專利名稱：非接觸式流體元器件振動檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動檢測裝置，尤其是涉及一種非接觸式流體元器件振動檢測裝置。
背景技術(shù)：
振動是工程機械和實驗設備重要的固有特性，是機械運行狀態(tài)和故障檢測的重要參數(shù)。振動檢測技術(shù)廣泛應用在科學研究、日常生活、工業(yè)檢測等領(lǐng)域。例如，機械振動故障檢測，橋梁振動檢測，發(fā)動機振動檢測等。隨著傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，測量傳感器可測量的頻率范圍和動態(tài)范圍大大增加，振動測試儀器向小型化、功能化和多樣化發(fā)展。縫隙流場邊界面的振動檢測是研究縫隙流場的狀態(tài)變化對流場邊界面的沖擊以及流場邊界面結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的振動特性的必要手段。目前已有的振動檢測裝置存在以下不足
1)對于高精度(微米級以上)的振動檢測需求，目前已有的振動檢測裝置采取的隔振措施以及具備的抗振性能達不到要求；
2)目前已有的對測量對象進行剛性固定的振動檢測裝置無法測量出微小沖擊引起的振動；
3)對于縫隙流場邊界面的振動檢測，目前已有的振動檢測裝置無法實現(xiàn)對于流場邊界面的位姿調(diào)節(jié)功能，即無法控制縫隙流場的厚度以及上下界面的平行度；
4)對于下界面運動條件下的縫隙流場邊界面的振動檢測，目前已有的振動檢測裝置無法實現(xiàn)對于流場下界面運動狀態(tài)的控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決縫隙流場邊界面的振動檢測問題，本發(fā)明的目的在于提供一種振動檢測裝置，可實現(xiàn)流場邊界面控制，并保證對流場上界面被測流體元器件振動的可靠檢測。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明包括六個結(jié)構(gòu)相同的流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)、支撐架、三個結(jié)構(gòu)相同的傳感測量裝置、流場上界面被測流體元器件及其夾持機構(gòu)、流場下界面結(jié)構(gòu)及其位置調(diào)節(jié)機構(gòu)、隔振平臺、運動平臺、氣液管路以及控制器；其中
1)六個結(jié)構(gòu)相同的流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)
均包括T型螺栓、固定模塊、鎖緊螺套、精密螺桿、位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤以及萬向掛鉤彈簧；固定模塊的一端與T型螺栓固定，固定模塊的另一端與第一鎖緊螺套固定；精密螺桿兩端分別與第一鎖緊螺套、第二鎖緊螺套連接；位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤的一端與第二鎖緊螺套固定，位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤的另一端萬向掛鉤彈簧的一端連接；
2)支撐架
包括傳感器安裝支撐架、位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架和六邊形底座；傳感器安裝支撐架的3根豎直狀態(tài)的鋁型材下端分別固定于六邊形底座3條互不相鄰鋁型材的上表面，3根豎直狀態(tài)的鋁型材上端的水平狀態(tài)的鋁型材分別固定于各自豎直狀態(tài)的鋁型材的側(cè)面，并且指向六邊形底座的內(nèi)側(cè)；位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架的3根豎直狀態(tài)的鋁型材下端分別固定于六邊形底座其余3條互不相鄰的鋁型材的上表面，3根豎直狀態(tài)的鋁型材上端的水平狀態(tài)的鋁型材一端分別固定于各自豎直狀態(tài)的鋁型材的側(cè)面，另一端通過螺釘固定在位于中心的正六棱柱殼體的3個互不相鄰的側(cè)面；位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架的3根水平狀態(tài)的鋁型材位于傳感器安裝支撐架的3根水平狀態(tài)的鋁型材的上方；六邊形底座由6根外形相同的鋁型材首尾相接構(gòu)成，接觸面為鋁型材一端加工而成的60度斜面，任意2根相鄰的鋁型材通過斜角連接件固定；支撐架中所有垂直連接的鋁型材均通過角件以及T型螺栓固定；
3)三個結(jié)構(gòu)相同的傳感測量裝置
