CN112698111B - 一种移动式三维电磁场测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种移动式三维电磁场测量装置，包括基座单元、三维移动组件以及传感单元，所述三维移动组件连接于所述基座单元的顶部，所述传感单元连接于所述三维移动组件上，所述三维移动组件带动所述传感单元分别沿X轴、Y轴或者Z轴方向移动。本申请能够快速准确的测量PCB电路板运行过程中的电磁场辐射的信息，为PCB电路板的元器件参数，布局、走线、过孔等设计提供实验数据；并且可以测量PCB电路板在空间XYZ三个方向的电磁场辐射信息，灵活、使用方便，结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，易于普及推广。
Description
技术领域
本发明涉及测量设备领域，具体而言，涉及一种移动式三维电磁场测量装置。
背景技术
电磁场特性是影响印刷电路板可靠性关键的一个因素。随着电子设备追求小型化、低功耗、高性能等目标，使得器件的密度越来越高，PCB的电源方案越来越复杂，工作频率越来越高，出现传输线增加、布线密度加大、参考平面多处分割等现象，使得PCB各种耦合作用大大增强，不仅对外构成干扰源，抵抗外界电磁干扰的性能也不能尽人意。因此，对正常工作且集成度高的PCB进行空间电磁场测量显得尤为重要。传统电磁场测量装置只能测量一个方向的电磁场辐射信息，设备结构较为复杂、测量的数据不够全面，不能实现对PCB电路板上空间任意一点的电磁场的测量、且检测方法繁琐。
发明内容
基于此，为了解决传统电磁场测量装置测量数据不够全面且结构复杂的问题，本发明提供了一种移动式三维电磁场测量装置，其具体技术方案如下：
一种移动式三维电磁场测量装置，包括基座单元、三维移动组件以及传感单元，所述三维移动组件连接于所述基座单元的顶部，所述传感单元连接于所述三维移动组件上，所述三维移动组件带动所述传感单元分别沿X轴、Y轴或者Z轴方向移动。
上述的一种移动式三维电磁场测量装置，能够快速准确的测量PCB电路板运行过程中的电磁场辐射的信息，为PCB电路板的元器件参数，布局、走线、过孔等设计提供实验数据；并且可以测量PCB电路板在空间XYZ三个方向的电磁场辐射信息，灵活、使用方便，结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，易于普及推广。
进一步地，所述三维移动组件包括X向移动机构、Y向移动机构、Z向移动机构以及传感单元，
所述X向移动机构连接于所述基座单元的顶部，
所述Z向移动机构活动连接于所述X向移动机构上，
所述Y向移动机构活动连接于所述Z向移动机构上，
所述传感单元活动连接于所述Y向移动机构上；
其中，
所述Y向移动机构带动所述传感单元在Y轴方向移动；
所述Z向移动机构带动所述Y向移动机构在Z轴方向移动；
所述X向移动机构带动所述Z向移动机构在X轴方向移动。
进一步地，所述X向移动机构包括X向滑道支撑单元以及两个X向丝杆传动单元，所述X向滑道支撑单元的两端分别与两个所述X向丝杆传动单元的同一端连接。
进一步地，所述Z向移动机构包括Z向滑道支撑单元以及两个Z向丝杆传动单元，所述Z向滑道支撑单元的两端分别与两个所述Z向丝杆传动单元的同一端连接，两个Z向丝杆传动单元的另一端分别与两个X向丝杆传动单元连接。
进一步地，所述Y向移动机构包括Y向丝杆传动单元，所述Y向丝杆传动单元的两端分别连接于两个所述Z向丝杆传动单元上。
进一步地，所述传感单元连接于所述Y向丝杆传动单元上。
进一步地，所述传感单元包括绝缘箱以及若干传感器，若干所述传感器连接于所述绝缘箱的外表面上。
