专利名称：非接触式流体元器件振动检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振动检测装置，尤其是涉及一种非接触式流体元器件振动检测装置。
背景技术：
振动是工程机械和实验设备重要的固有特性，是机械运行状态和故障检测的重要参数。振动检测技术广泛应用在科学研究、日常生活、工业检测等领域。例如，机械振动故障检测，桥梁振动检测，发动机振动检测等。随着传感器技术和计算机技术的发展，测量传感器可测量的频率范围和动态范围大大增加，振动测试仪器向小型化、功能化和多样化发展。缝隙流场边界面的振动检测是研究缝隙流场的状态变化对流场边界面的冲击以及流场边界面结构在工作状态下的振动特性的必要手段。目前已有的振动检测装置存在以下不足
1)对于高精度(微米级以上)的振动检测需求，目前已有的振动检测装置采取的隔振措施以及具备的抗振性能达不到要求；
2)目前已有的对测量对象进行刚性固定的振动检测装置无法测量出微小冲击引起的振动；
3)对于缝隙流场边界面的振动检测，目前已有的振动检测装置无法实现对于流场边界面的位姿调节功能，即无法控制缝隙流场的厚度以及上下界面的平行度；
4)对于下界面运动条件下的缝隙流场边界面的振动检测，目前已有的振动检测装置无法实现对于流场下界面运动状态的控制。
发明内容
为了解决缝隙流场边界面的振动检测问题，本发明的目的在于提供一种振动检测装置，可实现流场边界面控制，并保证对流场上界面被测流体元器件振动的可靠检测。本发明采用的技术方案如下
本发明包括六个结构相同的流场上界面被测流体元器件位姿调节机构、支撑架、三个结构相同的传感测量装置、流场上界面被测流体元器件及其夹持机构、流场下界面结构及其位置调节机构、隔振平台、运动平台、气液管路以及控制器；其中
1)六个结构相同的流场上界面被测流体元器件位姿调节机构
均包括T型螺栓、固定模块、锁紧螺套、精密螺杆、位姿调节弹簧挂钩以及万向挂钩弹簧；固定模块的一端与T型螺栓固定，固定模块的另一端与第一锁紧螺套固定；精密螺杆两端分别与第一锁紧螺套、第二锁紧螺套连接；位姿调节弹簧挂钩的一端与第二锁紧螺套固定，位姿调节弹簧挂钩的另一端万向挂钩弹簧的一端连接；
2)支撑架
包括传感器安装支撑架、位姿调节机构安装支撑架和六边形底座；传感器安装支撑架的3根竖直状态的铝型材下端分别固定于六边形底座3条互不相邻铝型材的上表面，3根竖直状态的铝型材上端的水平状态的铝型材分别固定于各自竖直状态的铝型材的侧面，并且指向六边形底座的内侧；位姿调节机构安装支撑架的3根竖直状态的铝型材下端分别固定于六边形底座其余3条互不相邻的铝型材的上表面，3根竖直状态的铝型材上端的水平状态的铝型材一端分别固定于各自竖直状态的铝型材的侧面，另一端通过螺钉固定在位于中心的正六棱柱壳体的3个互不相邻的侧面；位姿调节机构安装支撑架的3根水平状态的铝型材位于传感器安装支撑架的3根水平状态的铝型材的上方；六边形底座由6根外形相同的铝型材首尾相接构成，接触面为铝型材一端加工而成的60度斜面，任意2根相邻的铝型材通过斜角连接件固定；支撑架中所有垂直连接的铝型材均通过角件以及T型螺栓固定；
3)三个结构相同的传感测量装置
均包括感测头、手动精密平移台以及固定块；每个感测头分别固定在各自的手动精密平移台上表面；3个手动精密平移台下表面分别固定在各自的固定块上表面；
4)流场上界面被测流体元器件的夹持机构
