CN112595408B - 动态共振传感装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动态共振传感装置，包括频率检测件，还包括壳体、弹性悬梁臂、步进电机、传动组件、频率检测头以及可拆卸连接件，壳体内形成封闭腔；弹性悬梁臂的一端固接于封闭腔的内壁上，另一端为自由端；传动组件包括一个抵接杆，抵接杆抵接弹性悬梁臂，步进电机驱动传动组件以使得抵接杆驱动弹性悬梁臂变形；频率检测头，其固定连接于弹性悬梁臂另一端的自由端上，频率检测件用于检测频率检测头的振动频率；可拆卸连接件，壳体通过可拆卸连接件连接于检测标的上。本发明实施例提供的动态共振传感装置，通过封闭腔实现对周边振动和噪音的物理隔离。通过步进电机和传动组件实现对悬臂梁变形幅度的控制，从而实现对其固有频率的调节。

Description

动态共振传感装置
技术领域
本发明涉及检测技术，具体涉及一种动态共振传感装置。
背景技术
公知的，机械结构在共振频率处具有过大的振幅，由此在高速振动时可能产生较大的危害，为了避免该问题，具有高速振动工作环境的诸多结构在研发制造阶段都有共振频率检测，如高速列车的底盘、电机、压缩机、飞行器、桥梁等等构造，投入使用前均需要进行共振频率的检测。
如申请公布号为CN108365706A，申请公布日为2018年8月3日，名称为《线性电机共振频率的检测方法及装置》的发明专利申请，其提供了一种线性电机共振频率的检测方法，其给电机的驱动信号加上多频噪声；控制所述电机在加上所述多频噪声后的驱动信号下振动，并检测所述电机振动时各频率对应的特征物理量；将检测到的最大的所述特征物理量，所对应的频率作为所述共振频率。又或者申请公布号为CN108562357A，申请公布日为2018年9月21日，名称为《一种自动检测固有频率的振机检测装置及其控制方法》的发明专利申请，其包括主控模块以及SPWM功率驱动模块，SPWM功率驱动模块分别与主控模块、待测的振机电性连接，主控模块能够输出各个频率的SPWM信号到SPWM功率驱动模块以控制振机振动；振动传感器用于检测振机的振动幅度；信号处理模块，分别与振动传感器、主控模块电性连接以对振动传感器检测的信号进行放大并模/数转换处理后输入到主控模块中。
现有技术中，频率的检测方式多种多样，如加速度幅值、位移幅值、阻抗幅值、电流幅值等等，但是由于共振几乎必然带来除被检测标的周边其它结构的振动，并且各类振动会带来较大的噪音，这些周边振动和噪音给检测带来了诸多的干扰，现有技术一般不能有效的过滤来这些干扰，也有少量检测装置通过智能算法来进行过滤，但是由于难以精确的区分是共振振动和噪音，部分振动和噪音甚至是叠加的，由此过滤效果不好，整体而言，现有技术难以针对周边振动和噪音提供有效的过滤方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种动态共振传感装置，以解决现有技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种动态共振传感装置，包括频率检测件，还包括：
壳体，其内形成封闭腔；
弹性悬梁臂，其一端固接于所述封闭腔的内壁上，另一端为自由端；
步进电机；
传动组件，其包括一个抵接杆，所述抵接杆抵接所述弹性悬梁臂，所述步进电机驱动所述传动组件以使得所述抵接杆驱动所述弹性悬梁臂变形。
频率检测头，其固定连接于所述弹性悬梁臂另一端的自由端上；
所述频率检测件用于检测所述频率检测头的振动频率；
可拆卸连接件，所述壳体通过所述可拆卸连接件连接于检测标的上。