进一步地，所述Y向丝杆传动单元包括Y轴轨道、传动端连接件、固定端连接件、Y轴滚珠丝杆副，所述Y轴轨道的两端分别与所述传动端连接件以及所述固定端连接件固定连接，所述Y轴滚珠丝杆副活动连接于所述Y轴轨道中，所述固定端连接件以及所述传动端连接件分别与所述Z向丝杆传动单元连接。
进一步地，所述Z向丝杆传动单元包括Z轴固定连接件、Z轴轨道以及Z轴滚珠丝杆副，所述Z轴轨道的底部通过所述Z轴固定连接件与所述X向丝杆传动单元连接，所述Z轴滚珠丝杆副活动连接于所述Z轴轨道中。
进一步地，所述X向丝杆传动单元包括X轴轨道以及X轴滚珠丝杆副，所述X轴轨道的一端与所述X向滑道支撑单元连接，所述X轴滚珠丝杆副活动连接于所述X轴轨道中。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的结构示意图；
图2是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的X向移动机构的结构示意图；
图3是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的X向丝杆传动单元的结构示意图；
图4是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的X轴滑动连接件的结构示意图；
图5是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的Z向移动机构的结构示意图；
图6是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的Z向丝杆传动单元的结构示意图；
图7是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的Z轴滑动连接件的结构示意图；
图8是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的Y向移动机构的结构示意图；
图9是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的Y轴滑动连接件的结构示意图；
图10是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的传感单元与Y向丝杆传动单元的装配结构示意图；
图11是本发明实施例之一中一种移动式三维电磁场测量装置的传感单元的结构示意图。
附图标记说明：
1、基座单元；2、X向丝杆传动单元；3、Z向丝杆传动单元；4、Y向丝杆传动单元；5、传感单元；6、Z向滑道支撑单元；7、X向滑道支撑单元；21、X轴轨道；22、X轴固定连接件；23、X轴步进电机；24、X轴丝杆联轴器；25、X轴丝杆；26、X轴滑动连接件；27、X轴滚珠螺母；28、第一固定螺钉；29、X轴丝杆轴承；31、Z轴固定连接件；32、Z轴轨道；33、Z轴丝杆；34、Z轴滚珠螺母；35、第二固定螺钉；36、Z轴滑动连接件；37、Z轴螺栓；38、Z轴丝杆轴承；39、Z轴步进电机；41、Y轴轨道；42、传动端连接件；43、Y轴螺栓；44、丝杆锥齿轮；45、电机锥齿轮；46、Y轴步进电机；47、Y轴丝杆；48、Y轴滑动连接件；49、Y轴滚珠螺母,410、第三固定螺钉,411、固定端连接件,412、Y轴丝杆轴承；51、绝缘箱；52、传感器。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
如图1-11所示，本发明一实施例中的一种移动式三维电磁场测量装置
一种移动式三维电磁场测量装置，包括基座单元1、三维移动组件以及传感单元5，所述三维移动组件连接于所述基座单元1的顶部，所述传感单元5连接于所述三维移动组件上，所述三维移动组件带动所述传感单元5分别沿X轴、Y轴或者Z轴方向移动。