均包括感測頭、手動精密平移臺以及固定塊；每個感測頭分別固定在各自的手動精密平移臺上表面；3個手動精密平移臺下表面分別固定在各自的固定塊上表面；
4)流場上界面被測流體元器件的夾持機構(gòu)
包括卡盤以及6個卡盤彈簧掛鉤；流場上界面被測流體元器件通過卡盤夾持，流場上界面被測流體元器件下表面為縫隙流場的上界面；卡盤與6個卡盤彈簧掛鉤固定；
5)流場下界面結(jié)構(gòu)及其位置調(diào)節(jié)機構(gòu)包括流場下界面結(jié)構(gòu)和手動精密升降臺；流場下界面結(jié)構(gòu)為透明的有機玻璃板與手動精密升降臺固定，流場下界面結(jié)構(gòu)上表面為縫隙流場的下界面；
所述的T型螺栓一端與位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架的3根豎直狀態(tài)的鋁型材固定，另一端與固定模塊固定；萬向掛鉤彈簧一端與位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤連接，另一端與卡盤彈簧掛鉤連接；六邊形底座下表面與隔振平臺或運動平臺固定；3個固定塊分別通過T型螺栓與傳感器安裝支撐架固定；手動精密升降臺與隔振平臺固定；注液管路、回收管路以及氣密封管路均通過管路和快速氣動接頭與流場上界面被測流體元器件連接；控制器通過線纜與感測頭連接；
所述的流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)在水平和豎直方向各有3個，均呈120度中心對稱分布，對稱軸為流場上界面被測流體元器件的軸心；卡盤彈簧掛鉤共有6個，其中3個120度中心對稱分布于卡盤的上表面，對稱軸為流場上界面被測流體元器件的軸心，上端分別與3個豎直方向的萬向掛鉤彈簧連接，下端與卡盤固定，另外3個120度中心對稱分布于卡盤的下表面，對稱軸為流場上界面被測流體元器件的軸心，上端與卡盤固定，下端分別與3個水平方向的萬向掛鉤彈簧連接。本發(fā)明具有的有益效果是
1)支撐架采用大邊長加厚鋁型材，并通過角件配T型螺栓或斜角連接件進行高強度固定；位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架的3根水平狀態(tài)的鋁型材分別通過螺釘固定在位于中心的正六棱柱殼體的3個互不相鄰的側(cè)面，消除懸臂梁結(jié)構(gòu)；支撐架整體剛度大，抗振能力強，并且通過螺釘與隔振平臺固定，有效抑制了來自地面的振動，為激光位移傳感器提供了良好的測量環(huán)境，可實現(xiàn)有效的高精度(微米級以上)振動檢測；
2)流場上界面被測流體元器件通過萬向掛鉤彈簧進行柔性固定，可實現(xiàn)對微小沖擊引起振動的測量；
3)流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)通過精密螺桿可實現(xiàn)對流場上界面被測流體元器件位姿的精確控制；手動精密升降臺可實現(xiàn)對流場下界面結(jié)構(gòu)位置的較大范圍調(diào)節(jié)；本發(fā)明可實現(xiàn)對縫隙流場的厚度以及上下界面的平行度的精確控制；
4)支撐架與運動平臺固定，可實現(xiàn)下界面運動條件下的縫隙流場邊界面的振動檢測。


圖1是本發(fā)明的原理示意圖。圖2是流場上界面被測流體元器件及其夾持機構(gòu)和位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)的立體視圖。圖3是流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)及卡盤掛鉤的立體視圖。圖4是支撐架結(jié)構(gòu)的立體視圖。圖5是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的立體視圖。圖6是傳感測量裝置在整體結(jié)構(gòu)中的局部立體視圖。圖中1、流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)，1A、T型螺栓，1B、固定模塊，1C、鎖緊螺套，1D、精密螺桿，1E、位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤，1F、萬向掛鉤彈簧，2、支撐架，2A、傳感器安裝支撐架，2B、位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架，2C、六邊形底座，3、傳感測量裝置，3A、X方向感測頭，3B、Y方向感測頭，3C、Z方向感測頭，3D、手動精密平移臺，3E、固定塊，4、流場上界面被測流體元器件及其夾持機構(gòu)，4A、流場上界面被測流體元器件，4B、卡盤，4C、卡盤彈簧掛鉤，5A、流場下界面結(jié)構(gòu)，5B、手動精密升降臺，6、縫隙流場，7、隔振平臺，8、運動平臺，9A、注液管