上述的动态共振传感装置，还包括印制电路板，所述频率检测件设置于所述印制电路板上。
上述的动态共振传感装置，所述弹性悬梁臂为扁平状结构，所述抵接杆抵接所述扁平状结构的底面上。
上述的动态共振传感装置，所述抵接杆抵接所述弹性悬梁臂的自由端。
上述的动态共振传感装置，所述步进电机位于所述封闭腔的内部。
上述的动态共振传感装置，所述传动组件包括减速齿轮组、转盘以及第一杆，所述转盘同轴固定于所述减速齿轮组的输出齿轮上，所述抵接杆限位于一直线通道中，所述第一杆的一端转动连接于所述转盘的边缘部分，另一端转动连接于所述抵接杆上。
上述的动态共振传感装置，所述抵接杆上设置有块体，所述块体上设置有贯穿孔，所述弹性悬梁臂穿过所述贯穿孔。
上述的动态共振传感装置，所述弹性悬梁臂上设置有条状槽，所述抵接杆上设置有伸出部，所述抵接杆贯穿所述条状槽且所述伸出部驱动所述弹性悬梁臂变形。
上述的动态共振传感装置，所述壳体上设置有降噪层。
上述的动态共振传感装置，所述可拆卸连接件包括硬质连接部。
在上述技术方案中，本发明提供的动态共振传感装置，壳体通过可拆卸连接件连接于检测标的上，将检测标的的振动转化为壳体封闭腔内弹性悬梁臂的振动，通过封闭腔实现对周边振动和噪音的物理隔离。同时，通过步进电机和传动组件实现对悬臂梁变形幅度的控制，从而实现对其固有频率的调节，从而实现对不同检测标的的检测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的动态共振传感装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的动态共振传感装置的内部的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的可拆卸连接件的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的变形锁定机构的位于封闭腔内部部分的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的变形锁定机构的位于封闭腔外部部分的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的锁定轴的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的锁定筒的结构示意图。
附图标记说明：
1、频率检测件；2、壳体；3、封闭腔；4、弹性悬梁臂；5、步进电机；6、传动组件；6.1、抵接杆；6.11、齿条构造；7、频率检测头；8、可拆卸连接件；8.1、第一夹板；8.2、第二夹板；8.3、夹持空间；8.4、连接螺栓；8.41、第一螺纹段；8.42、第二螺纹段；8.5、螺母；8.6、压紧筒；9、检测标的；10、变形锁定机构；10.1、锁定齿轮；10.2、锁定轴；10.3、尖齿结构；10.4、锁定筒；10.41、锁定槽；10.42、翼板。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
如图1-7所示，本发明实施例提供的一种动态共振传感装置，包括频率检测件1，还包括壳体2、弹性悬梁臂4、步进电机5、传动组件6、频率检测头7以及可拆卸连接件8，壳体2内形成封闭腔3；弹性悬梁臂4的一端固接于所述封闭腔3的内壁上，另一端为自由端；传动组件6包括一个抵接杆6.1，所述抵接杆6.1抵接所述弹性悬梁臂4，所述步进电机5驱动所述传动组件6以使得所述抵接杆6.1驱动所述弹性悬梁臂4变形；频率检测头7，其固定连接于所述弹性悬梁臂4另一端的自由端上，所述频率检测件1用于检测所述频率检测头7的振动频率；可拆卸连接件8，所述壳体2通过所述可拆卸连接件8连接于检测标的9上。
