CN204065378U - 腔内二维分布测量装置 - Google Patents
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Abstract
腔内二维分布测量装置，包括滑轨部件和位于滑轨部件中部的限位块，限位块两侧的滑轨部件上分别设置有一个滑块，还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆具有一公共端，且第一连杆和第二连杆可绕公共端旋转；所述第一连杆和第二连杆的另一自由端分别通过转轴连接所述滑块，所述公共端端部还设置有与公共端部固定连接的第一分枝，所述第一分枝末梢设置有测量传感器；第一分枝轴线平行于由滑轨部件、第一连杆、第二连杆三者轴线所确定的平面，第一分枝走向靠近滑轨部件，第一分枝与第二连杆的夹角设置为20-60度。本实用新型可在仅有较小开孔的设备内部进行二维测量，利用分枝结构缩小了不确定度，测量控制精度高，装置紧凑，成本低廉。
Description
技术领域
本实用新型属于测量技术领域，涉及二维空间的分布测量，具体涉及一种腔内二维分布测量装置。
背景技术
在一些特定的应用场合，需要在空腔外部，通过空腔容器壁开口上的一些运动执行机构（例如电机），通过传动机构，对腔内的物体的位置进行调节。例如在回旋加速器制造调试过程中，需要测量回旋加速器磁铁内部磁场沿空间的分布，这需要通过一些安装于磁铁外部的电机，带动处于磁铁外壁上的轴旋转，进而通过传动机构，带动磁铁内部的霍尔探头到达不同的位置，对不同位置的磁场进行测量。
图1示出了一种公知的可以进行三维分布测量的装置。如图1所示，该装置通过电机驱动置于测量臂上的传感器沿三个方向运动。该装置用于对空腔内的物体进行三维位置调节时，空腔壁上的开口尺寸需要大于传感器位置的横向调节范围；而且这种单悬臂梁式的测量臂，运动过程中的振动可导致传感器位置的不准确。
图2示出了一种公知的可以进行二维磁场分布测量的装置。如图2所示，驱动电机可以带动测量臂沿X、Y方向运动。该结构解决了单悬臂梁存在的振动导致传感器位置不准确的问题，但是空腔上所需的开口尺寸仍需要大于物体位置的横向调节范围。
在一些特定的应用场合，需要空腔内物体的位置调节范围较大，而空腔容器壁上的开口不能很大，因此公知的技术难以在腔外对腔内的传感器的位置进行多维度的电动调节。
实用新型内容
为克服现有的三维或二维测量装置测量不精确，不能对开口小的腔内空间进行分布式测量的技术缺陷，本实用新型公开了一种腔内二维分布测量装置。
本实用新型所述腔内二维分布测量装置，包括滑轨部件和位于滑轨部件中部的限位块，限位块两侧的滑轨部件上分别设置有一个滑块，还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆具有一公共端，且第一连杆和第二连杆可绕公共端旋转；
所述第一连杆和第二连杆的另一自由端分别通过转轴连接所述滑块，所述公共端端部还设置有与公共端部固定连接的第一分枝，所述第一分枝末梢设置有测量传感器；
所述第一分枝轴线平行于由滑轨部件、第一连杆、第二连杆三者轴线所确定的平面，所述第一分枝走向靠近滑轨部件，第一分枝与第二连杆的夹角设置为15-90度。
具体的，所述第一连杆和第二连杆通过转轴连接。
优选的，所述滑轨部件为丝杠。
进一步的，所述丝杠的两个自由端分别设置有侧板，侧板上安装有输出端与丝杠自由端连接的电机。
优选的，还包括与公共端部固定连接的第二分枝，所述第二分枝末梢设置有测量传感器，第二分支轴线平行于由滑轨部件、第一连杆、第二连杆三者轴线所确定的平面，且第二分枝与第一分枝分别位于第二连杆两侧。
进一步的，第二分枝与第一分枝相对第二连杆成轴对称分布。
优选的，还包括固定底板，所述滑轨部件安装在固定底板上。
具体的，其特征在于，所述测量传感器为磁性传感器
采用本实用新型所述的腔内二维分布测量装置，可以在仅有较小开孔的设备，例如回旋加速器磁铁内部进行二维精确测量，利用分枝结构缩小了不确定度，测量控制精度高，装置紧凑，成本低廉。
附图说明
图1为现有技术中一种测量三维分布的装置；
图2为现有技术中一种二维磁场分布测量的装置；