需要说明的是，X轴、Y轴或者Z轴为现有技术常用的XYZ坐标系的相互垂直的三个坐标轴，在此不再赘述。
上述的一种移动式三维电磁场测量装置，能够快速准确的测量PCB电路板运行过程中的电磁场辐射的信息，为PCB电路板的元器件参数，布局、走线、过孔等设计提供实验数据；并且可以测量PCB电路板在空间XYZ三个方向的电磁场辐射信息，灵活、使用方便，结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，易于普及推广。
在其中一个实施例中，所述三维移动组件包括X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构，
所述X向移动机构连接于所述基座单元1的顶部，
所述Z向移动机构活动连接于所述X向移动机构上，
所述Y向移动机构活动连接于所述Z向移动机构上，
所述传感单元5活动连接于所述Y向移动机构上；
其中，
所述Y向移动机构带动所述传感单元5在Y轴方向移动；
所述Z向移动机构带动所述Y向移动机构在Z轴方向移动；
所述X向移动机构带动所述Z向移动机构在X轴方向移动。
在其中一个实施例中，所述X向移动机构包括X向滑道支撑单元7以及两个X向丝杆传动单元2，所述X向滑道支撑单元7的两端分别与两个所述X向丝杆传动单元2的同一端连接。所述X向滑道支撑单元7用于保证两个X向丝杆传动单元2的平行度从而确保X轴方向上的平稳精确。
在其中一个实施例中，所述X向丝杆传动单元2包括X轴轨道21以及X轴滚珠丝杆副，所述X轴轨道21的一端与所述X向滑道支撑单元7连接，所述X轴滚珠丝杆副活动连接于所述X轴轨道21中。
具体的，所述X轴滚珠丝杆副包括X轴丝杆25、X轴滑动连接件26、X轴滚珠螺母27以及第一固定螺钉28，所述X轴滚珠螺母27通过所述第一固定螺钉28固定连接于所述X轴滑动连接件26上，所述X轴滚珠螺母27与所述X轴丝杆25活动连接；
所述X向丝杆传动单元2还包括X轴丝杆轴承26、X轴固定连接件22、X轴步进电机23以及X轴丝杆联轴器24，所述X轴固定连接件22通过X轴螺栓固定连接于所述X轴轨道21的另一端，所述X轴步进电机23连接于所述X轴固定连接件22上并通过所述X轴丝杆联轴器24与所述X轴丝杆25连接，所述X轴丝杆25的光滑部分通过所述X轴丝杆轴承26与所述X轴轨道21转动连接。上述设计通过所述X轴步进电机23带动所述丝杆转动从而带动所述X轴滑动连接件26沿X轴方向来回移动。
在其中一个实施例中，所述Z向移动机构包括Z向滑道支撑单元6以及两个Z向丝杆传动单元3，所述Z向滑道支撑单元6的两端分别与两个所述Z向丝杆传动单元3的同一端连接，所述Z向丝杆传动单元3的另一端与X向丝杆传动单元2连接。具体的，所述Z向移动机构为龙门架结构，所述Z向滑道支撑单元6为龙门架结构的横梁，两个Z向丝杆传动单元3为龙门架结构的两个立柱。
在其中一个实施例中，所述Z向丝杆传动单元3包括Z轴固定连接件31、Z轴轨道32以及Z轴滚珠丝杆副，所述Z轴轨道32的底部通过所述Z轴固定连接件31与所述X向丝杆传动单元2连接，所述Z轴滚珠丝杆副活动连接于所述Z轴轨道32中。
具体的，所述Z轴轨道32的底部通过Z轴螺栓37与所述Z轴固定连接件31固定连接，所述Z轴固定连接件31与所述X轴滑动连接件26固定连接，所述Z轴轨道32的顶部与所述Z向滑道支撑单元6固定连接；
所述Z轴滚珠丝杆副包括Z轴丝杆轴承38、Z轴丝杆33、Z轴滑动连接件36、Z轴滚珠螺母34以及第二固定螺钉35，所述Z轴滚珠螺母34通过所述第二固定螺钉35固定连接于所述Z轴滑动连接件36上，所述Z轴滚珠螺母34与所述Z轴丝杆33活动连接，所述Z轴丝杆33的光滑部分通过所述Z轴丝杆轴承38与所述Z轴轨道32转动连接；
