CN207585520U - 采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，包括高水压模拟装置和非接触式测量设备；高水压模拟装置包括压力设备、高压釜和压力工装；非接触式测量设备包括安装支架、电涡流传感器阵列、水密接插件和数据采集器；高水压模拟装置提供测试所需压力，基于电涡流传感器阵列的非接触式测量设备分四次对形变测量样机橡胶包覆层内部的换能器阵面不同受压情况下的位移量进行测量。本实用新型适用于前端包覆有耐压密封橡胶层的水下航行器内部换能器阵列在受压情况下阵面的形变量(即阵面位移量)的非接触式在线测量。满足对于该类水下航行器换能器阵面形变量随压力变化关系研究的实际需求。

Description

采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种耐压密封装配体内部零件位移量的精密测量装置，具体涉及一种采用电涡流传感器阵列对耐压密封装配体内部零件直线位移量进行非接触式测量装置，该实用新型属于位移精密测量技术领域。

背景技术

本实用新型的应用对象是一种水下航行器，其前端带有橡胶包覆层的耐压密封装配体，需要对其内部换能器阵列在受压情况下阵面的形变量(即阵面位移量)进行在线测量。

传统的位移量测量方法如机械法、声测法、光测法，可以直接测得物体表面或可见光表面的位移量，但对于密封装配体内部零件的位移量无法直接测取。近年来兴起的工业摄影测量方法，理论上可以测得装配体内部零件位移量，但对于耐压密封装配体，需要在线测量包覆在橡胶层内部的换能器阵面受压时位移量，压力由高压釜提供，将工业摄影测量设备固定于带压的高压釜内，从设计到安装难度大、可实现性差，且成本过高，不适于实际测量应用。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提出一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，采用电涡流传感器作为非接触的线性化计量工具，适用于前端包覆有耐压密封橡胶层的水下航行器内部换能器阵列在受压情况下阵面的形变量 (即阵面位移量)的在线测量。

本实用新型的技术方案为：

所述一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，其特征在于：包括高水压模拟装置和非接触式测量设备；

所述高水压模拟装置包括压力设备、高压釜和压力工装；所述压力工装为中空圆柱结构，一端为法兰盘结构，通过螺栓和密封圈与高压釜端面密封固定连接，压力工装另一端与形变测量样机密封固定连接；形变测量样机处于高压釜和压力工装组成的密封空间内；压力设备能够将高压釜和压力工装组成的密封空间内的水升压至形变测量样机测量所需压力；

所述非接触式测量设备包括安装支架、电涡流传感器阵列、水密接插件和数据采集器；所述安装支架为桶状结构，开口端为法兰盘形式，通过螺钉固定连接在压力工装法兰盘端的高压侧面；安装支架底面正对于形变测量样机换能器单元处开有安装电涡流传感器的若干通孔；电涡流传感器阵列安装在安装支架底面通孔内，且电涡流传感器中心与形变测量样机换能器单元中心一一对应；电涡流传感器阵列的信号线通过密封固定在压力工装上的水密接插件连接到数据采集器中。

进一步的优选方案，所述一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，其特征在于：压力工装另一端为楔环连接密封阳头端结构；楔环连接密封阳头端通过楔环、带销楔环和密封圈与形变测量样机密封固定连接。

进一步的优选方案，所述一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，其特征在于：安装支架底面安装电涡流传感器的通孔为螺纹通孔，通过控制电涡流传感器的旋入深度，使电涡流传感器阵列中各个电涡流传感器探头前端面处于同一平面内，与形变测量样机换能器阵列前端面保持固定间距。

进一步的优选方案，所述一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，其特征在于：水密接插件通过轴肩、螺母及密封圈密封固联于压力工装上。

有益效果

本实用新型适用于前端包覆有耐压密封橡胶层的水下航行器内部换能器阵列在受压情况下阵面的形变量(即阵面位移量)的非接触式在线测量。满足对于该类水下航行器换能器阵面形变量随压力变化关系研究的实际需求。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例结构示意图；

其中：压力设备1；高压釜2；压力工装3；形变测量样机4；非接触式测量设备 5；数据采集设备6；

图2是高水压模拟装置结构示意图；

其中：压力设备1；高压釜2；压力工装3；形变测量样机4；楔环7；带销的楔环8；第一O形密封圈9；第二O形密封圈10；螺栓、螺母组11；

图3是非接触式测量设备结构示意图。

其中：压力工装3；形变测量样机4；非接触式测量设备5；数据采集设备6；安装支架12；螺钉13；水密接插件14；第三O形密封圈15；螺母16。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外、术语“第一”、“第二”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。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