包括卡盘以及6个卡盘弹簧挂钩；流场上界面被测流体元器件通过卡盘夹持，流场上界面被测流体元器件下表面为缝隙流场的上界面；卡盘与6个卡盘弹簧挂钩固定；
5)流场下界面结构及其位置调节机构包括流场下界面结构和手动精密升降台；流场下界面结构为透明的有机玻璃板与手动精密升降台固定，流场下界面结构上表面为缝隙流场的下界面；
所述的T型螺栓一端与位姿调节机构安装支撑架的3根竖直状态的铝型材固定，另一端与固定模块固定；万向挂钩弹簧一端与位姿调节弹簧挂钩连接，另一端与卡盘弹簧挂钩连接；六边形底座下表面与隔振平台或运动平台固定；3个固定块分别通过T型螺栓与传感器安装支撑架固定；手动精密升降台与隔振平台固定；注液管路、回收管路以及气密封管路均通过管路和快速气动接头与流场上界面被测流体元器件连接；控制器通过线缆与感测头连接；
所述的流场上界面被测流体元器件位姿调节机构在水平和竖直方向各有3个，均呈120度中心对称分布，对称轴为流场上界面被测流体元器件的轴心；卡盘弹簧挂钩共有6个，其中3个120度中心对称分布于卡盘的上表面，对称轴为流场上界面被测流体元器件的轴心，上端分别与3个竖直方向的万向挂钩弹簧连接，下端与卡盘固定，另外3个120度中心对称分布于卡盘的下表面，对称轴为流场上界面被测流体元器件的轴心，上端与卡盘固定，下端分别与3个水平方向的万向挂钩弹簧连接。本发明具有的有益效果是
1)支撑架采用大边长加厚铝型材，并通过角件配T型螺栓或斜角连接件进行高强度固定；位姿调节机构安装支撑架的3根水平状态的铝型材分别通过螺钉固定在位于中心的正六棱柱壳体的3个互不相邻的侧面，消除悬臂梁结构；支撑架整体刚度大，抗振能力强，并且通过螺钉与隔振平台固定，有效抑制了来自地面的振动，为激光位移传感器提供了良好的测量环境，可实现有效的高精度(微米级以上)振动检测；
2)流场上界面被测流体元器件通过万向挂钩弹簧进行柔性固定，可实现对微小冲击引起振动的测量；
3)流场上界面被测流体元器件位姿调节机构通过精密螺杆可实现对流场上界面被测流体元器件位姿的精确控制；手动精密升降台可实现对流场下界面结构位置的较大范围调节；本发明可实现对缝隙流场的厚度以及上下界面的平行度的精确控制；
4)支撑架与运动平台固定，可实现下界面运动条件下的缝隙流场边界面的振动检测。
图1是本发明的原理示意图。图2是流场上界面被测流体元器件及其夹持机构和位姿调节机构的立体视图。图3是流场上界面被测流体元器件位姿调节机构及卡盘挂钩的立体视图。图4是支撑架结构的立体视图。图5是本发明整体结构的立体视图。图6是传感测量装置在整体结构中的局部立体视图。图中1、流场上界面被测流体元器件位姿调节机构，1A、T型螺栓，1B、固定模块，1C、锁紧螺套，1D、精密螺杆，1E、位姿调节弹簧挂钩，1F、万向挂钩弹簧，2、支撑架，2A、传感器安装支撑架，2B、位姿调节机构安装支撑架，2C、六边形底座，3、传感测量装置，3A、X方向感测头，3B、Y方向感测头，3C、Z方向感测头，3D、手动精密平移台，3E、固定块，4、流场上界面被测流体元器件及其夹持机构，4A、流场上界面被测流体元器件，4B、卡盘，4C、卡盘弹簧挂钩，5A、流场下界面结构，5B、手动精密升降台，6、缝隙流场，7、隔振平台，8、运动平台，9A、注液管路，9B、回收管路，9C、气密封管路，10、控制器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1示意性地表示了本发明实施方案的原理图，缝隙流场6的维持需要注液管路9A、回收管路9B以及气密封管路9C的协同作用；流场上界面被测流体元器件位姿调节机构I和手动精密升降台5B可实现对缝隙流场6边界的控制；传感测量装置3配合控制器10可实现对缝隙流场6的流场上界面被测流体元器件及其夹持机构4振动的检测；隔振平台7可有效抑制来自地面的振动；运动平台8可为下界面运动条件下的缝隙流场边界面的振动检测创造条件；