具体的，壳体2包括外壳和内部骨架结构，其用于提供一个封闭腔3以隔离外界噪音和无关振动对频率检测件1的影响，频率检测件1为振动频率检测传感元件，其可以是现有，较为优选的，壳体2上设置有隔音层，壳体2上设置有可拆卸连接件8如螺接件、卡接件、插接件或者现有技术中其它的可拆卸连接结构，壳体2通过可拆卸连接件8连接到检测标的9上，检测标的9为待检测振动频率的目标物，如高速列车底盘上的各类构造，如此本实施例提供的动态共振传感装置与检测标的9同步振动，这样即可通过检测本实施例提供的动态共振传感装置自身的振动频率来实现对被检测标的9振动频率的检测。壳体2内设置有弹性悬梁臂4，弹性悬梁臂4的一端固接于封闭腔3的内壁上以跟随壳体2振动，另一端为自由端，弹性悬梁臂4具有一定的弹性，可以发生一定幅度的变形，本实施例同时配置步进电机5和传动组件6；步进电机5可以精确的控制输出的转动角度，步进电机5驱动传动组件6，而传动组件6驱动抵接杆6.1往复运动，传动组件6的动力输入端为轴，如齿轮的中心轴，接收步进电机5的输出轴的传动，传动组件6的输出端连接抵接杆6.1，驱动抵接杆6.1往复运动，如抵接杆6.1限位于一直线通道内，传动组件6的输出端为凸轮、连杆等，如此驱动抵接杆6.1在直线通道内往复移动，又或者抵接杆6.1为往复运动类结构，如滚珠丝杠，抵接杆6.1为丝杠，其自身即可往复运动，而抵接杆6.1的端部抵接弹性悬梁臂4，如此通过步进电机5的转动，依次通过传动组件6、抵接杆6.1可以控制弹性悬梁臂4受到的挤压力大小以及变形幅度，通过弹性悬梁臂4的变形以改变其固有频率，弹性悬梁臂4在不同的变形幅度不同的抵接力下的固有频率不同，从而实现对不同的共振频率的检测标的9检测。同时，弹性悬梁臂4另一端的自由端上设置有频率检测头7，频率检测头7为具体的被检测机构，针对不同的振动频率检测传感元件其为不同的结构，如检测数值为位移幅值，则检测的就是频率检测头7的位移，检测数值为加速度，则频率检测头7就是加速度检测的具体标的，而如果检测的电信号，则频率检测头7则可能就是电阻结构，振动频率检测为现有技术，本实施例不一一赘述各种振动频率检测技术的具体标的。
本发明实施例提供的动态共振传感装置，使用时，壳体2通过可拆卸连接件8较为紧密的连接到检测标的9上，此时，壳体2及其内部的弹性悬梁臂4跟对检测标的9同步振动，通过对弹性悬梁臂4上的频率检测头7进行振动频率检测即可获取检测标的9的振动频率。同时，通过步进电机5、传动组件6以及抵接杆6.1的依次传动可以调节弹性悬梁臂4的变形幅度，进而调整期固有频率，通过多次调节直至弹性悬梁臂4的固有频率接近乃至等于检测标的9的固有频率，对于每次调节，根据步进电机5的转动幅度以及传动组件6如齿轮组件的转动幅度即可计算出抵接杆6.1的运动幅度，此为现有技术，不赘述，此时再进行振动频率检测可以获取更好的检测效果。
本发明实施例提供的动态共振传感装置，壳体2通过可拆卸连接件8连接于检测标的9上，将检测标的9的振动转化为壳体2封闭腔3内弹性悬梁臂4的振动，通过封闭腔3实现对周边振动和噪音的物理隔离。同时，通过步进电机5和传动组件6实现对悬臂梁变形幅度的控制，从而实现对其固有频率的调节，从而实现对不同检测标的9的检测。
本发明提供的另一个实施例中，优选的，还包括印制电路板，所述频率检测件1设置于所述印制电路板上，此时频率检测件1优选为可以远程检测也即非接触式检测的传感机构，如摄像头检测振动的位移幅值。如此将频率检测件1及其附属的电路及电路控制板等集成到封闭腔的内部，结构更紧凑。
