CN109709560A - 一种孔深测量装置及其测量方法 - Google Patents

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徐江
张祥
张毅
母江东
李宝林
曾建军
王浩
黄承雨
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China Electric Technology Group Chongqing Acoustic Photoelectric Co Ltd
CHONGQING JICHENG AUTOMOBILE ELECTRONICS Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种孔深测量装置及其测量方法，包括探头轴，所述探头轴的内侧安装有超声波发射阵列器件和超声波接收阵列器件，所述超声波发射阵列器件和超声波接收阵列器件的内部引出差分双铰线，所述差分双铰线的一端固定连接有换能器，换能器的输出端通过导线连接人机显示界面的输入端，换能器和人机显示界面的输入端通过导线连接计算机控制器的输出端。本发明提供的一种孔深测量装置及其测量方法，利用通过不同介质反射的回波存在阶跃性幅度变化的原理，用于测量小孔的深度，测量精度较高，由于数字化操作，操作也比较简单由于数字化操作，操作简单。

Description

一种孔深测量装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种孔深测量装置及其测量方法。
背景技术
在汽车、外科手术等行业存在许多待测孔的内径为1.5mm到5mm的孔，需要在尽量不接触待测孔的内壁的条件下测量孔的深度，目前还没有很好的解决办法。
发明内容
本发明的目的是为了解决在尽量不接触待测孔的内壁的条件下测量内径为1.5mm到5mm的孔的深度，而提出的一种孔深测量装置及其测量方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种孔深测量装置，包括探头轴、超声波发射阵列器件、超声波接收阵列器件、金属箍和差分双铰线，所述超声波发射阵列器件和超声波接收阵列器件固定在探头轴的右端，所述金属箍固定在探头轴左端，所述差分双铰线的一端分别从超声波发射阵列器件和超声波接收阵列器件引出，所述差分双铰线的一端固定连接有换能器，所述换能器输出端通过导线连接人机显示界面的输入端，换能器和人机显示界面的输入端通过导线连接计算机控制器的输出端。
优选的，所述探头轴的右端的尾部为向外凸起的穹顶。
优选的，所述探头轴的外径为1.0～1.5mm，探头轴的长度为70～90mm。
优选的，所述探头轴的外径为1.2mm，探头轴的长度为80mm。
优选的，所述金属箍的长度为15～25mm。
优选的，所述金属箍的长度为20mm。
优选的，一种孔深测量方法，采用所述一种孔深测量装置，包括如下操作步骤：
S1.校准：使用超声测长仪的自较准功能做超声测长自较准；
S2.启动：通过计算机控制器控制换能器运行；
S3.超声波信号接收：超声波发射阵列器件发射的超声波接触到待测孔内壁被反射，超声波接收阵列器件接收到被反射的回波信号并记录该回波信号；
S4.标记：将所述探头轴缓慢插入待测孔内，当回波信号产生第一次阶跃性变化时，对探头轴的表面做第一次标记；继续将所述探头轴缓慢插入待测孔内，当回波信号产生第二次阶跃性变化时，对探头轴的表面做第二次标记，然后探头轴离开待测孔；
S5.测量：测量探头轴表面的第一次标记和第二次标记之间的距离，所述距离即为待测孔的孔深。
优选的，所述操作步骤的S2中，通过发射交变电信号作用于换能器，换能器通过控制超声波发射阵列器件振动产生超声波。
优选的，所述操作步骤S4中，将探头轴缓慢的插入待测孔内，超声波发射阵列器件发射的超声波接触到钻孔内壁被反射，超声波接收阵列器件接收到被反射的回波信号，并将其传递到换能器，换能器将超声波信号转换成电信号传递到计算机控制器，电信号经过计算机控制器接收放大，并以数字化的形式显示于人机显示界面上。
优选的，所述操作步骤S4中，观察人机显示界面上的数字显示，待数字显示出现突变时即为回波信号产生的阶跃性变化，所述回波信号产生的阶跃性变化包括回波信号产生第一次阶跃性变化和回波信号产生第二次阶跃性变化。
本发明提供的一种孔深测量装置及其测量方法，利用通过不同介质反射的回波存在阶跃性幅度变化的原理，用于测量小孔的深度，测量精度较高，由于数字化操作，操作也比较简单。
附图说明
图1为本发明提出的一种孔深测量装置及其测量方法结构示意图；
图2为本发明提出的一种孔深测量装置及其测量方法原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，一种孔深测量装置及其测量方法，包括探头轴1，探头轴1的右端6固定(粘接)安装有超声波发射阵列器件2和超声波接收阵列器件3，探头轴1的左端固定安装有金属箍4，金属箍4是由不锈钢材料制成，超声波发射阵列器件2和超声波接收阵列器件3的内部引出差分双铰线5。在本发明的一个示例中，为了不破坏待测孔，探头轴1的右端6的尾部为向外凸起的穹顶。
探头轴1的外径小于待测孔的内径，探头轴1的长度大于待测孔的长度。在本发明的一个示例中，待测孔的内径为1.5mm到5mm，探头轴1的外径(最大外径)为1.0～1.5mm，探头轴1的长度为70～90mm，金属箍4的长度为15～25mm；在本发明的一个示例中，探头轴的外径(最大外径)为1.2mm，探头轴1的长度为80mm，金属箍4的长度为20mm。探头轴1可做成中空，超声波发射阵列器件2和超声波接收阵列器件3固定在探头轴1的中空内侧。探头轴1也可做成实心，超声波发射阵列器件2和超声波接收阵列器件3固定在探头轴1的外表面。
