[發(fā)明專利]一種基于電容法檢測(cè)粗糙度的柔性探頭及其粗糙度算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810432890.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN108387171B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王飛;趙川梅;張成;伍星;印姍;馬馳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號(hào): G01B7/34
• 分類號(hào): G01B7/34;G01B7/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

本發(fā)明公開了一種基于電容法檢測(cè)粗糙度的柔性探頭及其粗糙度算法，柔性探頭與被測(cè)金屬之間通過(guò)電容測(cè)試儀進(jìn)行電容值測(cè)量，包括柔性電極板、內(nèi)插針、供應(yīng)連接器、金屬屏蔽殼、柔性灌封結(jié)構(gòu)。柔性探頭的前端因?yàn)槿嵝怨喾饨Y(jié)構(gòu)的作用，使得可以與被測(cè)金屬表面更好的貼合，以更好的適應(yīng)被測(cè)金屬不同曲率表面的測(cè)試要求；采用標(biāo)準(zhǔn)BNC?M?50KKY連接器制作探頭，降低成本；兩層絕緣層的外緣均大于金屬極板外緣，使得柔性電極板與被測(cè)物金屬之間接觸力均勻；由于本專利的結(jié)構(gòu)組合獨(dú)創(chuàng)性，所以在實(shí)施操作上，比傳統(tǒng)光學(xué)法及探針輪廓法更為簡(jiǎn)便易行；采用獨(dú)特的粗糙度算法結(jié)合柔性探頭的測(cè)量，獲取到準(zhǔn)確的粗糙度數(shù)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種檢測(cè)粗糙度設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電容法檢測(cè)粗糙度的柔性探頭及其粗糙度算法。

背景技術(shù)

電容法測(cè)量金屬表面粗糙度的基本原理如圖1所示，如果把電容器的上極板P1作為傳感測(cè)頭，下極板P2作為被測(cè)金屬零件表面，則傳感測(cè)頭與零件共同構(gòu)成一對(duì)容值為C的平板電容器。兩板P1和P2之間的電容C與極板之間的面積A成正比，與平行極板之間的距離t成反比。也就是說(shuō)，當(dāng)傳感測(cè)頭與被測(cè)零件表面之間的間隙t改變時(shí)，C將發(fā)生變化。對(duì)于粗糙表面，不同的粗糙度將導(dǎo)致接觸面的間隙不同，兩極板間的電容值C也不同，通過(guò)理論分析與測(cè)試建立粗糙度與電容值之間的關(guān)系，就可以通過(guò)電容值來(lái)測(cè)試粗糙度值。

文獻(xiàn)(1)和文獻(xiàn)(2)提出了一種電容傳感器的基本結(jié)構(gòu)，利用一塊撓性材料作為參考電極板，把一塊標(biāo)準(zhǔn)的薄片電極用導(dǎo)電膠合劑貼附在導(dǎo)電合成橡膠基片上，并使導(dǎo)電合成橡膠與傳感器金屬殼體彼此絕緣，如圖2所示。

測(cè)量時(shí)撓性傳感器探頭接觸零件表面，可以跟蹤任意形狀、任意曲率的被測(cè)零件表面的峰頂線，實(shí)際起到幾何“截止值”的作用，因此從測(cè)量結(jié)果中可以自動(dòng)地濾掉形狀誤差及表面波度的影響。

通過(guò)以上關(guān)聯(lián)模型，就可以進(jìn)行粗糙度的測(cè)量。

文獻(xiàn)(3)介紹了電容法表面粗糙度無(wú)損檢測(cè)裝置的研制，但對(duì)檢測(cè)探頭的構(gòu)形，并沒(méi)有具體描述。

以上參考文獻(xiàn)：

(1)袁長(zhǎng)良，丁志華，武文堂.表面粗糙度及其測(cè)量，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989，p169-171；

(2)郭素貞.電容法測(cè)量表面粗糙度.機(jī)械工人冷加工.1992.06；

(3)樓敏珠，嚴(yán)仍春.電容法表面粗糙度無(wú)損檢測(cè)裝置的研制.無(wú)損檢測(cè).1996.10；

上述技術(shù)的問(wèn)題在于：

1、采用導(dǎo)電合成橡膠支撐極板的同時(shí)導(dǎo)電，但導(dǎo)電橡膠在接觸受壓時(shí)，一般阻抗會(huì)發(fā)生變化，從而帶來(lái)測(cè)量誤差。

2、具有金屬殼設(shè)計(jì)，但并沒(méi)有表述金屬殼是否接地，如果不接地，環(huán)境電磁干擾會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)試精度；

3、并沒(méi)有一套精確且完整的粗糙度計(jì)算算法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種基于電容法檢測(cè)粗糙度的柔性探頭及其粗糙度算法。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種基于電容法檢測(cè)粗糙度的柔性探頭，柔性探頭與被測(cè)金屬之間通過(guò)電容測(cè)試儀進(jìn)行電容值測(cè)量，包括：

柔性電極板；

內(nèi)插針，內(nèi)插針的一端與柔性電極板電性連接；

供應(yīng)連接器，供應(yīng)連接器的內(nèi)芯第一端與內(nèi)插針的另一端電性連接，供應(yīng)連接器的內(nèi)芯的第二端與電容測(cè)試儀的第一測(cè)試端電性連接，被測(cè)金屬與電容測(cè)試儀的第二測(cè)試端電性連接；

金屬屏蔽殼，金屬屏蔽殼完全包覆并對(duì)內(nèi)插針、內(nèi)插針的一端與柔性電極板的電性連接處、供應(yīng)連接器的內(nèi)芯第一端與內(nèi)插針的另一端電性連接處進(jìn)行電磁屏蔽；