过控制器来控制伺服电机的转动圈数和转动角度，可以实现步进距离的精确控制。

在所述的步进装置主支架上安装有安全限位针。探针属于贵重易损件，其探针探头不能撞击被测管道壁面，为了保证其安全，本发明采用了安全限位针，根据被测管道内径值，可计算得到探针的最大位移值，安全限位针焊接在主支架上，当探针移动到最大位移值上，Z形滑轨即碰到安全限位针，此时探针不能继续前进，从而保证探针不会因失误造成损坏。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种探针步进及精密测位的自动装置，采用在定位密封法兰上固定一个滑轨，将现有的探针固定在滑轨上，滑轨的移动轨迹与定位密封法兰的轴线相互平行，通过将探针安装在定位密封法兰的轴线上，利用滑轨的滑动，就能够实现探针位置的改变，从而测量不同位置的参数，再利用一个驱动机构来带动滑轨运动，当驱动机构带动探针运动，同时利用测量机构确定出移动的距离，就能够准确测量出在不同的插入深度时的参数，解决探针测量方法存在的手动控制难以精确测量距离、精确定位的问题；

2本发明一种探针步进及精密测位的自动装置，采用Z字形轨道，其包括一个水平放置的滑轨主体，该滑轨主体可以在固定基座上的滑槽内自由滑动，其两个端面上外侧均设置有一个竖直方向的连接结构，靠近定位密封法兰一端的竖向连接结构向下，作为驱动机构的驱动部分，远离定位密封法兰的一端设置向上的连接结构，其上安装测量机构，用于测量器具的安装，从而实现探针的固定与推进；

3本发明一种探针步进及精密测位的自动装置，丝杆与滑轨之间为螺纹配合连接，丝杆转动一圈，带动滑轨在其轴线上移动一个丝杆上螺距的距离，将圆周运动转换成直线运动，不仅大大降低了移动的速度，而且提高了移动的精度。

附图说明

图1为本发明外壳沿安装条半剖后的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1—定位密封法兰，2—步进装置主支架，3—紧固螺母，4—步进滑块，5—伸缩杆，6—定位夹具，7—探针，8—百分表，9—滑轨，10—丝杆，11—安全限位针，12—电机轴，13—电机定位底座，14—电机，15—计算机，16—控制器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示的原理图，本发明一种探针步进及精密测位的自动装置，包括固定在定位密封法兰1上的步进装置主支架2，步进装置主支架2通过紧固螺母3固定，在步进装置主支架2上安装有滑轨9，滑轨9采用Z字形轨道，其包括一个水平放置的滑轨主体，该滑轨主体可以在固定基座上的滑槽内自由滑动，其两个端面上外侧均设置有一个竖直方向的连接结构，靠近定位密封法兰1一端的竖向连接结构向下，在连接件上设置有一个螺孔，螺孔内设置有内螺纹，在电机定位底座13上固定有电机14，电机14为伺服电机，通过控制器16可以控制伺服电机的转动圈数，电机14的电机轴12上安装有精密的丝杆10，丝杆10穿过螺孔；在远离定位密封法兰1的一端设置向上的连接结构，在其上安装有步进滑块4，步进滑块4通过螺纹与探针7固定连接，在探针7扇刚还固定安装有一个定位夹具6，在定位夹具6下方连接有一个固定的百分表8，百分表8的伸缩杆5朝向步进滑块4，百分表8测量的数据通过数据线传输给计算机15；根据被测管道内径值，可计算得到探针7的最大位移值，安全限位针11焊接在步进装置主支架2，当探针7移动到最大位移值上，Z形轨道即碰到安全限位针11，此时探针7不能继续前进，从而保证探针7不会因失误造成损坏。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种探针步进及精密测位的自动装置，其特征在于：包括固定在定位密封法兰（1）上的步进装置主支架（2），在所述的步进装置主支架（2）上安装有滑轨（9），在滑轨（9）上安装有穿过定位密封法兰（1）的探针（7），还包括滑轨（9）的驱动机构、以及测量探针（7）移动距离的测量机构。

2.根据权利要求1所述的一种探针步进及精密测位的自动装置，其特征在于：所述的滑轨（9）为Z字形轨道，其包括一个移动方向与定位密封法兰（1）轴线相互平行的主体，在其两端分别设置有垂直部，在其中一个垂直部上安装有步进滑块（4），步进滑块（4）固定连接在测量探针（7）上，另一个垂直部与驱动机构连接。

3.根据权利要求1所述的一种探针步进及精密测位的自动装置，其特征在于：所述测量机构包括固定在测量探针（7）上的定位夹具（6），在定位夹具（6）上设置有百分表（8），百分表（8）上具有伸缩杆（5），百分表（8）的输出通过数据线传递给计算机（15）。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种探针步进及精密测位的自动装置，其特征在于：所述的驱动机构包括通过电机定位底座（13）固定的电机（14），电机（14）的电机轴（12）上安装有丝杆（10），在滑轨（9）上设置有与丝杠（10）相匹配的内螺纹通孔，丝杆（10）转动后推动滑轨（9）在其轴线上移动。

5.根据权利要求4所述的一种探针步进及精密测位的自动装置，其特征在于：所述电机（14）为伺服电机，通过控制器（16）可以控制伺服电机的转动圈数。

6.根据权利要求1所述的一种探针步进及精密测位的自动装置，其特征在于：在所述的步进装置主支架（2）上安装有安全限位针（11）。