CN111504442A - 一种音叉开关探头结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种音叉开关探头结构，包括压紧螺母、安装管、超磁致伸缩圆柱、变压器和音叉叉体，所述变压器固定在压紧螺母的底部，变压器的外周绕接驱动信号线圈和接收信号线圈，所述驱动信号线圈和接收信号线圈的引出线均通过压紧螺母侧面的开槽引出到压紧螺母的上部；所述超磁致伸缩圆柱安装在变压器中心的通孔中，所述压紧螺母与安装管的内侧连接，所述安装管的底部与音叉叉体固定连接。本发明采用的超磁致伸缩材料制成的圆柱强度高，在压紧圆柱时，不会将其压碎；且在高低温状态下，超磁致伸缩材料受到影响小，仍可以正常工作；本发明的音叉开关探头结构可以解现有技术中提到的问题，并且提高产品性能。

Description

一种音叉开关探头结构
技术领域
本发明属于音叉振动传感器技术领域，尤其是涉及一种音叉开关探头结构。
背景技术
音叉振动原理是以共振理论为基础，系统受外界激励，作强迫振动时，若外界激励的频率接近于系统频率时，强迫振动的振幅可以达到非常大的值，这种现象叫共振。
在现在的音叉传感器结构中，通常是使用压电陶瓷作为传感器，将压电陶瓷的电能转化为机械能，也就是通过对压电陶瓷进行通电，使其发生形变，从而驱动音叉振动。但是压电陶瓷具有较大的局限性：
首先该结构是通过压紧压电陶瓷起作用，这样就会造成压电陶瓷易压碎，从而导致安装后音叉不能正常工作；或是对运输条件要求高，提高运输成本。
其次是在超高低温的状态下，压电陶瓷的性能会大打折扣。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种音叉开关探头结构，以解现有技术中提到的问题，并且提高产品性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种音叉开关探头结构，包括压紧螺母、安装管、超磁致伸缩圆柱、变压器和音叉叉体，所述变压器固定在压紧螺母的底部，变压器的外周绕接驱动信号线圈和接收信号线圈，所述驱动信号线圈和接收信号线圈的引出线均通过压紧螺母侧面的开槽引出到压紧螺母的上部；所述超磁致伸缩圆柱安装在变压器中心的通孔中，所述压紧螺母与安装管的内侧连接，所述安装管的底部与音叉叉体固定连接。
进一步的，对所述变压器的驱动频率进行调整的信号调整电路包括接收信号线圈、多级滤波电路、驱动电路和放大电路，所述接收信号线圈依次通过多级滤波电路、AD处理电路将信号输出到单片机，所述单片机连接输出电路，驱动信号线圈依次通过多级滤波电路、放大电路、驱动电路来驱动。
进一步的，所述安装管的中部内侧设有向轴心延伸的用于旋接压紧螺母的安装结构。
进一步的，所述变压器粘接在压紧螺母。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明采用的超磁致伸缩材料制成的圆柱强度高，在压紧圆柱时，不会将其压碎；且在高低温状态下，超磁致伸缩材料受到影响小，仍可以正常工作，极大的保证探头在超高低温环境中可以正常工作；本发明的音叉开关探头结构可以解现有技术中提到的问题，并且提高产品性能。
(2)本发明的结构简单，主要体现在引线方式上，即只需将引出线从压紧螺母侧面开槽中引出即可。
(3)本发明在超磁致伸缩材料的外围设有两组线圈，分别为接收信号线圈组、驱动信号线圈组，可以使得叉体稳定在其谐振频率附近振动，从而驱动叉翅持续震动。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的音叉开关探头结构的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的信号调整电路的原理框图；
图3为本发明实施例所述压紧螺母1的正面剖视图；
图4为本发明实施例所述压紧螺母1的俯视图；
图5为本发明实施例所述AD处理电路的电路图；
图6为本发明实施例所述多级滤波电路的电路图；
图7为本发明实施例所述放大电路的电路图；
图8为本发明实施例所述驱动电路的电路图。
附图标记说明：
序号1：压紧螺母；序号2：安装管；序号3：超磁致伸缩圆柱；序号4：变压器；序号5：叉体；序号6：线圈；序号7：驱动信号线圈引出线；序号 8：接收信号线圈引出线。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种音叉开关探头结构，如图1所示，包括压紧螺母1、安装管2、超磁致伸缩圆柱3、变压器4和音叉叉体5，
所述变压器4固定在压紧螺母1的底部，压紧螺母1的剖视图如图3所示，变压器4的外周绕接线圈6，所述线圈6包括驱动信号线圈和接收信号线圈，所述驱动信号线圈和接收信号线圈的引出线均通过压紧螺母1侧面的开槽引出到压紧螺母1的上部，如图4所示；所述超磁致伸缩圆柱3安装在变压器4中心的通孔中，所述压紧螺母1与安装管2的内侧连接，所述安装管2的底部与音叉叉体5固定连接。