所述Z向丝杆传动单元3还包括Z轴步进电机39以及Z轴丝杆联轴器，所述Z轴步进电机39连接于所述Z向滑道支撑单元6上并通过所述Z轴丝杆联轴器与所述Z轴丝杆33连接。上述设计通过所述Z轴步进电机39带动所述丝杆转动从而带动所述Z轴滑动连接件36沿Z轴方向来回移动。
在其中一个实施例中，所述Y向移动机构包括Y向丝杆传动单元4，所述Y向丝杆传动单元4的两端分别连接于两个所述Z向丝杆传动单元3上。
在其中一个实施例中，所述Y向丝杆传动单元4包括Y轴轨道41、传动端连接件42、固定端连接件411、Y轴滚珠丝杆副，所述Y轴轨道41的两端分别与所述传动端连接件42以及所述固定端连接件411固定连接，所述Y轴滚珠丝杆副活动连接于所述Y轴轨道41中，所述固定端连接件411以及所述传动端连接件42分别与所述Z向丝杆传动单元3连接。所述固定端连接件411以及所述传动端连接件42分别通过Y轴螺栓43与所述Y轴轨道41的两端固定连接。
具体的，所述固定端连接件以及所述传动端连接件42分别与两个所述Z轴滑动连接件36固定连接；
所述Y轴滚珠丝杆副包括Y轴丝杆轴承412、Y轴丝杆47、Y轴滑动连接件48、Y轴滚珠螺母49以及第三固定螺钉410，所述Y轴滚珠螺母49通过所述第二固定螺钉35固定连接于所述Y轴滑动连接件48上，所述Y轴滚珠螺49母与所述Y轴丝杆47活动连接，所述Y轴丝杆47的光滑部分通过所述Y轴丝杆轴承412与所述Y轴轨道41转动连接；
所述Y向丝杆传动单元4还包括Y轴步进电机46、电机锥齿轮45以及丝杆锥齿轮44，所述Y轴步进电机46连接于所述传动端连接件42的一侧，所述Y轴步进电机46的电机轴伸入所述传动端连接件42的部分与所述电机锥齿轮45连接，所述Y轴丝杆47伸入所述传动端连接件42的部分与所述丝杆锥齿轮44连接，所述电机锥齿轮45以及所述丝杆锥齿轮44啮合连接。上述设计通过所述Y轴步进电机46带动所述丝杆转动从而带动所述Y轴滑动连接件48沿Y轴方向来回移动。
在其中一个实施例中，所述传感单元5连接于所述Y向丝杆传动单元4上。
在其中一个实施例中，所述传感单元5包括绝缘箱51以及若干传感器52，若干所述传感器52连接于所述绝缘箱51的外表面上。具体的，所述绝缘箱51固定连接于所述Y轴滑动连接件48上。
在其中一个实施例中，所述绝缘箱51中空，且内部设置有两组支撑结构以及两组调温阵列，两组所述调温阵列分别设置于两组所述支撑结构上，两组所述支撑结构连接于所述绝缘箱51的位于所述Y轴轴向上的两内壁上，所述绝缘箱51内装有水，所述调温阵列由半导体制冷片组成，所述半导体制冷片包括制冷面和制热面，所述的调温阵列中的半导体制冷片以均匀间隔分布，穿透安装在支撑结构上；所述调温阵列中相邻半导体制冷片的制冷面和制热面交错分布，制热面和制冷面均直接与水接触；所述的调温阵列中首尾两端的半导体制冷片的面朝向相反，即首端半导体制冷片制冷面朝上时，尾端的半导体制冷片制热面朝上；首端半导体制冷片制热面朝上时，尾端的半导体制冷片制冷面朝上；
当传感单元5发生横摇运动时，绝缘箱51一侧的调温阵列中的制热面朝上的半导体制冷片工作，而绝缘箱51另一侧的调温阵列中的制冷面朝上的半导体制冷片工作，使绝缘箱51的调温阵列上方的流体密度低，产生向上的压力差，而绝缘箱51另一侧的减摇装置上方的流体密度大，产生向下的压力差，这两个压力差共同形成的力矩构成了减轻惯性运动的阻尼力矩，如需要产生相反方向的阻尼力矩，则使安装方向相反的半导体制冷片工作，即绝缘箱51一侧的调温阵列开启制冷面朝上的半导体制冷片，而绝缘箱51另一侧开启制热面朝上的半导体制冷片。
