可连续微调的涡流传感器探头装置的制作方法

本发明涉及位移调整结构和调整装置领域，具体地，涉及一种可连续微调的涡流传感器探头装置。

背景技术：

在先进制造工业和科学研究中，大量高精度非接触式位移传感器被应用。涡流传感器是一种应用广泛的非接触式位移传感器。将传感器的探测线圈和目标金属靶物分别安装在发生相对位移的两个待测物体上，待测物体产生相对位置变化时，探测线圈与目标金属之间距离发生相同变化，从而改变线圈的电感值，输出有关位移变化的电信号。涡流传感器精度高，抗干扰能力强，稳定性较好，对环境污染等条件变化不敏感，广泛应用在从航空航天到工业制造的诸多领域。

许多场合要求传感器具有极高的灵敏度，可以测量纳米级的位移量。但是位移传感器在达到很高的测量精度、灵敏度和稳定性的同时，往往只有很小的测量范围。这就导致传感器安装和调试时，调整的空间变小，调整难度加大。安装时，人为的受力等因素会为被安装物体带来一定的位移，在这种情况下传感器调整至量程内安装完毕后，撤去外力传感器可能会偏出量程；调整时，设定好的安装表面可能因为角度偏转、表面起伏等原因，使传感器无法工作在很小的量程内。另外，对于一些需要应用大规模传感器阵列进行测量的场合，被测物的位置很难保证其上所有的传感器均恰好处于很小的量程范围内。这大大提高了这类高精度传感器的安装和使用难度。

传统的位移传感器为了解决这些问题，通常会以牺牲一定精度、线性度、稳定性等为代价，扩大传感器的使用量程，以满足安装使用的要求。也有一部分传感器，可以实现一些位置的调整，但是无法对传感器探头进行连续精确的位移控制，并且也同时牺牲了传感器的精度和稳定性。这些传感器无法适应高精度测量的同时，可精确调整位置的需要。

因此，提供一种在保证测量精度等指标的同时，可以对探头位置进行任意位置的精确调整，满足安装和使用的需要的可连续微调的涡流传感器探头装置是本发明亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种在保证测量精度等指标的同时，可以对探头位置进行任意位置的精确调整，满足安装和使用的需要的可连续微调的涡流传感器探头装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种可连续微调的涡流传感器探头装置，所述涡流传感器探头装置包括：可调机构、固定机构以及调整驱动机构；其中，所述可调机构包括：自下而上依次固定在一起的底座、楔形块以及悬臂梁，所述悬臂梁水平设置，且至少部分伸入至所述固定机构中的检测槽中，所述楔形块的斜面朝向所述底座，所述底座的上表面也设置成倾斜状，与所述楔形块的斜面相配合；所述调整驱动机构设置在所述可调机构中，且所述调整驱动机构能够对所述楔形块的位置进行调整，间接地调整所述悬臂梁的高度。

优选地，所述底座、所述楔形块以及所述悬臂梁上沿着竖直方向分别贯穿设置有通孔，通过螺纹杆和螺帽配合将可调机构、固定机构以及调整驱动机构固定在一起，且所述通孔的直径大于所述螺纹杆的直径，所述悬臂梁的上表面与螺帽之间还设置有弹簧。

优选地，所述弹簧与所述悬臂梁的上表面之间还设置有压板和缓冲垫。

优选地，所述调整驱动机构包括：支撑座和至少两个螺旋微动头；所述支撑座呈u型状，且固定在所述底座上，所述螺旋微动头分别固定在所述支撑座上相对的两侧，且螺旋微动头上的驱动杆水平贯穿所述支撑座，且端部能够抵靠在所述楔形块的侧面上。

优选地，所述楔形块的两侧从所述底座和悬臂梁之间伸出，且所述调整驱动机构还包括：至少两个所述卡位块，两个所述卡位块相对设置在所述支撑座的内侧，两个所述卡位块相对的一侧分别设置有与所述楔形块相配合的容纳槽，所述容纳槽的高度大于所述楔形块的最大厚度；且所述螺旋微动头上的驱动杆水平贯穿所述卡位块。

