[实用新型]一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于精密测量仪器技术领域，涉及孔径测量装置，具体涉及一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置。

背景技术

随着机械、航空航天、军事等领域的迅猛发展，对微小尺寸的加工及测量提出越来越高的要求，高精度与微型化是当前科技与工业发展的主要趋势。

孔径测量是孔几何量测量技术的重要内容之一，用于孔径测量的方法有很多，但由于受到空间尺寸的限制以及测量接触力的影响，均存在一些缺陷。电容式传感器广泛应用于小孔内径的测量，其优点主要有：(1)不仅可以测量微小的通孔和盲孔，而且可以测出小孔内任意截面的尺寸和形状误差；(2)配合不同的转接头后，可以测量各个方向的微小孔；(3)测量系统精度高，成本低廉，操作简单方便。然而目前生产应用和科研领域中多采用固定电极的电容传感器结构，其测头只可应用于某一固定孔径的测量，且不能进行大量程测量孔径，从而导致电容传感器的应用范围受到限制，测量不同的孔径就需要不同规格的传感器测头。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置，该装置可以实现变孔径的精密测量，有效提高测量的效率，在较大量程内保证测量精度，同时降低测量仪器的投入成本。

本实用新型包括电极板、滑块、主动轴、壳体、从动锥齿轮和主动锥齿轮；所述壳体的顶部开设有沿圆周径向设置的多个滑槽；所述滑槽的底部开口于壳体的顶部内壁；所述壳体的内部中心设有一体成型的从动轴；所述的从动锥齿轮通过轴承支承在从动轴上；所述的主动锥齿轮与主动轴固定；所述的主动轴通过轴承支承在壳体上，一端伸出壳体外；所述的从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合。所述壳体的每个滑槽内均设有滑块，每块滑块底部的螺纹均与从动锥齿轮顶部的平面螺纹啮合；每块滑块的内侧壁固定有一块电极板；所述的电极板为柱形，且横截面呈扇环状；所有电极板沿圆周均布。

所述壳体的底部与端盖可拆卸连接。

所述的从动锥齿轮与主动锥齿轮轴线间的夹角为90°。

所述电极板对应的圆心角为30～70°。

所述的电极板所在圆周直径可调范围为10～25mm。

本实用新型的有益效果：

1、检测电极在径向方向上可调，从而实现多种孔径的精密测量，包括通孔、盲孔、微小孔和孔径相差不大的阶梯孔。

2、采用电容传感器测量原理，有效提高测量的效率，在较大量程内保证测量的精度，同时降低测量成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构立体图；

图2为本实用新型的剖视图；

图3为本实用新型的工作原理示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置，包括电极板1、滑块2、端盖3、主动轴4、壳体5、从动锥齿轮6和主动锥齿轮7；壳体5的顶部开设有沿圆周径向设置的四个滑槽5-1，底部与端盖3通过螺钉连接；滑槽5-1的底部开口于壳体5的顶部内壁；壳体5的内部中心设有一体成型的从动轴5-2；从动锥齿轮6通过轴承支承在从动轴5-2上；主动锥齿轮7与主动轴4固定；主动轴4通过轴承支承在壳体5上，一端伸出壳体5外；从动锥齿轮6与主动锥齿轮7啮合，且从动锥齿轮6与主动锥齿轮7轴线间的夹角为90°。四块滑块2分别设置在壳体5的一个滑槽5-1内，且四块滑块2底部的螺纹均与从动锥齿轮6顶部的平面螺纹啮合；每块滑块2的内侧壁固定有一块电极板1；电极板1为柱形，且横截面呈扇环状；电极板1对应的圆心角为60°；四块电极板1沿圆周均布，且四块电极板1所在圆周直径可调范围为10～25mm。

如图3所示，四块电极板1与待测孔8的孔壁构成四个电容器，忽略边缘效应的影响，各个电极板1与待测孔8之间的电容值计算公式为：

C=ζϵLlnRr---(1)]]>

公式(1)中，ε为空气的介电常数；L为电极板1的轴向长度；R为待测孔8的半径；r为电极板1的外侧壁半径，ζ为电极板1对应的圆心角。