[實(shí)用新型]用于油膜厚度測(cè)量的電容傳感器標(biāo)定裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821459745.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209371998U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段發(fā)階;劉志博;蔣佳佳;葉德超;程仲海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B7/06
• 分類號(hào): G01B7/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

本實(shí)用新型屬于傳感器標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，為實(shí)時(shí)測(cè)量油膜厚度值、將所得油膜厚度值與電容傳感器所測(cè)電壓值擬合得到標(biāo)定曲線，本實(shí)用新型，用于油膜厚度測(cè)量的電容傳感器標(biāo)定裝置，在三層復(fù)合基板表層上敷設(shè)油膜，所述三層復(fù)合基板表層為可加熱層，三層復(fù)合基板上提供電容傳感器安裝通孔，通孔內(nèi)所安裝需要標(biāo)定的電容傳感器探頭端面與所述三層復(fù)合基板表層平齊，所敷設(shè)油膜在電容傳感器探頭上方或附近位置，將光纖傳感器安裝在三層復(fù)合基板的上方，使得光纖傳感器探頭正對(duì)電容傳感器探頭端面，在三層復(fù)合基板邊緣安裝氣動(dòng)裝置。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)測(cè)量油膜厚度傳感器標(biāo)定場(chǎng)合。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于傳感器標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于油膜厚度測(cè)量的電容傳感器標(biāo)定領(lǐng)域。

背景技術(shù)

油膜厚度測(cè)量在機(jī)械工程領(lǐng)域中的摩阻測(cè)量，結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進(jìn)，故障診斷，安全運(yùn)行等方面具有重要作用。例如活塞環(huán)油膜厚度測(cè)量是內(nèi)燃機(jī)摩擦學(xué)的重要內(nèi)容^[1-2]。推力軸承潤(rùn)滑油膜特征參數(shù)測(cè)試是推力軸承實(shí)驗(yàn)研究的主要內(nèi)容^[3]。大型風(fēng)洞試驗(yàn)中為了得到飛行器壁面摩阻系數(shù)，可通過(guò)測(cè)量敷設(shè)在飛行器壁面的油膜厚度變化來(lái)間接得到飛行器壁面的摩阻系數(shù)，對(duì)改善飛行器表面局部流動(dòng)，降低摩阻，飛行器減阻優(yōu)化設(shè)計(jì)等具有重要意義^[4-6]。自Lewicki于1955年首次提出利用電容法測(cè)量油膜厚度以來(lái)，電容測(cè)量方法在油膜厚度測(cè)量領(lǐng)域得到了極大的發(fā)展。精確地油膜厚度測(cè)量是研究分析目標(biāo)的潤(rùn)滑特性，計(jì)算摩阻系數(shù)，機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化等的關(guān)鍵，因此必須對(duì)測(cè)量油膜厚度的電容傳感器進(jìn)行精確標(biāo)定，使其在油膜厚度測(cè)量過(guò)程中提供準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。但對(duì)于測(cè)量微米量級(jí)油膜厚度的電容傳感器標(biāo)定方法，卻鮮有相關(guān)記載的文獻(xiàn)。通常會(huì)間接采取經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后的理論計(jì)算方法得到較為粗燥的油膜厚度標(biāo)定曲線^[7],或者直接將測(cè)量的油膜厚度電壓值作為最終的結(jié)果數(shù)據(jù)^[8-9]間接對(duì)研究?jī)?nèi)容展開(kāi)分析，從而造成分析結(jié)果只能定性而難以定量。為實(shí)現(xiàn)測(cè)量微米量級(jí)油膜厚度的電容傳感器標(biāo)定，需要尋求一種精度更高，測(cè)試更準(zhǔn)的測(cè)量方法為標(biāo)定過(guò)程提供準(zhǔn)確的油膜厚度值。1995年， Fercher等人首次提出傅立葉域基于光學(xué)相干層析成像技術(shù)(OCT)的概念^[10]，經(jīng)Leitgeb等人證明發(fā)現(xiàn)傅立葉域OCT的信噪比和靈敏度比時(shí)域OCT高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)基于光學(xué)相干層析成像技術(shù)的測(cè)試精度和測(cè)量范圍，諸多文獻(xiàn)都有闡述和研究^[11-12]。文獻(xiàn)^[12]搭建的掃頻 OCT系統(tǒng)，軸向分辨率為12μm,空氣中的成像深度為3.7mm，完全滿足測(cè)量微米量級(jí)油膜厚度的電容傳感器的標(biāo)定需求。因此本實(shí)用新型提出引入光學(xué)相干層析成像技術(shù)，對(duì)用于測(cè)量微米量級(jí)油膜厚度的電容傳感器進(jìn)行標(biāo)定。

[1]王海山,鄭義中,時(shí)俊生,付敬業(yè),宋新輝.用電容法對(duì)活塞環(huán)最小油膜厚度的測(cè)量[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),1989(02):165-170.

[2]孫靖宇.對(duì)置活塞對(duì)置氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸套—活塞環(huán)油膜厚度測(cè)量及潤(rùn)滑狀態(tài)分析[D].大連海事大學(xué),2017.

[3]貴忠東.推力軸承油膜厚度測(cè)量方法概述[J].機(jī)電設(shè)備,2005(05):10-12.

[4]代成果，張長(zhǎng)豐，黃颶，等.高超聲速表面摩擦應(yīng)力油膜干涉測(cè)量技術(shù)研究[J].試驗(yàn)流體力學(xué)，2012,26(2):68-71.

[5]Xiong Wang,Tao Zhu,Xiaobin Xu,etal.Fabrication,calibration andproof experiments in hypersonic wind tunnel for a novel MEMS skin frictionsensor[J].Microsystem Technologies-micro-and Nanosystems-Information StorageAnd Processing Systems.2017.8(23):3601-3611.