通过以上设计来缓冲传感单元5在移动中的惯性，从而获得更精确的数据。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种移动式三维电磁场测量装置，其特征在于，包括基座单元、三维移动组件以及传感单元，所述三维移动组件连接于所述基座单元的顶部，所述传感单元连接于所述三维移动组件上，所述三维移动组件带动所述传感单元分别沿X轴、Y轴或者Z轴方向移动；
所述三维移动组件包括X向移动机构、Y向移动机构、Z向移动机构以及传感单元，
所述X向移动机构连接于所述基座单元的顶部，
所述Z向移动机构活动连接于所述X向移动机构上，
所述Y向移动机构活动连接于所述Z向移动机构上，
所述传感单元活动连接于所述Y向移动机构上；
其中，
所述Y向移动机构带动所述传感单元在Y轴方向移动；
所述Z向移动机构带动所述Y向移动机构在Z轴方向移动；
所述X向移动机构带动所述Z向移动机构在X轴方向移动；
所述X向移动机构包括X向滑道支撑单元以及两个X向丝杆传动单元，所述X向滑道支撑单元的两端分别与两个所述X向丝杆传动单元的同一端连接；
所述Z向移动机构包括Z向滑道支撑单元以及两个Z向丝杆传动单元，所述Z向滑道支撑单元的两端分别与两个所述Z向丝杆传动单元的同一端连接，两个Z向丝杆传动单元的另一端分别与两个X向丝杆传动单元连接；
所述Y向移动机构包括Y向丝杆传动单元，所述Y向丝杆传动单元的两端分别连接于两个所述Z向丝杆传动单元上；
所述传感单元连接于所述Y向丝杆传动单元上；
所述传感单元包括绝缘箱以及若干传感器，若干所述传感器连接于所述绝缘箱的外表面上；
所述Y向丝杆传动单元包括Y轴轨道、传动端连接件、固定端连接件、Y轴滚珠丝杆副，所述Y轴轨道的两端分别与所述传动端连接件以及所述固定端连接件固定连接，所述Y轴滚珠丝杆副活动连接于所述Y轴轨道中，所述固定端连接件以及所述传动端连接件分别与所述Z向丝杆传动单元连接；
所述Z向丝杆传动单元包括Z轴固定连接件、Z轴轨道以及Z轴滚珠丝杆副，所述Z轴轨道的底部通过所述Z轴固定连接件与所述X向丝杆传动单元连接，所述Z轴滚珠丝杆副活动连接于所述Z轴轨道中；
所述X向丝杆传动单元包括X轴轨道以及X轴滚珠丝杆副，所述X轴轨道的一端与所述X向滑道支撑单元连接，所述X轴滚珠丝杆副活动连接于所述X轴轨道中；
所述传感单元包括绝缘箱以及若干传感器，若干所述传感器连接于所述绝缘箱的外表面上，所述绝缘箱具有多个表面，且多个所述表面上均设置有所述传感器，具体的，所述绝缘箱固定连接于所述Y轴滑动连接件上，位于所述Y轴轨道的底部；
所述绝缘箱中空，且内部设置有两组支撑结构以及两组调温阵列，两组所述调温阵列分别设置于两组所述支撑结构上，两组所述支撑结构连接于所述绝缘箱的位于所述Y轴轴向上的两内壁上，所述绝缘箱内装有水，所述调温阵列由半导体制冷片组成，所述半导体制冷片包括制冷面和制热面，所述的调温阵列中的半导体制冷片以均匀间隔分布，穿透安装在支撑结构上；所述调温阵列中相邻半导体制冷片的制冷面和制热面交错分布，制热面和制冷面均直接与水接触；所述的调温阵列中首尾两端的半导体制冷片的面朝向相反，即首端半导体制冷片制冷面朝上时，尾端的半导体制冷片制热面朝上；首端半导体制冷片制热面朝上时，尾端的半导体制冷片制冷面朝上；
当传感单元发生横摇运动时，绝缘箱一侧的调温阵列中的制热面朝上的半导体制冷片工作，而绝缘箱另一侧的调温阵列中的制冷面朝上的半导体制冷片工作，使绝缘箱的调温阵列上方的流体密度低，产生向上的压力差，而绝缘箱另一侧的减摇装置上方的流体密度大，产生向下的压力差，这两个压力差共同形成的力矩构成了减轻惯性运动的阻尼力矩，当需要产生相反方向的阻尼力矩时，则使安装方向相反的半导体制冷片工作，即绝缘箱一侧的调温阵列开启制冷面朝上的半导体制冷片，而绝缘箱另一侧开启制热面朝上的半导体制冷片。
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