本发明提供的再一个实施例中，弹性悬梁臂4可以为杆状结构，其轴向截面为圆形、椭圆形或者多边形，此时，进一步的，所述抵接杆6.1上设置有块体，所述块体上设置有贯穿孔，所述弹性悬梁臂4穿过所述贯穿孔，也即抵接杆6.1通过块体实现对弹性悬梁臂4的驱动，使得弹性悬梁臂4始终在竖直方向上发生变形，而不会发生偏移，而且，通过贯穿孔仅仅的固定弹性悬梁臂4，使得其不会因为高频振动而向背离抵接杆6.1抵接的方向脱离抵接杆6.1。
本发明提供的再一个实施例中，优选的，所述弹性悬梁臂4为扁平状结构，所述抵接杆6.1抵接所述扁平状结构的底面上，进一步的，所述抵接杆6.1抵接所述弹性悬梁臂4的自由端，自由端的可以变形的幅度更大，如此也更加方便计算变形幅度。此时更进一步的，所述弹性悬梁臂4上设置有条状槽，所述抵接杆6.1上设置有伸出部，所述抵接杆6.1贯穿所述条状槽且所述伸出部驱动所述弹性悬梁臂4变形。抵接杆6.1贯穿所述条状槽实现抵接杆6.1与弹性悬梁臂4的限位，防止弹性悬梁臂4发生偏移，通过伸出部实现对弹性悬梁臂4的驱动。
本发明提供的再一个实施例中，如图4-7所示，进一步的，还包括变形锁定机构10，所述变形锁定机构10包括转动连接于所述封闭腔3内的锁定齿轮10.1，所述抵接杆6.1的侧边上设置有齿条构造6.11，所述齿条构造6.11与所述锁定齿轮10.1相啮合，同时，锁定齿轮10.1的中心轴贯穿所述壳体2，且所述中心轴位于所述壳体外侧的部分为锁定轴10.2，所述锁定轴10.2沿着周向布置有环状的尖齿结构10.3，还包括锁定筒10.4，锁定筒的内侧设置有锁定槽10.41，锁定筒滑动套接于锁定轴上，锁定槽与尖齿结构插接以锁定配合，壳体上设置有导向槽，锁定筒上设置有翼板，锁定筒通过翼板10.42滑动连接于导向槽，锁定筒10.4通过在导向槽的滑动以套接或脱离锁定轴，本实施例中，为了防止在高速振动中，由于振动导致抵接杆自行后退以改变弹性悬梁臂4的固有频率，在振动检测时，锁定筒10.4沿着轴向插入导向槽，此时锁定槽与尖齿结构10.3插接配合，锁定轴被固定，从而固定锁定齿轮10.1，锁定齿轮10.1通过齿条构造固定抵接杆，使得其无法后退，而当需要取得抵接杆6.4时，将锁定筒沿着轴向拉开以脱离锁定轴，此时锁定齿轮10.1和齿条构造之间可以自由转动。
本发明提供的再一个实施例中，进一步的，所述传动组件6包括减速齿轮组、转盘以及第一杆，步进电机5的输出轴同轴连接减速齿轮组的输入齿轮的中心轴，如此实现对减速齿轮组的驱动，而转盘同轴固定于所述减速齿轮组的输出齿轮上，如此跟随输出齿轮实现同步转动，所述抵接杆6.1限位于一直线通道中，所述第一杆的一端转动连接于所述转盘的边缘部分，另一端转动连接于所述抵接杆6.1上，如此当第一杆的一端跟随转盘转动时，第一杆即可在直线通道内往复移动。
本发明各实施例中，优选的，所述步进电机5位于所述封闭腔3的内部，如此将驱动机构以及传动组件6均位于壳体2内部，降低外界振动和噪音的负面影响。
本发明提供的再一个实施例中，进一步的，所述可拆卸连接件8包括硬质连接部，所述硬质连接部用于连接检测标的9，如此设置的作用在于，通过可拆卸连接件8与检测标的9硬性连接而不设置弹性或软质的缓冲结构，使得检测标的9的振动充分的传递到壳体2上，而不会发生减振现象。
