[發明專利]一種超聲波測量膜厚的標定裝置及其測定方法

有效

• 申請號: 201711286565.0
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107966120B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 梁鵬;郭峰;栗心明
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 張世功

1.一種超聲波測量膜厚的標定裝置，其特征在于方形板狀結構的上頂板的四角處分別豎直設置有用以起支撐作用的支撐腿，支撐腿的底端設置有可調支撐腳，用以通過調節可調支撐腳使上頂板保持水平，位于左側和右側的可調支撐腳之間連接有其固定作用的橫梁，所述上頂板的正下方設置有用以盛放油源的油槽，所述油槽為上端無蓋結構；小連接桿與上頂板通過螺紋連接，并且貫穿于上頂板中間的通孔并延伸至上頂板的上側面，所述小連接桿的下端設置有第一聯軸器，所述第一聯軸器的下端與豎直放置的大連接桿的上端連接，大連接桿的下端設置有松緊度夾緊塊，所述夾緊塊上夾持有超聲波探頭，夾緊塊上設置有用以調節夾持松緊度的松緊度調節螺栓，松緊度調節螺栓來取放和夾緊超聲波探頭，所述超聲波探頭發射超聲波信號，并接收左L形板橫板底面的超聲波反射信號，所述超聲波探頭與超聲波發射/接收儀連接，超聲波發射/接收儀通過示波器與PC機連接，用以將超聲波探頭采集到的信息通過超聲波發射/接收儀進行接收，并在示波器顯示出來，再通過PC機實時監測與計算；在上頂板的上側面中間處以小連接桿為圓心陣列式設置有角度調節螺栓，角度調節螺栓貫穿于上側面并且其尾端與第一聯軸器的上表面接觸，用以通過角度調節螺栓來微調第一聯軸器的俯仰角度；所述第一聯軸器的左右兩側分別設置有左連接板和右連接板，所述豎直放置的方形左連接板和右連接板的上端分別與上頂板的下表面連接，所述左連接板和右連接板的內側分別設置有左平移臺和右平移臺，左平移臺和右平移臺的內側分別設置有左L形板和右L形板，所述左平移臺和右平移臺分別與左L形板和右L形板的豎板連接，所述左L形板和右L形板的豎板的下端分別為水平放置并且向內側延伸的橫板，所述左L形板和右L形板的橫板位于超聲波探頭的下側，所述左平移臺和右平移臺用以分別調節左L形板和右L形板的橫板之間的相對位置關系，以及調節左L形板和右L形板與油源的相對位置關系；超聲波測量膜厚的標定裝置中的右L形板、右平移臺、右連接板能夠替換為橢圓柱體、下傳動軸、滾動軸承、下齒輪、上傳動軸、上齒輪、吊板、第二聯軸器、電機和支承臺，用以進行動態標定，在第一聯軸器的右側設置有左右放置的雙豎板結構的吊板，所述吊板的上端與上頂板的下表面連接，吊板的雙豎板之間靠下的間隙內設置有下齒輪，吊板的左側豎板與下齒輪對應位置處嵌入式設置有滾動軸承，所述滾動軸承內水平設置有轉軸，所述轉軸的左右兩端分別與橢圓柱體和下齒輪連接，通過下齒輪來帶動橢圓柱體轉動，所述橢圓柱體位于左L形板的橫板的下側，橢圓柱體運動時，其外側面能夠與左L形板的橫板下側面之間形成變化的間隙，即形成不同厚度的油膜，所述下齒輪上側設置有與下齒輪嚙合的上齒輪，上齒輪的左端通過軸承與吊板的左側板連接，上齒輪的右端貫穿過吊板的右側板并通過上傳動軸第二聯軸器的左端連接，所述第二聯軸器位于吊板右側板的右側，所述第二聯軸器的右端連接有提供動力的電機，所述電機位于支承臺的上側面上，電機通過第二聯軸器和上傳動軸將動力傳遞至上齒輪，上齒輪通過齒輪嚙合將帶動下齒輪轉動進一步帶動橢圓柱體轉動；超聲波探頭為水浸型，探頭中心頻響至少為10MHz，角度調節螺栓的設置數量優選為6個；油槽采用透明材料制造而成，優選為有機玻璃或者亞克力板用以便于直接觀察油膜厚度的形成情況；左平移臺和右平移臺均采用高精密滾珠螺桿驅動，并具有側面鎖緊裝置；支撐腿采用6-10mm槽寬的鋁合金工業型材框架，外形輪廓有圓弧倒角，表面經過陽極氧化銀白處理。

2.根據權利要求1所述的超聲波測量膜厚的標定裝置，其特征在于左L形板橫板的下底面和右L形板橫板的上頂面采用磨削精加工，通過磨削精加工以提高加工精度，降低兩者的表面粗糙度，從而降低表面粗糙度對油膜厚度測量精度的影響，以保證測試的精確性。

3.根據權利要求1中任一權利要求所述的超聲波測量膜厚的標定裝置，其特征在于超聲波發射/接收儀的脈沖響應寬度大于等于35MHz。

4.根據權利要求2所述的超聲波測量膜厚的標定裝置，其特征在于下齒輪和上齒輪優選為直齒圓柱齒輪，用以防止軸向力的產生。