[发明专利]隔离耦合气浮测力喷嘴

说明书

技术领域

本发明属于多维力测量技术领域，具体涉及一种气浮测力喷嘴。

背景技术

多维力测量时，维间耦合会降低测量精度。维间耦合指的是多维力传感器在测量某一个方向的作用力时，不仅在该力的方向上有信号输出，而且在与该力垂直的方向上也会产生不应有的信号输出，从而产生测量误差。200810019550.2“气浮式多维力传感器及多维力测量方法”公开了一种气浮式多维力测量方法，它的原理是通过测量气浮系统中特定位置的气体参数（如气体压力）来换算出喷嘴受到的浮力，这种方法必须通过测量气浮测力系统中的压力或流量等参数才能测出浮板上的作用力，不能与现有的一维力传感器配合使用，而且结构也较复杂。除了气浮式多维力测量方法，其它类型的多维力测量方法都不同程度存在维间耦合。

发明内容

为了解决维间耦合会降低多维力测量精度的问题，本发明提供一种隔离耦合气浮测力喷嘴。

本发明的具体设计方案如下：

隔离耦合气浮测力喷嘴包括圆柱状的本体9，所述本体9轴向中部设有贯通的通孔，本体上通孔的中部设有内凹的空腔10；所述本体上部的通孔内间隙配合设有缸体6，缸体6的外侧壁上均布开设有三个以上的侧气腔15，每个侧气腔15内设有贯通缸体侧壁的侧气孔16；缸体6的上端配合设有上端盖3，缸体6的下端配合设有下端盖7，上端盖3的中心处设有上气孔2，下端盖7的中心处设有下气孔8，上气孔2、下气孔8和缸体6三者同轴；上端盖3的顶面设有浮板1；所述本体下部的通孔内设有一维压力传感器11，一维压力传感器11的测量端与下端盖7的底面对应；所述本体的侧壁上均布设有三个以上的供气道12，所述三个以上的供气道12的一端连通着本体上部通孔，且与缸体6侧壁上有三个以上的侧气腔15分别对应，另一端连通着本体的轴向底面；相邻供气道12之间的本体上开设有轴向内凹的排气槽，且每个排气槽的上部与本体中部的空腔连通。

所述缸体6外部为四棱柱状，轴向中部为圆柱孔；与缸体配合的本体9上半部的通孔为四棱柱状的方孔；缸体6外部的四侧壁上分别开设有一个侧气腔15。

所述缸体6的上端过盈配合设有上端盖3，下端过盈配合设有下端盖7。

所述上气孔2和下气孔8的直径均为2～3㎜。

所述侧气孔16的直径为2～3㎜。

本发明可实现在用普通的一维压力传感器测量压力时，一维压力传感器只能测出作用在浮板上的正压力，而作用在浮板上的横向力（与浮力方向垂直的力）与一维压力传感器之间的相互作用被隔离，从而两者之间互不干扰，进而在采用若干个气浮隔离耦合喷嘴与普通的一维压力传感器组成的多维力测量装置中，可以避免产生耦合现象，提高多维力测量精度，实现用多只普通的一维压力传感器构建无耦合多维力传感器的目的。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图2的B-B剖视图。

上图中序号：浮板1、上气孔2、上端盖3、气室4、缸体6、下端盖7、下气孔8、本体9、空腔10、一维压力传感器11、供气道12、供气孔14、侧气腔15、侧气孔16、排气槽18。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例：

参见图1、图2和图3，隔离耦合气浮测力喷嘴包括圆柱状的本体9，本体9轴向中部开设有贯通的通孔，本体上通孔的中部设有内凹的空腔10；本体上半部的通孔为四棱柱状的方孔，间隙配合装有外部为四棱柱状的缸体6，缸体6的轴向中部为圆柱孔；缸体6外部的四侧壁上分别开设有一个侧气腔15，每个侧气腔15内设有贯通缸体侧壁的侧气孔16；缸体6的上端配合设有上端盖3，缸体6的下端配合设有下端盖7，上端盖3的中心处开设有上气孔2，下端盖7的中心处开设有下气孔8，上气孔2、下气孔8和缸体6三者同轴；上气孔2和下气孔8的直径均为2㎜。上端盖3的顶面设有浮板1。本体下部的通孔内固定安装有一维压力传感器11，一维压力传感器11的测量端与下端盖7的底面对应。本体9的侧壁上均布开设有四个供气道12，四个供气道12的一端通过供气孔14连通着本体上部的通孔，且与缸体6侧壁上的四个侧气腔15分别对应，另一端连通着本体9的轴向底面；相邻供气道12之间的本体上开设有轴向内凹的排气槽18，且每个排气槽18的上部与本体中部的空腔10连通。

工作时，浮板1与上端盖3的上端面平行并保持一定的间隙。向四个供气道12同时供给具有一定压力的气体，气体从供气孔14喷出进入侧气腔15；侧气腔15内的气体一部分经侧气孔16进入气室4，另一部分经本体9与缸体6、上端盖3和下端盖7之间的缝隙排出，与此同时缸体6、上端盖3和下端盖7三者组成的组合件被浮起；气室4内的气体经过上气孔2和下气孔8排出后分别经过浮板1和上端盖3之间的间隙以及一维压力传感器11与下端盖7之间的间隙排出，从而在浮板1和上端盖3之间的间隙以及一维压力传感器11与下端盖7之间的间隙内形成承载气膜；当外力作用在浮板1上时，该力可分解为正压力分量和切向力分量（与浮板1和上端盖3之间的气膜垂直的力分量称为正压力分量，与浮板1和上端盖3之间的气膜平行的力分量称为切向力分量），正压力分量被没有损失地传递给一维力传感器11并被一维力传感器11测出，而切向力分量无法传递给一维力传感器11。