[其他]大間隙氣動(dòng)量?jī)x

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87210928
• 申請(qǐng)日: 1987-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87210928U
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范登平;龍世英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 機(jī)械工業(yè)部第三設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號(hào): G01B5/14
• 分類號(hào): G01B5/14
• 代理公司: 重慶市專利事務(wù)所
• 代理人: 朱開(kāi)國(guó)

本實(shí)用新型屬于一種氣電轉(zhuǎn)換式氣動(dòng)量?jī)x。

在機(jī)械加工中，廣泛使用氣動(dòng)量?jī)x來(lái)測(cè)量工件長(zhǎng)度、內(nèi)徑、外徑、直線度、圓柱度和垂直度、平行度等，原有的氣動(dòng)量?jī)x，主要有水柱式、浮標(biāo)式、薄膜式和波紋管式等四種。這些氣動(dòng)量?jī)x都是將被測(cè)工件尺寸的變化量轉(zhuǎn)換成空氣流量或壓力的變化量，用水柱或浮標(biāo)或指針來(lái)指示。（一種典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，它是成都量具刃具廠生產(chǎn)的薄膜式氣動(dòng)量?jī)x）。這些氣動(dòng)量?jī)x能完成前述多種測(cè)量，且可實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，其測(cè)量精度也較高。但是，這些氣動(dòng)量?jī)x多是利用氣動(dòng)和氣動(dòng)機(jī)械組合裝置進(jìn)行放大，因而存在測(cè)量間隙較小（一般為0.085mm～0.25mm，最大也不超過(guò)0.30mm）、反應(yīng)速度較慢（一般都超過(guò)1秒，有的要2秒）的不足或缺點(diǎn)；由于結(jié)構(gòu)限制，這些氣動(dòng)量?jī)x均無(wú)表征被測(cè)量的電量（模擬量和數(shù)字量）輸出，因而其應(yīng)用大受限制。

本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足和缺點(diǎn)，提供一種新型氣動(dòng)量?jī)x。它與前者的區(qū)別在于：測(cè)量間隙較大，反應(yīng)速度較快，測(cè)量范圍較寬，具有可供微機(jī)作數(shù)據(jù)處理的電量輸出，既可用于靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量，又可用作自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)分選、主動(dòng)測(cè)量和生產(chǎn)線的質(zhì)量控制等。

本實(shí)用新型針對(duì)前述氣動(dòng)量?jī)x的主要缺點(diǎn)和不足，進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。其主要特征是：

1.首先，本實(shí)用新型是用固態(tài)壓阻壓力傳感器作氣電轉(zhuǎn)換元件。該傳感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而制成的一種力敏器件。傳感器內(nèi)的單晶硅受到被測(cè)壓力作用后，電阻率發(fā)生變化，即發(fā)生壓阻效應(yīng)，將被測(cè)壓力的變化直接轉(zhuǎn)換成電量變化輸出。它具有很高的頻率響應(yīng)，轉(zhuǎn)換精度高于0.3％。保證了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度快，有精確反映被測(cè)工件長(zhǎng)度等值的電壓輸出。

2.測(cè)量噴嘴設(shè)計(jì)成錐形薄壁結(jié)構(gòu)。如圖3所示，測(cè)量噴嘴的結(jié)構(gòu)與測(cè)量間隙和測(cè)量精度密切相關(guān)。錐形噴嘴可加大測(cè)量范圍，增大測(cè)量間隙。

錐形結(jié)構(gòu)的測(cè)量噴嘴的主要尺寸為：（如圖3）當(dāng)測(cè)量噴嘴內(nèi)徑d＝φ2.0～φ1.5mm，噴嘴外徑D＝φ4mm，倒角α＝20°～40°，倒角長(zhǎng)度：H＝1^＋0.2_－0.5～1.4^＋0.05_－0.10mm

3.為了保證本實(shí)用新型能在0.05～0.45mm的測(cè)量間隙內(nèi)氣路特性的較好線性和無(wú)折點(diǎn)，它的主節(jié)流嘴、副節(jié)流嘴均設(shè)計(jì)成兩級(jí)節(jié)流結(jié)構(gòu)。

4.具有緩沖氣室。在主節(jié)流嘴和副節(jié)流嘴之后，固態(tài)壓阻壓力傳感器之前，各設(shè)置一個(gè)緩沖氣室，以增強(qiáng)氣路的穩(wěn)定性。

5.測(cè)量電路采用分段補(bǔ)償?shù)霓k法進(jìn)行誤差校正。如前所述，本實(shí)用新型采用的固態(tài)壓阻壓力傳感器，其線性范圍和線性精度都很高（大大高于本儀器的要求）。但在測(cè)量間隙大于0.3mm后，“間隙～壓力特性”的非線性大于3.5％，故整機(jī)的“間隙～電壓特性”的非線性度也就大于4.0％。測(cè)量電路分三段進(jìn)行線性補(bǔ)償校正后，可使測(cè)量間隙在0.25～0.35mm或0.3～0.4mm的范圍里，儀器的示值誤差≤±1μm如前所述，本實(shí)用新型采用的固態(tài)壓阻壓力傳感器，其線性范圍和線性精度都很高（大大高于本儀器的要求）。但在測(cè)量間隙大于0.3mm后，“間隙～壓力特性”的非線性度大于3.5％，故整機(jī)的“間隙～電壓特性”的非線性度也就大于4.0％。測(cè)量電路采用分段補(bǔ)償?shù)霓k法校正后，可使測(cè)量間隙在0.25～0.35mm或0.3～0.4mm范圍里，儀器的示值誤差≤±1μm即1％。

本實(shí)用新型的測(cè)量電路原理圖如圖4所示。

6.用雙積分原理進(jìn)行數(shù)字顯示，提高了儀器的穩(wěn)定性。由于氣路工作壓力的瞬間輕微波動(dòng)和氣路始終工作在空氣流動(dòng)狀態(tài)，便注定了氣路的“間隙～壓力特性”是瞬間輕微波動(dòng)的；又由于固態(tài)壓阻壓力傳感器有很高的頻率響應(yīng)，所以“壓力～電壓特性”也是瞬間波動(dòng)的（其特性曲線圖呈毛刺狀態(tài)。為了消除氣路特性中這一瞬間抖動(dòng)所造成的儀器不穩(wěn)定性，本實(shí)用新型采用雙積分式大規(guī)模集成電路數(shù)字表。在每一周期T內(nèi)，將輸入電壓作定積分處理，然后送數(shù)碼顯示。結(jié)果，在一周期內(nèi)測(cè)值雖是瞬間抖動(dòng)的，但顯示值卻是穩(wěn)定的。