优选地，所述驱动杆的端部包裹有橡胶套。

优选地，所述固定机构朝向所述可调机构的一侧部分向内凹陷形成检测槽中，且所述检测槽的高度大于所述悬臂梁的厚度。

优选地，所述检测槽的上侧和下侧分别设置有检测线圈；所述悬臂梁伸入所述检测槽一端的上下表面分别设置有铝片，所述铝片的面积大于所述检测线圈的面积。

优选地，所述楔形块的截面为直角梯形，且所述楔形块的上表面呈水平状态。

优选地，所述螺旋微动头上设置有位移检测机构。

根据上述技术方案，本发明提供的可连续微调的涡流传感器探头装置在使用时，将可调机构和固定机构分别固定在两个待测量的被测物体上，将所述可调机构上的悬臂梁的测量端伸入至所述固定机构上的检测槽中，在使用时可以通过所述调整驱动机构来调节所述楔形块的位置，从而间接地调节所述悬臂梁的高度。本发明适用于高精度位移传感器上，可以在传感器原有量程、精度、分辨率不变上，使传感器适用于更加复杂多样的安装使用环境，提高传感器的适用性。有助于传感器应用于大规模阵列配置，大幅度减小安装调整难度。在同时使用大量传感器对多个目标位置进行同时检测等场合，具有很高的应用价值。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种优选的实施方式中提供的可连续微调的涡流传感器探头装置的结构示意图；

图2是本发明的一种优选的实施方式中提供的可连续微调的涡流传感器探头装置上可调机构和固定机构的装配示意图；

图3是本发明的一种优选的实施方式中提供的可连续微调的涡流传感器探头装置上调整驱动机构的结构示意图；

图4是本发明的一种优选的实施方式中提供的可连续微调的涡流传感器探头装置上调整驱动机构的爆炸图；

图5是本发明的一种优选的实施方式中提供的可连续微调的涡流传感器探头装置的俯视图；

图6是本发明的一种优选的实施方式中提供的可连续微调的涡流传感器探头装置的可连续微调的性能示意图。

附图标记说明

1可调机构2固定机构

3调整驱动机构4螺纹杆

5缓冲垫6压板

7弹簧8螺帽

9检测槽10铝片

101悬臂梁102楔形块

103底座301支撑座

302卡位块303螺旋微动头

304容纳槽305驱动杆

11被测物体

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

如图1-3所示，本发明提供了一种可连续微调的涡流传感器探头装置，所述涡流传感器探头装置包括：可调机构1、固定机构2以及调整驱动机构3；其中，所述可调机构1包括：自下而上依次固定在一起的底座103、楔形块102以及悬臂梁101，所述悬臂梁101水平设置，且至少部分伸入至所述固定机构2中的检测槽9中，所述楔形块102的斜面朝向所述底座103，所述底座103的上表面也设置成倾斜状，与所述楔形块102的斜面相配合；所述调整驱动机构3设置在所述可调机构1中，且所述调整驱动机构3能够对所述楔形块102的位置进行调整，间接地调整所述悬臂梁101的高度。