路，9B、回收管路，9C、氣密封管路，10、控制器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1示意性地表示了本發(fā)明實施方案的原理圖，縫隙流場6的維持需要注液管路9A、回收管路9B以及氣密封管路9C的協(xié)同作用；流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)I和手動精密升降臺5B可實現(xiàn)對縫隙流場6邊界的控制；傳感測量裝置3配合控制器10可實現(xiàn)對縫隙流場6的流場上界面被測流體元器件及其夾持機構(gòu)4振動的檢測；隔振平臺7可有效抑制來自地面的振動；運動平臺8可為下界面運動條件下的縫隙流場邊界面的振動檢測創(chuàng)造條件；
所述的注液管路9A、回收管路9B以及氣密封管路9C均通過管路和快速氣動接頭與流場上界面被測流體元器件4A連接；控制器10通過線纜與感測頭3A 3C連接。圖2和圖3表示了流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)I和流場上界面被測流體元器件及其夾持機構(gòu)4的立體結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系，其中
1)六個結(jié)構(gòu)相同的流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)1:
均包括T型螺栓1A、固定模塊1B、鎖緊螺套1C、精密螺桿1D、位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤IE以及萬向掛鉤彈簧IF ;固定模塊IB的一端與T型螺栓IA固定，固定模塊IB的另一端與第一鎖緊螺套固定；精密螺桿ID兩端分別與第一鎖緊螺套、第二鎖緊螺套連接；精密螺桿與鎖緊螺套均為精密螺紋，螺距足夠小(例如O. 25mm)，可實現(xiàn)位姿精確調(diào)節(jié)，鎖緊螺套在位姿調(diào)節(jié)完成后可實現(xiàn)鎖緊功能，提高螺紋強度和緊固性，防止松脫，有利于振動測量的穩(wěn)定性與準確性；位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤IE的一端與第二鎖緊螺套固定，位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤IE的另一端萬向掛鉤彈簧IF的一端連接；萬向掛鉤彈簧IF為位姿調(diào)節(jié)提供了便利性；
2)流場上界面被測流體元器件的夾持機構(gòu)4 包括卡盤4B以及6個卡盤彈簧掛鉤4C ;流場上界面被測流體元器件4A通過卡盤4B夾持，流場上界面被測流體元器件4A下表面為縫隙流場6的上界面；卡盤4B與6個卡盤彈簧掛鉤4C固定；
所述的萬向掛鉤彈簧IF —端與位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤IE連接，另一端與卡盤彈簧掛鉤4C連接；
所述的流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)I在水平和豎直方向各有3個，均呈120度中心對稱分布，對稱軸為流場上界面被測流體元器件4A的軸心；卡盤彈簧掛鉤4C共有6個，其中3個120度中心對稱分布于卡盤4B的上表面，對稱軸為流場上界面被測流體元器件4A的軸心，上端分別與3個豎直方向的萬向掛鉤彈簧IF連接，下端與卡盤4B固定，另外3個120度中心對稱分布于卡盤4B的下表面，對稱軸為流場上界面被測流體元器件4A的軸心，上端與卡盤4B固定，下端分別與3個水平方向的萬向掛鉤彈簧IF連接。圖4表示了支撐架2的立體結(jié)構(gòu)，包括傳感器安裝支撐架2A、位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架2B和六邊形底座2C ;傳感器安裝支撐架2A的3根豎直狀態(tài)的鋁型材下端分別固定于六邊形底座2C的3條互不相鄰鋁型材的上表面，并且可以沿著六邊形底座2C的頂面在水平方向上進行位置調(diào)節(jié)，從而滿足感測頭3A 