[發(fā)明專利]環(huán)形器件內(nèi)外徑測量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410621147.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN104390610B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊濤;永遠(yuǎn);陳輝;韓奎;謝小川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B17/00
• 分類號(hào): G01B17/00;G01B17/06
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙)51227
• 代理人: 李玉興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲波測量，尤其是涉及環(huán)形器件內(nèi)外徑測量裝置。

背景技術(shù)

目前，常用的非接觸式測量方法有超聲波、激光和紅外線，其中：

在激光測距中，當(dāng)激光傳感器工作時(shí)，先由激光發(fā)射單元對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標(biāo)反射后，激光向各方向散射，部分散射光返回到傳感器的接收器，接收頭可以接收到部分反射的信號(hào)，再被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上，由此產(chǎn)生光信號(hào)，通過測量光脈沖發(fā)射到返回的時(shí)間，即用往返時(shí)間乘以光速再除以二便能測定目標(biāo)距離。但是，激光傳感器必須及其精確地測定傳輸時(shí)間，而由于光速太快，往往會(huì)影響測量結(jié)果，另外，激光測距裝置的制作難度較大、成本高且存在安全問題。

在紅外線測距中，紅外傳感器利用紅外信號(hào)遇到不同距離的障礙物反射的強(qiáng)度不同的原理進(jìn)行障礙物遠(yuǎn)近的檢測。紅外傳感器具有一對(duì)二極管能夠發(fā)射和接收紅外信號(hào)，發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號(hào)，接收管接收這種頻率的紅外信號(hào)，當(dāng)紅外的檢測方向遇到障礙物時(shí)，紅外信號(hào)反射回來被接收管接收，經(jīng)過處理之后，就可以得到目標(biāo)距離。但是，紅外傳感器在測量過程中容易受到外界環(huán)境的影響，如灰塵、強(qiáng)光的干擾，從而導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確，并且紅外線測距的量程短、方向性差。

在超聲波測距中，超聲波對(duì)固體、液體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。實(shí)現(xiàn)這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。其的工作原理就是利用壓電效應(yīng)，當(dāng)傳感器發(fā)射超聲波時(shí)，脈沖信號(hào)激勵(lì)超聲波發(fā)射器向外發(fā)射超聲波。當(dāng)發(fā)射的超聲波碰到障礙物時(shí)，會(huì)被反射。當(dāng)反射的聲波被超聲波接收器接收到，停止計(jì)時(shí)。傳感器接收端將超聲波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送到單片機(jī)，根據(jù)發(fā)射與接收的時(shí)間差與超聲波的傳播速度來計(jì)算被測物體的距離。

超聲波具有頻率高、波長短、繞射小、方向性好并能夠?yàn)榉瓷渚€定向傳播等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)超聲波傳感器模塊能量消耗小有利于測距。其中，在中、小距離測量時(shí)，超聲波傳感器的分辨率、方向性都優(yōu)于紅外線測距，而且成本較低，安全性高，從成本及安全性方面考慮，超聲波測距傳感器優(yōu)于激光測距傳感器。由于超聲波的指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波可以用于距離的測量，與電磁的或光學(xué)的方法相比，它不受光線、被測對(duì)象顏色等影響。對(duì)于被測物處于黑暗、在灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力。因此，在液位測量、機(jī)械手控制、車輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識(shí)別等方面有廣泛應(yīng)用。特別是應(yīng)用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其中回波信號(hào)中包含的沿傳播方向上的信號(hào)很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準(zhǔn)確度也較其他方法高。而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號(hào)處理可靠等特點(diǎn)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，尚未有能夠精確地對(duì)環(huán)形器件內(nèi)外徑進(jìn)行測量的方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種環(huán)形器件內(nèi)外徑測量裝置，包括測量池和超聲探頭，待測量環(huán)形器件放置于測量池中；

其中，所述測量池包括供油閥、液位檢測單元、泄油閥和呈圓柱體狀的箱體，液位檢測單元設(shè)置于箱體內(nèi)的預(yù)設(shè)液位高度處，且液位檢測單元與供油閥相連，泄油閥設(shè)置于箱體的底部，油介質(zhì)通過供油閥流入箱體內(nèi)，當(dāng)液位檢測單元檢測到油介質(zhì)超過預(yù)設(shè)液位高度，控制供油閥關(guān)閉；

所述箱體在同一高度處的圓周上互為垂直的位置設(shè)置有一對(duì)探頭預(yù)留孔，從而形成單層探頭預(yù)留孔結(jié)構(gòu)；

所述超聲探頭放置于探頭預(yù)留孔處，用于對(duì)待測量環(huán)形器件進(jìn)行測量。

進(jìn)一步的，所述箱體在同一高度處的圓周上每間隔45度設(shè)置有一探頭預(yù)留孔，從而形成單層探頭預(yù)留孔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述箱體從底部到所述預(yù)設(shè)液位高度的不同高度處分別設(shè)置有單層探頭預(yù)留孔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，各個(gè)單層探頭預(yù)留孔結(jié)構(gòu)之間間隔相同高度。

進(jìn)一步的，所述液位檢測單元為浮球或距離傳感器。

本發(fā)明的有益效果是：通過將超聲探頭放置于測量池上的一對(duì)相互垂直的探頭預(yù)留孔中，在待測環(huán)形器件放置于測量池后，通過在測量池中添加油介質(zhì)，超聲探頭發(fā)出的超聲波在油介質(zhì)內(nèi)遇到障礙物形成回波，從而能夠?qū)Υ郎y環(huán)形器件的內(nèi)外徑進(jìn)行測定，具有較高的精確度，且測量裝置無需接觸待測量環(huán)形器件；