结合图1，一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，至少包括：压力设备1；高压釜2；压力工装3；形变测量样机4；非接触式测量设备5；数据采集设备6。压力设备1、高压釜2、压力工装3及形变测量样机4构成高水压模拟装置，通过启动压力设备1将压力容器2中的水升压至形变测量样机4试验所需压力，为形变测量样机4提供高水压测试环境；非接触式测量设备5与压力工装3固联，测得对应1/4换能器阵列13个换能器单元端面在不同压力下的位移量。通过改变非接触式测量设备5与压力工装3的径向连接位置，即将非接触式测量设备5旋转90°再次与压力工装3固联，可进行第二个1/4换能器阵列单元端面在不同压力下的位移量。采取同样的方法可测得第三、第四个1/4换能器阵列单元端面在不同压力下的位移量。这样既可实现对形变测量样机4的整个换能器单元端面不同压力下位移量的测量；数据采集设备6对所测得的所有数据进行采集和存储。

结合图2，所述的高水压模拟装置至少包括：压力设备1；高压釜2；压力工装3；形变测量样机4；楔环7；带销的楔环8；第一O形密封圈9；第二O形密封圈10；螺栓、螺母组11。压力设备1将高压釜2中的试验用水升压至试验所需压力(0～10MPa)；压力工装3和形变测量样机4之间通过楔环7和带销的楔环8进行紧固连接，通过第一O形密封圈9实现径向密封；压力工装3与高压釜2之间通过第二O形密封圈10及螺栓、螺母组11实现密封连接。将形变测量样机侧置于压力容器2试验用水中，装配后构成高水压模拟装置。

结合图3，所述的非接触式测量设备至少包括：安装支架12；非接触式测量设备 5；水密接插件14；数据采集器6。非接触式测量设备5采用电涡流传感器阵列(13 个)5，电涡流传感器是一种非接触的线性化计量工具，能够精确测量被测物体(必须是金属导体)与探头端面之间相对位移变化。其非接触、高线性度、高分辨率、体积小，易于多个集成安装组合测量。

安装支架12为电涡流传感器阵列5提供安装基准及连接接口，13个电涡流传感器分别螺接在安装支架12对应螺纹孔内，通过限定13个电涡流传感器的旋入深度，保证电涡流传感器探头前端面处于一个平面内，且与形变测量样机换能器阵列前端面保持一固定间距；安装支架12与压力工装3通过螺钉(8个)13固联在高压水侧，固联方向恰使电涡流传感器阵列与形变测量样机1/4换能器阵列相对应，每个电涡流传感器探头中心与形变测量样机相应换能器前端面中心一一对应，实现零压力和某一压力条件下1/4换能器阵面位置的精确测量，其差值即为所测换能器阵面的位移量；将安装支架12绕轴向旋转90°与压力工装3进行固联，使电涡流传感器阵列与形变测量样机第二个1/4换能器阵列相对应，进行位移测量。依此方法改变安装支架12与压力工装3的固联方向，可完成对形变测量样机第三、第四个1/4换能器阵列的位移测量，通过四次测量，可实现整个形变测量样机换能器阵列的位移测量；电涡流传感器的连接线缆通过水密接插件14引出高压水测试区，接入置于高压测试区外的数据采集器6，水密接插件14通过轴肩、螺母16及第三O形密封圈15密封固联于压力工装3上，数据采集器6将各电涡流传感器测得的位移量进行采集和存储。

本实施例的操作步骤为：

1、将形变测量样机通过楔环、带销的楔环以及O形密封圈密封固联于压力工装上；

2、将13个一组电涡流传感器分别装入安装支架底面13个螺纹孔内，组成电涡流传感器阵列；

3、将带有电涡流传感器的安装支架通过螺钉固联在压力工装上，与形变测量样机同侧，并保证电涡流传感器阵列与测量样机换能器阵列的1/4阵列相对应；(通过形变测量样机上的标线和安装支架上的刻线对齐来实现传感器阵列和换能器阵列对应关系)。

4、调节电涡流传感器在安装支架螺孔内的旋入深度，使电涡流传感器探头距待测换能器阵面距离在电涡流传感器量程范围内，并使13个电涡流传感器探头端面处于一个平面内且与对应换能器阵面距离相等；