根据上述技术方案，本发明提供的可连续微调的涡流传感器探头装置在使用时，将可调机构1和固定机构2分别固定在两个待测量的被测物体上，将所述可调机构1上的悬臂梁101的测量端伸入至所述固定机构2上的检测槽9中，在使用时可以通过所述调整驱动机构3来调节所述楔形块102的位置，从而间接地调节所述悬臂梁101的高度。本发明适用于高精度位移传感器上，可以在传感器原有量程、精度、分辨率不变上，使传感器适用于更加复杂多样的安装使用环境，提高传感器的适用性。有助于传感器应用于大规模阵列配置，大幅度减小安装调整难度。在同时使用大量传感器对多个目标位置进行同时检测等场合，具有很高的应用价值。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述底座103、所述楔形块102以及所述悬臂梁101上沿着竖直方向分别贯穿设置有通孔，通过螺纹杆4和螺帽8配合将可调机构1、固定机构2以及调整驱动机构3固定在一起，且所述通孔的直径大于所述螺纹杆4的直径，所述悬臂梁101的上表面与螺帽8之间还设置有弹簧7。利用所述螺纹杆4和螺帽8配合将所述底座103、所述楔形块102以及所述悬臂梁101三者连接在一起，所述底座103固定在待测物体上，而所述楔形块102以及所述悬臂梁101都是可以对位置进行微调的，所以需要将通孔的直径设置成大于所述螺纹杆4的直径，弹簧7提高调节的弹性空间，从而方便对悬臂梁101的高度进行微调。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述弹簧与所述悬臂梁101的上表面之间还设置有压板6和缓冲垫5，所述压板6提供稳定效果，而所述缓冲垫5通过提高缓冲空间，还能保护所述悬臂梁101，防止被损坏。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述调整驱动机构3包括：支撑座301和至少两个螺旋微动头303；所述支撑座301呈u型状，且固定在所述底座103上，所述螺旋微动头303分别固定在所述支撑座301上相对的两侧，且螺旋微动头303上的驱动杆305水平贯穿所述支撑座301，且端部能够抵靠在所述楔形块102的侧面上。在使用时，所述螺旋微动头303提供调节的驱动力，而所述支撑座301提供支撑力，也用于将调整驱动机构3固定在可调机构上，对于所述螺旋微动头303的结构，它是类似于生活中的螺旋测微器的结构，即旋转它的尾部，上面的驱动杆305会伸长或者缩短，从而调节所述楔形块102的位置，间接地调节所述悬臂梁101的高度。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述楔形块102的两侧从所述底座103和悬臂梁101之间伸出，所述楔形块102的作用类似传动机构，用于改变力的方向，将所述调整驱动机构水平方向上的力变换成竖直方向，从而调节所述悬臂梁的高度。且所述调整驱动机构3还包括：至少两个所述卡位块302，两个所述卡位块302相对设置在所述支撑座301的内侧，两个所述卡位块302相对的一侧分别设置有与所述楔形块102相配合的容纳槽304，所述容纳槽304的高度大于所述楔形块102的最大厚度；且所述螺旋微动头303上的驱动杆305水平贯穿所述卡位块302。所述卡位块302可以提高调节的准确度。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述驱动杆305的端部包裹有橡胶套，所述橡胶套不仅可以提高所述驱动杆305与楔形块之间的摩擦力，保证楔形块稳定地移动，还可以保护所述楔形块。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述固定机构2朝向所述可调机构1的一侧部分向内凹陷形成检测槽9中，且所述检测槽9的高度大于所述悬臂梁101的厚度。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述检测槽9的上侧和下侧分别设置有检测线圈；所述悬臂梁101伸入所述检测槽9一端的上下表面分别设置有铝片10，所述铝片10的面积大于所述检测线圈的面积。

在本实施例中，悬臂梁1、楔形块2、底座3接触面的边缘，均设计有倒角；为了结构受力更加均匀稳定，固定机构一角挖去一部分，横截面为长方形，固定机构的底面边缘设计倒角。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述楔形块102的截面为直角梯形，且所述楔形块102的上表面呈水平状态。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述螺旋微动头303上设置有位移检测机构，从而方便工作人员了解对楔形块102的调节位移，从而计算出所述悬臂梁调节的高度。

传感器位移可调整的原理在于，在调整间隙较为充裕的情况下，传感器探头的可微调量由楔形块的宽度和倾斜角度α决定。举例来说，若楔形块与底座的宽度之差为d(为了保持结构稳定性，悬臂梁应保持与楔形块全面接触)，则楔形块决定最大高度可调整量不超过h＝d·tanα。当楔形块的倾斜角度α取得很小时，如小于5°时，楔形块若水平移动范围在10mm，则可控制悬臂梁垂直方向的位移不超过1mm。通过螺旋微动头的调节，其精度变化可以精确至微米量级，从而达到对传感器位置的精确调节。

利用楔形块来进行位移调节，其倾斜角满足斜面摩擦自锁的角度要求即满足μ>tanα，其中μ为探头材料的静摩擦系数，α为楔形块的倾斜角度。满足该条件时，楔形块受到摩擦力与受到压力成正比，可以保持自锁稳定。楔形块与底座之间，楔形块与悬臂梁之间的几个接触面，均需经过表面精密加工以达到符合要求的摩擦系数和表面质量。

如图4可见，在上述方法获得的楔形块用于实际调整时，位移输出可以获得良好的连续性，不会发生调整卡顿等现象。亦即，由以上所述，本实例涡流传感器探头结构及其调整装置可以实现小范围内高度的可连续精确微调。

上述涡流传感器探头结构，通过增加楔形块这一位移转换元件来对悬臂梁的位置进行精密连续微调，在满足结构简单、成本低、易于实现、不扩大量程牺牲精度的前提下，实现了位置的精密可连续微调。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。