一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头的制作方法

本实用新型属于一种检测粗糙度设备技术领域，具体涉及一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头。

背景技术：

电容法测量金属表面粗糙度的基本原理如图1所示，如果把电容器的上极板P1作为传感测头，下极板P2作为被测金属零件表面，则传感测头与零件共同构成一对容值为C的平板电容器。两板P1和P2之间的电容C与极板之间的面积A成正比，与平行极板之间的距离t成反比。也就是说，当传感测头与被测零件表面之间的间隙t改变时，C将发生变化。对于粗糙表面，不同的粗糙度将导致接触面的间隙不同，两极板间的电容值C也不同，通过理论分析与测试建立粗糙度与电容值之间的关系，就可以通过电容值来测试粗糙度值。

文献(1)和文献(2)提出了一种电容传感器的基本结构，利用一块挠性材料作为参考电极板，把一块标准的薄片电极用导电胶合剂贴附在导电合成橡胶基片上，并使导电合成橡胶与传感器金属壳体彼此绝缘，如图2所示。

测量时挠性传感器探头接触零件表面，可以跟踪任意形状、任意曲率的被测零件表面的峰顶线，实际起到几何“截止值”的作用，因此从测量结果中可以自动地滤掉形状误差及表面波度的影响。

通过以上关联模型，就可以进行粗糙度的测量。

文献(3)介绍了电容法表面粗糙度无损检测装置的研制，但对检测探头的构形，并没有具体描述。

以上参考文献：

(1)袁长良，丁志华，武文堂.表面粗糙度及其测量，北京：机械工业出版社，1989，p169-171；

(2)郭素贞.电容法测量表面粗糙度.机械工人冷加工.1992.06；

(3)楼敏珠，严仍春.电容法表面粗糙度无损检测装置的研制.无损检测.1996.10；

上述技术的问题在于：

1、采用导电合成橡胶支撑极板的同时导电，但导电橡胶在接触受压时，一般阻抗会发生变化，从而带来测量误差。

2、具有金属壳设计，但并没有表述金属壳是否接地，如果不接地，环境电磁干扰会严重影响测试精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头，柔性探头与被测金属之间通过电容测试仪进行电容值测量，包括：

柔性电极板；

内插针，内插针的一端与柔性电极板电性连接；

供应连接器，供应连接器的内芯第一端与内插针的另一端电性连接，供应连接器的内芯的第二端与电容测试仪的第一测试端电性连接，被测金属与电容测试仪的第二测试端电性连接；

金属屏蔽壳，金属屏蔽壳完全包覆并对内插针、内插针的一端与柔性电极板的电性连接处、供应连接器的内芯第一端与内插针的另一端电性连接处进行电磁屏蔽；

用于封装内插针和柔性电极板之间连接结构并使柔性电极板具有弹性的柔性灌封结构。

柔性探头的前端因为柔性灌封结构的作用，使得可以与被测金属表面更好的贴合，以更好的适应被测金属不同曲率的测试要求。

具体地，柔性电极板包括金属电极层、两层绝缘层、两个印制板镀金插头，两层绝缘层夹持金属电极层、两个印制板镀金插头以及连接导线安装，两个印制板镀金插头的第一端分别通过导线与金属电极层的两端电性连接，内插针的一端分别与两个印制板镀金插头的第二端焊接。

优选地，两层绝缘层的外缘均大于金属极板外缘。

使得柔性电极板与被测物金属之间接触力均匀。

优选地，柔性电极板的厚度为0.15mm。

优选地，金属屏蔽壳为上下两端均设置有通孔的圆筒状结构，供应连接器的中部固定在金属屏蔽壳的上端通孔处，金属电极层置于金属屏蔽壳的下端通孔外部；柔性灌封结构设置在金属屏蔽壳内，且对柔性电极板、内插针和供应连接器的一端灌封。