参照图2，差分双铰线5的一端固定连接有换能器，超声波发射阵列器件2内部引出的差分双铰线5连接换能器的输出端，超声波接收阵列器件3内部引出的差分双铰线5连接换能器的输入端，换能器的输出端通过导线连接人机显示界面的输入端，换能器和人机显示界面的输入端通过导线连接计算机控制器的输出端。
一种孔深测量方法，采用所述一种孔深测量装置，包括如下操作步骤：
S1、校准：使用超声测长仪的自较准功能做超声测长自较准；
S2、启动：通过计算机控制器控制换能器运行；在本发明的一个示例中，通过计算机控制器发射交变电信号作用于换能器，换能器通过控制超声波发射阵列器件2振动产生超声波。
S3、超声波信号接收：超声波发射阵列器件2发射的超声波接触到待测孔内壁被反射，超声波接收阵列器件3接收到被反射的回波信号并记录该回波信号；
将探头轴1缓慢的插入汽车零件的钻孔内，超声波发射阵列器件2发射的超声波接触到钻孔内壁被反射，超声波接收阵列器件3接收到被反射的超声波信号，并将其传递到换能器，换能器将超声波信号转换成电信号传递到计算机控制器，电信号经过计算机控制器接收放大，并以数字化的形式显示于人机显示界面上。
S4、标记：将所述探头轴缓慢插入待测孔内，当回波信号产生第一次阶跃性变化时，对探头轴的表面做第一次标记；继续将所述探头轴缓慢插入待测孔内，当回波信号产生第二次阶跃性变化时，对探头轴的表面做第二次标记，然后探头轴离开待测孔。在本发明的一个示例中，将探头轴缓慢的插入待测孔内，超声波发射阵列器件发射的超声波接触到钻孔内壁被反射，超声波接收阵列器件接收到被反射的回波信号，并将其传递到换能器，换能器将超声波信号转换成电信号传递到计算机控制器，电信号经过计算机控制器接收放大，并以数字化的形式显示于人机显示界面上。在本发明的一个示例中，观察人机显示界面上的数字显示，待数字显示出现突变时即为回波信号产生的阶跃性变化，所述回波信号产生的阶跃性变化包括回波信号产生第一次阶跃性变化和回波信号产生第二次阶跃性变化。
S5、测量：测量探头轴表面的第一次标记和第二次标记之间的距离，所述距离即为待测孔的孔深。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种孔深测量装置，其特征在于，包括探头轴(1)、超声波发射阵列器件(2)、超声波接收阵列器件(3)、金属箍(4)和差分双铰线(5)，所述超声波发射阵列器件(2)和超声波接收阵列器件(3)固定在探头轴(1)的右端(6)，所述金属箍(4)固定在探头轴(1)左端，所述差分双铰线的一端(5)分别从超声波发射阵列器件(2)和超声波接收阵列器件(3)引出，所述差分双铰线(5)的一端固定连接有换能器，所述换能器输出端通过导线连接人机显示界面的输入端，换能器和人机显示界面的输入端通过导线连接计算机控制器的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种孔深测量装置，其特征在于，所述探头轴(1)的右端(6)的尾部为向外凸起的穹顶。
3.根据权利要求1所述的一种孔深测量装置，其特征在于，所述探头轴(1)的外径为1.0～1.5mm，探头轴(1)的长度为70～90mm。
4.根据权利要求3所述的一种孔深测量装置，其特征在于，所述探头轴(1)的外径为1.2mm，探头轴(1)的长度为80mm。
5.根据权利要求1所述的一种孔深测量装置，其特征在于，所述金属箍(4)的长度为15～25mm。
6.根据权利要求5所述的一种孔深测量装置，其特征在于，所述金属箍(4)的长度为20mm。
7.根据权利要求1所述的一种孔深测量方法，其特征在于，采用所述孔深测量装置，包括如下操作步骤：
S1.校准：使用超声测长仪的自较准功能做超声测长自较准；
S2.启动：通过计算机控制器控制换能器运行；
S3.超声波信号接收：超声波发射阵列器件(2)发射的超声波接触到待测孔内壁被反射，超声波接收阵列器件(3)接收到被反射的回波信号并记录该回波信号；
S4.标记：将所述探头轴(1)缓慢插入待测孔内，当回波信号产生第一次阶跃性变化时，对探头轴(1)的表面做第一次标记；继续将所述探头轴(1)缓慢插入待测孔内，当回波信号产生第二次阶跃性变化时，对探头轴(1)的表面做第二次标记，然后探头轴(1)离开待测孔；
S5.测量：测量探头轴(1)表面的第一次标记和第二次标记之间的距离，所述距离即为待测孔的孔深。
8.根据权利要求7所述的一种孔深测量方法，其特征在于，所述操作步骤的S2中，通过发射交变电信号作用于换能器，换能器通过控制超声波发射阵列器件(2)振动产生超声波。
9.根据权利要求7所述的一种孔深测量方法，其特征在于，所述操作步骤S4中，将探头轴(1)缓慢的插入待测孔内，超声波发射阵列器件(2)发射的超声波接触到钻孔内壁被反射，超声波接收阵列器件(3)接收到被反射的回波信号，并将其传递到换能器，换能器将超声波信号转换成电信号传递到计算机控制器，电信号经过计算机控制器接收放大，并以数字化的形式显示于人机显示界面上。
10.根据权利要求9所述的一种孔深测量方法，其特征在于，所述操作步骤S4中，观察人机显示界面上的数字显示，待数字显示出现突变时即为回波信号产生的阶跃性变化，所述回波信号产生的阶跃性变化包括回波信号产生第一次阶跃性变化和回波信号产生第二次阶跃性变化。
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