图3为本实用新型所述腔内二维分布测量装置的一种具体实施方式；
图中附图标记名称为：1-固定底板，2-电机，3-滑轨部件，4-限位块，5-滑块 ，6-第一连杆，7-第二连杆，8-第一分枝，9-第二分枝，10-侧板。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实用新型所述的腔内二维分布测量装置，包括滑轨部件3和位于滑轨部件中部的限位块，限位块两侧的滑轨部件上分别设置有一个滑块5，还包括第一连杆6和第二连杆7，所述第一连杆和第二连杆具有一公共端，且第一连杆和第二连杆可绕公共端旋转；
所述第一连杆和第二连杆的另一自由端分别通过转轴连接所述滑块，所述公共端端部还设置有与公共端部固定连接的第一分枝8，所述第一分枝末梢设置有测量传感器；
所述第一分枝轴线平行于由滑轨部件3、第一连杆6、第二连杆7三者轴线所确定的平面，所述第一分枝走向靠近滑轨部件，第一分枝与第二连杆的夹角设置为20-60度。
如图3所示，以限位块中心为坐标原点建立坐标系，X坐标方向为滑轨部件轴向，Y坐标方向垂直于X坐标，滑块可沿滑轨部件滑动，由于第一连杆和第二连杆与滑块转轴连接，随着两个滑块的位置变化，第一连杆和第二连杆的交点即公共端的位置可以在X、Y坐标不断调整，第一分枝与公共端固定连接，与第二连杆的角度不随公共端自身坐标变化而变化，测量传感器安装在第一分枝末梢部分。位于限位块两侧的两个滑块位置的改变，通过第一连杆和第二连杆传动到公共端，引起安装在第一分枝末梢的测量传感器坐标变化，实现测量传感器在(x，y)平面内的二维位置调节，第一分枝的设置，可以控制由于滑块位置的不确定度造成测量传感器的位置偏差在较小范围内。为方便整体安装，可以设置固定底板1，所述滑轨部件安装在固定底板上。
在第一连杆和第二连杆收缩处于一条直线上时，上述装置的轴向截面尺寸做到最小，可以通过小口径开口置入较密闭的腔内，此时所需要的开口通常为细长条形，条形长度由第一分枝的投影长度决定，厚度由连杆厚度决定。
具体的，所述第一连杆和第二连杆可以通过转轴连接。
所述滑轨部件可以为丝杠，通过旋转丝杠，实现精确调节滑块的X方向坐标位置。
进一步的，在作为滑轨部件的丝杠两个自由端设置侧板10，在侧板上安装伺服电机，电机2输出端与丝杠自由端连接，电机2输出轴旋转带动丝杠旋转，通过电机自动精确的控制丝杠的旋转转数，控制滑块的位置，从而控制测量传感器的位置。
在图3所示的具体实施方式中，以限位块4几何中心为坐标原点建立二维坐标系，两个滑块所在的位置分别为(-u,0)和(v,0)，第一连杆和第二连杆的长度相等且均为L，第一分枝长度为W，且与第二连杆角度为q。
通过平面几何分析可以得到，公共端所在位置的坐标为( ，)，则第一分枝的末梢部分的X、Y坐标位置分别为：
------①
------②
以回旋加速器为例，要求测量以回旋加速器几何中心为圆心，半径450mm范围内的二维磁场分布。可选取第一连杆和第二连杆长度L为570mm，第一分枝长度 W为120mm，第一分枝与第二连杆夹角q为30度，可实现测量传感器在XY二维平面的一二象限内的移动，此时测量传感器为磁性传感器。
对于以上具体参数，根据①、②式，在接近x轴（即y=0）处，可以得到在y=0处的误差传递公式：
对W=120毫米，L= 570毫米，q=30度，测量传感器位置的不确定度为两个滑块的位置不确定度的3.2倍，为确保得到较低的位置不确定度，角度q的范围应大于15度但小于90度。
通过伺服电机及选择精度较高的丝杠设计，可使得两个滑块的位置精度达到20μm以下，从而可实现第一分枝末梢的测量传感器位置控制精度达到0.1mm以下。
为实现XY平面三四象限的测量，可以设置第二分枝，第二分枝也与公共端部固定连接，所述第二分枝末梢设置有测量传感器，第二分支轴线平行于由滑轨部件、第一连杆、第二连杆三者轴线所确定的平面，且第二分枝与第一分枝分别位于第二连杆两侧，优选设置成相对第二连杆轴对称分布。
测量三四象限时，将公共端拉至低于X轴，从而实现测量传感器在三四象限内的移动。
在水平方向，根据①、②式计算实现所需的测量范围（即xd,yd的范围）对应的u,v范围；计算在开口处的y方向的范围，得到所需开孔的水平方向的尺寸；铅锤方向的尺寸，通过估算滑轨部件及分支滑轨的高度得到；