如图3所示，更进一步的，所述可拆卸连接件8包括相对设置的第一夹板8.1和第二夹板8.2，所述第一夹板8.1固接于壳体2上，如第一夹板8.1和壳体2为一体式结构，第一夹板8.1和第二夹板8.2之间形成夹持空间8.3，第一夹板8.1和第二夹板8.2的两侧均通过螺纹组件相连接，第一夹板8.1和第二夹板8.2均设置有贯穿孔，螺栓组件包括一连接螺栓8.4，连接螺栓8.4贯穿量所述贯穿孔以连接第一夹板8.1和第二夹板8.2，同时，连接螺栓8.4的一端设置有第一螺纹段8.41和第二螺纹段8.42，第一螺纹段8.41和第二螺纹段8.42的螺纹方向反向设置，第一螺纹段8.41和第二螺纹段8.42各螺接有一螺母8.5，其中一个螺母8.5抵接于于所述第一夹板8.1上，两个螺母8.5之间抵接有有一压紧筒8.6，压紧筒8.6两端各抵接一个螺栓的端面上，较为优选的，压紧筒8.6的端部为台阶孔，螺母8.5位于台阶孔中，如此设置的作用在于，由于可拆卸连接件8通过第一夹板8.1和第二夹板8.2连接于检测标的9上，当检测标的9发生高频振动尤其是共振时，极易使得可拆卸连接件8可检测标的9间发生松脱，从而导致振动衰减，检测发生误差，而反向设置的第一螺纹段8.41和第二螺纹段8.42且通过压紧筒8.6抵接的两个螺母8.5使得无论检测标的9如何振动，两个螺母8.5相互限位，均无法发生松动。从而准确的将振动传递给壳体2。
本实施例中，连接螺栓8.4背离第一螺纹段8.41和第二螺纹段8.42的另一端可以配置上述相同的结构，也即第一夹板8.1和第二夹板8.2两侧的结构对称，也可以仅仅配置一个限位结构，如一个端帽，端帽抵接于第一夹板8.1的外壁上。
本实施例中，再进一步的，第一夹板和第二夹板上相对位置设置有弧形凹槽，两个弧形凹槽的弧度不同，如此更好的夹持不同外形和尺寸的检测标的。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种动态共振传感装置，包括频率检测件，其特征在于，还包括：
壳体，其内形成封闭腔；
弹性悬梁臂，其一端固接于所述封闭腔的内壁上，另一端为自由端；
步进电机；
传动组件，其包括一个抵接杆，所述抵接杆抵接所述弹性悬梁臂，所述步进电机驱动所述传动组件以使得所述抵接杆驱动所述弹性悬梁臂变形；
频率检测头，其固定连接于所述弹性悬梁臂另一端的自由端上；
所述频率检测件用于检测所述频率检测头的振动频率；
可拆卸连接件，所述壳体通过所述可拆卸连接件连接于检测标的上；
所述抵接杆上设置有块体，所述块体上设置有贯穿孔，所述弹性悬梁臂穿过所述贯穿孔。
2.根据权利要求1所述的动态共振传感装置，其特征在于，还包括印制电路板，所述频率检测件设置于所述印制电路板上。
3.根据权利要求1所述的动态共振传感装置，其特征在于，所述弹性悬梁臂为扁平状结构，所述抵接杆抵接所述扁平状结构的底面上。
4.根据权利要求1所述的动态共振传感装置，其特征在于，所述抵接杆抵接所述弹性悬梁臂的自由端。
5.根据权利要求1所述的动态共振传感装置，其特征在于，所述步进电机位于所述封闭腔的内部。
6.根据权利要求1所述的动态共振传感装置，其特征在于，所述传动组件包括减速齿轮组、转盘以及第一杆，所述转盘同轴固定于所述减速齿轮组的输出齿轮上，所述抵接杆限位于一直线通道中，所述第一杆的一端转动连接于所述转盘的边缘部分，另一端转动连接于所述抵接杆上。
7.根据权利要求1所述的动态共振传感装置，其特征在于，所述弹性悬梁臂上设置有条状槽，所述抵接杆上设置有伸出部，所述抵接杆贯穿所述条状槽且所述伸出部驱动所述弹性悬梁臂变形。
8.根据权利要求1所述的动态共振传感装置，其特征在于，所述壳体上设置有降噪层。
9.根据权利要求1所述的动态共振传感装置，其特征在于，所述可拆卸连接件包括硬质连接部，所述硬质连接部用于连接检测标的。
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