金属屏蔽壳用以电磁屏蔽及结构主体支撑，金属屏蔽壳内部以硅凝胶灌封填充，亦起到结构主体支撑作用。

优选地，供应连接器为标准BNC-M-50KKY连接器。

采用标准BNC-M-50KKY连接器制作柔性探头，降低了生产成本。

优选地，供应连接器的外壳接地。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头：

1、柔性探头的前端因为柔性灌封结构的作用，使得可以与被测金属表面更好的贴合，以更好的适应被测金属不同曲率表面的测试要求；

2、采用标准BNC-M-50KKY连接器制作探头，降低成本；

3、两层绝缘层的外缘均大于金属极板外缘，使得柔性电极板与被测物金属之间接触力均匀；

4、由于本专利的结构组合独创性，所以在实施操作上，比传统光学法及探针轮廓法更为简便易行；

5、采用独特的粗糙度算法结合柔性探头的测量，获取到准确的粗糙度数值。

附图说明

图1为电容法测量金属表面粗糙度的基本原理示意图；

图2为现有技术的原理示意图；

图3是本实用新型的剖面结构示意图；

图4是本实用新型的工作结构示意图；

图5是本实用新型中的柔性电极板的横向剖视图；

图6是本实用新型中的柔性电极板的纵向剖视图。

图中：1、供应连接器；2、金属屏蔽壳；3、内插针；4、柔性灌封结构；5、柔性电极板；51、金属电极层；52、绝缘层；53、印制板镀金插头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图3、图4所示，一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头，柔性探头与被测金属之间通过电容测试仪进行电容值测量，包括：

柔性电极板5；

内插针3，内插针3的一端与柔性电极板5电性连接；

供应连接器1，供应连接器1的内芯第一端与内插针3的另一端电性连接，供应连接器1的内芯的第二端与电容测试仪的第一测试端电性连接，被测金属与电容测试仪的第二测试端电性连接；

金属屏蔽壳2，金属屏蔽壳2完全包覆并对内插针3、内插针3的一端与柔性电极板5的电性连接处、供应连接器1的内芯第一端与内插针3的另一端电性连接处进行电磁屏蔽；

用于封装内插针3和柔性电极板5之间连接结构并使柔性电极板5具有弹性的柔性灌封结构4。

柔性灌封结构4由柔性灌封材料制成。

柔性灌封材料包括但不限于硅凝胶、硅橡胶。

柔性探头的前端因为柔性灌封结构4的作用，使得可以与被测金属表面更好的贴合，以更好的适应被测金属不同曲率的测试要求。

如图5和图6所示，柔性电极板5包括金属电极层51、两层绝缘层52、两个印制板镀金插头53，两层绝缘层52夹持金属电极层51、两个印制板镀金插头53以及连接导线安装，两个印制板镀金插头53的第一端分别通过导线与金属电极层51的两端电性连接，内插针3的一端分别与两个印制板镀金插头53的第二端焊接。

优选地，两层绝缘层52的外缘均大于金属极板外缘。

使得柔性电极板5与被测物金属之间接触力均匀。

优选地，柔性电极板5的厚度为0.15mm。

优选地，金属屏蔽壳2为上下两端均设置有通孔的圆筒状结构，供应连接器1的中部固定在金属屏蔽壳2的上端通孔处，金属电极层51置于金属屏蔽壳2的下端通孔外部；柔性灌封结构4设置在金属屏蔽壳2内，且对柔性电极板5、内插针3和供应连接器1的一端灌封。

金属屏蔽壳2用以电磁屏蔽及结构主体支撑，金属屏蔽壳2内部以硅凝胶灌封填充，亦起到结构主体支撑作用。

优选地，供应连接器1为标准BNC-M-50KKY连接器。

采用标准BNC-M-50KKY连接器制作柔性探头，降低了生产成本。

优选地，供应连接器1的外壳接地。

本实用新型工作时候，将柔性探头的柔性电极板5一端按压到被测金属粗糙表面上，以柔性电极板5为一极，以被测金属(被测金属可以是所有导电金属均可)为另一极，采用商用电容测试仪进行两极间的电容测试，再结合粗糙度与电容值时间的相关性，就可以得到被测表面的粗糙度值。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。