例如空腔腔壁半径700mm，要实现半径450mm范围内的磁场测量，则所需开孔为条形，水平方向宽度约300mm，而铅锤方向的高度取决于具体选择的部件厚度。
采用本实用新型所述的腔内二维分布测量装置，可以在仅有较小开孔的设备，例如回旋加速器磁铁内部进行二维精确测量，测量控制精度高，装置紧凑，成本低廉。
前文所述的为本实用新型的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型人的实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.腔内二维分布测量装置，其特征在于，包括滑轨部件（3）和位于滑轨部件中部的限位块（4），限位块两侧的滑轨部件上分别设置有一个滑块（5），还包括第一连杆（6）和第二连杆（7），所述第一连杆和第二连杆具有一公共端，且第一连杆和第二连杆可绕公共端旋转；
所述第一连杆和第二连杆的另一自由端分别通过转轴连接所述滑块，所述公共端端部还设置有与公共端部固定连接的第一分枝（8），所述第一分枝末梢设置有测量传感器；
所述第一分枝（8）轴线平行于由滑轨部件（3）、第一连杆（6）、第二连杆（7）三者轴线所确定的平面，所述第一分枝走向靠近滑轨部件，第一分枝与第二连杆的夹角设置为15-90度。
2. 如权利要求1所述的腔内二维分布测量装置，其特征在于，所述第一连杆（6）和第二连杆（7）通过转轴连接。
3. 如权利要求1所述的腔内二维分布测量装置，其特征在于，所述滑轨部件（3）为丝杠。
4. 如权利要求3所述的腔内二维分布测量装置，其特征在于，所述丝杠的两个自由端分别设置有侧板（10），侧板上安装有输出端与丝杠自由端连接的电机（2）。
5. 如权利要求1所述的腔内二维分布测量装置，其特征在于，还包括与公共端部固定连接的第二分枝（9），所述第二分枝末梢设置有测量传感器，第二分支（9）轴线平行于由滑轨部件（3）、第一连杆（6）、第二连杆（7）三者轴线所确定的平面，且第二分枝（9）与第一分枝（8）分别位于第二连杆（6）两侧。
6. 如权利要求5所述的腔内二维分布测量装置，其特征在于，第二分枝与第一分枝相对第二连杆成轴对称分布。
7. 如权利要求1所述的腔内二维分布测量装置，其特征在于，还包括固定底板（1），所述滑轨部件（3）安装在固定底板（1）上。
8. 如权利要求1所述的腔内二维分布测量装置，其特征在于，其特征在于，所述测量传感器为磁性传感器。
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|---|---|---|---|
| CN201420554799.4U CN204065378U (zh) | 2014-09-25 | 2014-09-25 | 腔内二维分布测量装置 |
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| CN204065378U true CN204065378U (zh) | 2014-12-31 |
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| CN (1) | CN204065378U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104215918A (zh) * | 2014-09-25 | 2014-12-17 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 腔内二维分布测量装置 |
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2014
- 2014-09-25 CN CN201420554799.4U patent/CN204065378U/zh not_active Expired - Lifetime
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