所述的注液管路9A、回收管路9B以及气密封管路9C均通过管路和快速气动接头与流场上界面被测流体元器件4A连接；控制器10通过线缆与感测头3A 3C连接。图2和图3表示了流场上界面被测流体元器件位姿调节机构I和流场上界面被测流体元器件及其夹持机构4的立体结构及装配关系，其中
1)六个结构相同的流场上界面被测流体元器件位姿调节机构1:
均包括T型螺栓1A、固定模块1B、锁紧螺套1C、精密螺杆1D、位姿调节弹簧挂钩IE以及万向挂钩弹簧IF ;固定模块IB的一端与T型螺栓IA固定，固定模块IB的另一端与第一锁紧螺套固定；精密螺杆ID两端分别与第一锁紧螺套、第二锁紧螺套连接；精密螺杆与锁紧螺套均为精密螺纹，螺距足够小(例如O. 25mm)，可实现位姿精确调节，锁紧螺套在位姿调节完成后可实现锁紧功能，提高螺纹强度和紧固性，防止松脱，有利于振动测量的稳定性与准确性；位姿调节弹簧挂钩IE的一端与第二锁紧螺套固定，位姿调节弹簧挂钩IE的另一端万向挂钩弹簧IF的一端连接；万向挂钩弹簧IF为位姿调节提供了便利性；
2)流场上界面被测流体元器件的夹持机构4 包括卡盘4B以及6个卡盘弹簧挂钩4C ;流场上界面被测流体元器件4A通过卡盘4B夹持，流场上界面被测流体元器件4A下表面为缝隙流场6的上界面；卡盘4B与6个卡盘弹簧挂钩4C固定；
所述的万向挂钩弹簧IF —端与位姿调节弹簧挂钩IE连接，另一端与卡盘弹簧挂钩4C连接；
所述的流场上界面被测流体元器件位姿调节机构I在水平和竖直方向各有3个，均呈120度中心对称分布，对称轴为流场上界面被测流体元器件4A的轴心；卡盘弹簧挂钩4C共有6个，其中3个120度中心对称分布于卡盘4B的上表面，对称轴为流场上界面被测流体元器件4A的轴心，上端分别与3个竖直方向的万向挂钩弹簧IF连接，下端与卡盘4B固定，另外3个120度中心对称分布于卡盘4B的下表面，对称轴为流场上界面被测流体元器件4A的轴心，上端与卡盘4B固定，下端分别与3个水平方向的万向挂钩弹簧IF连接。图4表示了支撑架2的立体结构，包括传感器安装支撑架2A、位姿调节机构安装支撑架2B和六边形底座2C ;传感器安装支撑架2A的3根竖直状态的铝型材下端分别固定于六边形底座2C的3条互不相邻铝型材的上表面，并且可以沿着六边形底座2C的顶面在水平方向上进行位置调节，从而满足感测头3A 3C测量位置的调节，3根竖直状态的铝型材上端的水平状态的铝型材分别固定于各自竖直状态的铝型材的侧面，并且指向六边形底座2C的内侧；位姿调节机构安装支撑架2B的3根竖直状态的铝型材下端分别固定于六边形底座2C其余3条互不相邻的铝型材的上表面，3根竖直状态的铝型材上端的水平状态的铝型材一端分别固定于各自竖直状态的铝型材的侧面，并且可以沿着3根竖直状态的铝型材的侧面在竖直方向上进行位置调节，从而满足六边形底座2C与运动平台8固定时对流场上界面被测流体元器件4A在竖直方向上位置的调节，另一端通过螺钉固定在位于中心的正六棱柱壳体的3个互不相邻的侧面；位姿调节机构安装支撑架2B的3根水平状态的铝型材位于传感器安装支撑架2A的3根水平状态的铝型材的上方；六边形底座2C由6根外形相同的铝型材首尾相接构成，接触面为铝型材一端加工而成的60度斜面，任意2根相邻的铝型材通过斜角连接件固定；支撑架2中所有垂直连接的铝型材均通过角件以及T型螺栓固定；