如图2所示，对所述变压器4的驱动频率进行调整的信号调整电路包括接收信号线圈、多级滤波电路、驱动电路和放大电路，所述接收信号线圈依次通过滤波电路、AD处理电路将信号输出到单片机，所述单片机连接输出电路，驱动信号线圈依次通过多级滤波电路、放大电路、驱动电路来驱动。
具体的，如图5所示，所述AD处理电路包括第三运算放大器，第三运算放大器的型号为LM224D，第三运算放大器的正输入端通过电阻R51接5V 电压，同时通过电阻R52接地，还通过电阻R53接输出端，输出端连接所述单片机；所述第三运算放大器的负输入端通过电容C37连接滤波电路的输出端。
所述多级滤波电路如图6所示，包括第一运算放大器，第一运算放大器的型号为LM224D，第一运算放大器的正输入端通过电阻R69连接所述接收线圈信号，第一运算放大器的正输入端通过电阻R56同时连接基准信号 Ref25V、电阻R58的一端、电阻R57的一端，电阻R58的另一端同时连接第一运算放大器的负输入端、电阻R36的一端、电阻R57的另一端，电阻R36 的另一端连接第一运算放大器的输出端；
所述放大电路包括第二运算放大器，如图7所示，其型号为LM224D，第二运算放大器的正输入端连接基准信号Ref25V，第二运算放大器的负输入端通过电阻R40连接滤波电路的输出端，同时通过电阻R39连接输出端，第二运算放大器的输出端连接所述驱动电路的输入端。
所述驱动电路包括自激电路，也就是谐振电路，如图8所述，包括第三三极管，所述第三三极管的基极通过电阻R42连接所述放大电路，同时通过电阻R41接地；第三三极管的的发射极通过电阻R44接地，集电极通过电阻 R43连接60V电压，集电极通过电阻R45输出驱动信号给驱动信号线圈组。
所述安装管2的中部内侧设有向轴心延伸的用于旋接压紧螺母1的安装结构。
所述变压器4粘接在压紧螺母1。
本发明音叉开关探头的工作过程如下：
本方案是利用了超磁致伸缩材料的特性，在常温下，由于磁化状态的改变，其长度、体积会发生较大变化；利用此种特性，在变压器中心装入由超磁致伸缩材料制成的圆柱。
探头结构采用了两组线圈，通电后，由于变压器的驱动信号线圈的作用，由超磁致伸缩材料制成的圆柱磁化状态发生改变，从而使其长度发生改变。此时会对音叉叉体部分产生一个向下的压力，从而使叉翅向外扩，下一步叉翅回复正常状态；叉翅回复到之前的状态时，会对由超磁致伸缩材料制成的圆柱产生一个挤压力，引起超磁致伸缩圆柱形状发生改变，这种改变通过变压器的接收信号线圈将信号导出。通过如图2的信号调整电路对变压器4的驱动频率进行调整，使得音叉叉体5稳定在其谐振频率附近振动，从而驱动叉翅进行持续振动。本申请采用变压器结合磁致伸缩元件构成的振动传感器是有反馈机制的，能使叉体在其谐振频率附近振动；而且耐高低温；精度比较高。
本发明音叉开关探头的安装过程如下：
1、将安装管2和音叉叉体5进行焊接；
2、将变压器4通过涂胶粘在压紧螺母1上；
3、将驱动信号线圈和接收信号线圈绕接在变压器4上，通过压紧螺母 1的两侧开槽引出驱动信号线圈引出线7和接收信号线圈引出线8的引出线；
4、将超磁致伸缩圆柱3安装在变压器4的内孔中；
5、将安装好的变压器4拧紧在安装管2上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种音叉开关探头结构，其特征在于：包括压紧螺母(1)、安装管(2)、超磁致伸缩圆柱(3)、变压器(4)和音叉叉体(5)，
所述变压器(4)固定在压紧螺母(1)的底部，变压器(4)的外周绕接驱动信号线圈和接收信号线圈，所述驱动信号线圈和接收信号线圈的引出线均通过压紧螺母(1)侧面的开槽引出到压紧螺母(1)的上部；所述超磁致伸缩圆柱(3)安装在变压器(4)中心的通孔中，所述压紧螺母(1)与安装管(2)的内侧连接，所述安装管(2)的底部与音叉叉体(5)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种音叉开关探头结构，其特征在于：对所述变压器(4)的驱动频率进行调整的信号调整电路包括接收信号线圈、多级滤波电路、驱动电路和放大电路，所述接收信号线圈依次通过多级滤波电路、AD处理电路将信号输出到单片机，所述单片机连接输出电路，驱动信号线圈依次通过多级滤波电路、放大电路、驱动电路来驱动。
3.根据权利要求1所述的一种音叉开关探头结构，其特征在于：所述安装管(2)的中部内侧设有向轴心延伸的用于旋接压紧螺母(1)的安装结构。
4.根据权利要求1所述的一种音叉开关探头结构，其特征在于：所述变压器(4)粘接在压紧螺母(1)。
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