5、将所有电涡流传感器的连接线缆通过水密接插件引出，水密接插件通过螺纹、螺母和O形密封圈密封连接在压力工装上；

6、将搭建完成的测量装置通过压力工装法兰及O形密封圈密封固联在高压釜上，形变测量样机端置入高压水侧；

7、将从水密接插件引出的电涡流传感器连接电缆与数据采集器连接；

8、开始测量，初始状态下高压釜中压力为零，此刻测得电涡流传感器阵列中每个电涡流传感器探头端面与形变测量样机内对应换能器单元阵面之间初始距离，计为 X₁₀；

9、高压釜升压至不大于10MPa的任一压力，测得该压力条件下，电涡流传感器阵列中每个电涡流传感器探头端面与形变测量样机内对应换能器单元阵面之间距离，依次计为X₁₀₁、X₁₀₂、X₁₀₃、......X₁₁₃；则在此压力下，形变测量样机1/4换能器阵列 13个换能器单元阵面的位移量分别为：X₁₀₁-X₁₀、X₁₀₂-X₁₀、X₁₀₃-X₁₀、......X₁₁₃-X₁₀；

10、高压釜泄压至零压力，拆下压力工装与高压釜连接螺钉，将测量装置移出高压釜。从压力工装上拆除带有电涡流传感器的安装支架，将带有电涡流传感器的安装支架沿轴向转动90°，再次与压力工装固联，使电涡流传感器阵列与形变测量样机第二个1/4换能器阵列相对应；

11、按照步骤8测得每个电涡流传感器探头端面与形变测量样机第二个1/4换能器阵列对应换能器单元阵面之间初始距离，计为X₂₀；按照步骤9测得形变测量样机第二个1/4换能器阵列13个换能器单元阵面的位移量分别为：X₂₀₁-X₂₀、X₂₀₂-X₂₀、 X₂₀₃-X₂₀、......X₂₁₃-X₂₀；

12、按照步骤10方法，使电涡流传感器阵列与形变测量样机第三个1/4换能器阵列相对应；

13、按照步骤8测得每个电涡流传感器探头端面与形变测量样机第三个1/4换能器阵列对应换能器单元阵面之间初始距离，计为X₃₀；按照步骤9测得形变测量样机第二个1/4换能器阵列13个换能器单元阵面的位移量分别为：X₃₀₁-X₃₀、X₃₀₂-X₃₀、 X₃₀₃-X₃₀、......X₃₁₃-X₃₀；

14、按照步骤10方法，使电涡流传感器阵列与形变测量样机第四个1/4换能器阵列相对应；

15、按照步骤8测得每个电涡流传感器探头端面与形变测量样机第四个1/4换能器阵列对应换能器单元阵面之间初始距离，计为X₄₀；按照步骤9测得形变测量样机第二个1/4换能器阵列13个换能器单元阵面的位移量分别为：X₄₀₁-X₄₀、X₄₀₂-X₄₀、X₄₀₃-X₄₀、......X₄₁₃-X₄₀；

16、形变测量样机整个换能器阵列在该压力下的位移量测量完毕。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，其特征在于：包括高水压模拟装置和非接触式测量设备；

所述高水压模拟装置包括压力设备、高压釜和压力工装；所述压力工装为中空圆柱结构，一端为法兰盘结构，通过螺栓和密封圈与高压釜端面密封固定连接，压力工装另一端与形变测量样机密封固定连接；形变测量样机处于高压釜和压力工装组成的密封空间内；压力设备能够将高压釜和压力工装组成的密封空间内的水升压至形变测量样机测量所需压力；

所述非接触式测量设备包括安装支架、电涡流传感器阵列、水密接插件和数据采集器；所述安装支架为桶状结构，开口端为法兰盘形式，通过螺钉固定连接在压力工装法兰盘端的高压侧面；安装支架底面正对于形变测量样机换能器单元处开有安装电涡流传感器的若干通孔；电涡流传感器阵列安装在安装支架底面通孔内，且电涡流传感器中心与形变测量样机换能器单元中心一一对应；电涡流传感器阵列的信号线通过密封固定在压力工装上的水密接插件连接到数据采集器中。

2.根据权利要求1所述一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，其特征在于：压力工装另一端为楔环连接密封阳头端结构；楔环连接密封阳头端通过楔环、带销楔环和密封圈与形变测量样机密封固定连接。

3.根据权利要求1所述一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，其特征在于：安装支架底面安装电涡流传感器的通孔为螺纹通孔，通过控制电涡流传感器的旋入深度，使电涡流传感器阵列中各个电涡流传感器探头前端面处于同一平面内，与形变测量样机换能器阵列前端面保持固定间距。

4.根据权利要求1所述一种采用电涡流传感器的耐压密封体内部零件位移测量装置，其特征在于：水密接插件通过轴肩、螺母及密封圈密封固联于压力工装上。