图5表示了本发明整体结构的立体视图，表示了传感测量装置3和流场下界面结构及其位置调节机构5在系统中的位置，以及流场上界面被测流体元器件位姿调节机构I与支撑架2的连接方式；流场下界面结构及其位置调节机构包括流场下界面结构5A和手动精密升降台5B ;流场下界面结构5A为透明的有机玻璃板与手动精密升降台5B固定，便于观测缝隙流场6的状态；流场下界面结构5A上表面为缝隙流场6的下界面；手动精密升降台5B可实现对流场下界面结构5A竖直方向位置的较大范围调节，在调节过程中，先调节手动精密升降台5B，使得流场下界面结构5A处于合适的位置，再通过流场上界面被测流体元器件位姿调节机构I对流场上界面被测流体元器件4A的位置进行微调，从而实现了对缝隙流场的厚度以及上下界面的平行度的精确控制
所述的T型螺栓IA 一端与支撑架2固定，另一端与固定模块IB固定；手动精密升降台5B与隔振平台7固定。图6表示了传感测量装置3在整体结构中的局部立体视图，三个结构相同的传感测量装置3均包括感测头、手动精密平移台以及固定块；每个感测头分别固定在各自的手动精密平移台3D上表面；通过调节手动精密平移台3D，可以调节感测头3A 3C与流场上界面被测流体元器件及其夹持机构4之间的距离，使其处于良好的测量状态；3个手动精密平移台3D下表面分别固定在各自的固定块3E上表面；
所述的3个固定块3E分别通过T型螺栓与传感器安装支撑架2A固定。上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种非接触式流体元器件振动检测装置，其特征在于包括六个结构相同的流场上界面被测流体元器件位姿调节机构(I)、支撑架(2)、三个结构相同的传感测量装置(3)、流场上界面被测流体元器件及其夹持机构(4)、流场下界面结构及其位置调节机构、隔振平台(7)、运动平台(8)、气液管路以及控制器(10);其中 1)六个结构相同的流场上界面被测流体元器件位姿调节机构(I) 均包括T型螺栓(IA)、固定模块(IB)、锁紧螺套(1C)、精密螺杆(ID)、位姿调节弹簧挂钩(IE)以及万向挂钩弹簧(IF);固定模块(IB)的一端与T型螺栓(IA)固定，固定模块(IB)的另一端与第一锁紧螺套固定；精密螺杆(ID)两端分别与第一锁紧螺套、第二锁紧螺套连接；位姿调节弹簧挂钩(IE)的一端与第二锁紧螺套固定，位姿调节弹簧挂钩(IE)的另一端万向挂钩弹簧(IF)的一端连接； 2)支撑架(2) 包括传感器安装支撑架(2A)、位姿调节机构安装支撑架(2B)和六边形底座(2C);传感器安装支撑架(2A)的3根竖直状态的铝型材下端分别固定于六边形底座(2C)3条互不相邻铝型材的上表面，3根竖直状态的铝型材上端的水平状态的铝型材分别固定于各自竖直状态的铝型材的侧面，并且指向六边形底座(2C)的内侧；位姿调节机构安装支撑架(2B)的3根竖直状态的铝型材下端分别固定于六边形底座(2C)其余3条互不相邻的铝型材的上表面，3根竖直状态的铝型材上端的水平状态的铝型材一端分别固定于各自竖直状态的铝型材的侧面，另一端通过螺钉固定在位于中心的正六棱柱壳体的3个互不相邻的侧面；位姿调节机构安装支撑架(2B)的3根水平状态的铝型材位于传感器安装支撑架(2A)的3根水平状态的铝型材的上方；六边形底座(2C)由6根外形相同的铝型材首尾相接构成，接触面为铝型材一端加工而成的60度斜面，任意2根相邻的铝型材通过斜角连接件固定；支撑架(2)中所有垂直连接的铝型材均通过角件以及T型螺栓固定； 3)三个结构相同的传感测量装置(3) 均包括感测头、手动精密平移台以及固定块；每个感测头分别固定在各自的手动精密平移台(3D)上表面；3个手动精密平移台(3D)下表面分别固定在各自的固定块(3E)上表面； 4)流场上界面被测流体元器件的夹持机构(4) 包括卡盘(4B)以及6个卡盘弹簧挂钩(4C);流场上界面被测流体元器件(4A)通过卡盘(4B)夹持，流场上界面被测流体元器件(4A)下表面为缝隙流场(6)的上界面；卡盘(4B)与6个卡盘弹簧挂钩(4C)固定； 5)流场下界面结构及其位置调节机构包括流场下界面结构(5A)和手动精密升降台(5B);流场下界面结构(5A)为透明的有机玻璃板与手动精密升降台(5B)固定，流场下界面结构(5A)上表面为缝隙流场(6)的下界面； 所述的T型螺栓(IA) —端与位姿调节机构安装支撑架(2B)的3根竖直状态的铝型材固定，另一端与固定模块(IB)固定；万向挂钩弹簧(IF) —端与位姿调节弹簧挂钩(IE)连接，另一端与卡盘弹簧挂钩(4C)连接；六边形底座(2C)下表面与隔振平台(7)或运动平台(8)固定；3个固定块(3E)分别通过T型螺栓与传感器安装支撑架(2A)固定；手动精密升降台(5B)与隔振平台(7)固定；注液管路(9A)、回收管路(9B)以及气密封管路(9C)均通过管路和快速气动接头与流场上界面被测流体元器件(4A)连接；控制器(10)通过线缆与感测头(3A 3C)连接。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式流体元器件振动检测装置，其特征在于所述的流场上界面被测流体元器件位姿调节机构(I)在水平和竖直方向各有3个，均呈120度中心对称分布，对称轴为流场上界面被测流体元器件(4A)的轴心；卡盘弹簧挂钩(4C)共有6个，其中3个120度中心对称分布于卡盘(4B)的上表面，对称轴为流场上界面被测流体元器件(4A)的轴心，上端分别与3个竖直方向的万向挂钩弹簧(IF)连接，下端通过螺纹与卡盘(4B)固定,另外3个120度中心对称分布于卡盘(4B)的下表面,对称轴为流场上界面被测流体元器件(4A)的轴心，上端与卡盘(4B)固定，下端分别与3个水平方向的万向挂钩弹簧(IF)连接。
全文摘要
本发明公开了一种非接触式流体元器件振动检测装置。包括六个结构相同的流场上界面被测流体元器件位姿调节机构、支撑架、三个结构相同的传感测量装置、流场上界面被测流体元器件及其夹持机构、流场下界面结构及其位置调节机构、隔振平台、运动平台、气液管路以及控制器。本发明用于检测缝隙流场下界面静止以及水平运动两种条件下缝隙流场上界面被测流体元器件的振动特性；本发明可实现对缝隙流场的厚度以及上下界面平行度的精确控制；本发明可有效抑制来自地面的振动，并且支撑架具有良好的抗振特性，可实现对微小冲击引起振动的精确检测。
文档编号G01H9/00GK103048038SQ201210547449
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者傅新, 申英男, 陈文昱 申请人:浙江大学