3C測量位置的調(diào)節(jié)，3根豎直狀態(tài)的鋁型材上端的水平狀態(tài)的鋁型材分別固定于各自豎直狀態(tài)的鋁型材的側(cè)面，并且指向六邊形底座2C的內(nèi)側(cè)；位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架2B的3根豎直狀態(tài)的鋁型材下端分別固定于六邊形底座2C其余3條互不相鄰的鋁型材的上表面，3根豎直狀態(tài)的鋁型材上端的水平狀態(tài)的鋁型材一端分別固定于各自豎直狀態(tài)的鋁型材的側(cè)面，并且可以沿著3根豎直狀態(tài)的鋁型材的側(cè)面在豎直方向上進行位置調(diào)節(jié)，從而滿足六邊形底座2C與運動平臺8固定時對流場上界面被測流體元器件4A在豎直方向上位置的調(diào)節(jié)，另一端通過螺釘固定在位于中心的正六棱柱殼體的3個互不相鄰的側(cè)面；位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架2B的3根水平狀態(tài)的鋁型材位于傳感器安裝支撐架2A的3根水平狀態(tài)的鋁型材的上方；六邊形底座2C由6根外形相同的鋁型材首尾相接構(gòu)成，接觸面為鋁型材一端加工而成的60度斜面，任意2根相鄰的鋁型材通過斜角連接件固定；支撐架2中所有垂直連接的鋁型材均通過角件以及T型螺栓固定；
圖5表示了本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的立體視圖，表示了傳感測量裝置3和流場下界面結(jié)構(gòu)及其位置調(diào)節(jié)機構(gòu)5在系統(tǒng)中的位置，以及流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)I與支撐架2的連接方式；流場下界面結(jié)構(gòu)及其位置調(diào)節(jié)機構(gòu)包括流場下界面結(jié)構(gòu)5A和手動精密升降臺5B ;流場下界面結(jié)構(gòu)5A為透明的有機玻璃板與手動精密升降臺5B固定，便于觀測縫隙流場6的狀態(tài)；流場下界面結(jié)構(gòu)5A上表面為縫隙流場6的下界面；手動精密升降臺5B可實現(xiàn)對流場下界面結(jié)構(gòu)5A豎直方向位置的較大范圍調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)過程中，先調(diào)節(jié)手動精密升降臺5B，使得流場下界面結(jié)構(gòu)5A處于合適的位置，再通過流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)I對流場上界面被測流體元器件4A的位置進行微調(diào)，從而實現(xiàn)了對縫隙流場的厚度以及上下界面的平行度的精確控制
所述的T型螺栓IA 一端與支撐架2固定，另一端與固定模塊IB固定；手動精密升降臺5B與隔振平臺7固定。圖6表示了傳感測量裝置3在整體結(jié)構(gòu)中的局部立體視圖，三個結(jié)構(gòu)相同的傳感測量裝置3均包括感測頭、手動精密平移臺以及固定塊；每個感測頭分別固定在各自的手動精密平移臺3D上表面；通過調(diào)節(jié)手動精密平移臺3D，可以調(diào)節(jié)感測頭3A 3C與流場上界面被測流體元器件及其夾持機構(gòu)4之間的距離，使其處于良好的測量狀態(tài)；3個手動精密平移臺3D下表面分別固定在各自的固定塊3E上表面；
所述的3個固定塊3E分別通過T型螺栓與傳感器安裝支撐架2A固定。上述具體實施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種非接觸式流體元器件振動檢測裝置，其特征在于包括六個結(jié)構(gòu)相同的流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)(I)、支撐架(2)、三個結(jié)構(gòu)相同的傳感測量裝置(3)、流場上界面被測流體元器件及其夾持機構(gòu)(4)、流場下界面結(jié)構(gòu)及其位置調(diào)節(jié)機構(gòu)、隔振平臺(7)、運動平臺(8)、氣液管路以及控制器(10);其中 1)六個結(jié)構(gòu)相同的流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)(I) 均包括T型螺栓(IA)、固定模塊(IB)、鎖緊螺套(1C)、精密螺桿(ID)、位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤(IE)以及萬向掛鉤彈簧(IF);固定模塊(IB)的一端與T型螺栓(IA)固定，固定模塊(IB)的另一端與第一鎖緊螺套固定；精密螺桿(ID)兩端分別與第一鎖緊螺套、第二鎖緊螺套連接；位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤(IE)的一端與第二鎖緊螺套固定，位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤(IE)的另一端萬向掛鉤彈簧(IF)的一端連接； 2)支撐架(2) 包括傳感器安裝支撐架(2A)、位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架(2B)和六邊形底座(2C);傳感器安裝支撐架(2A)的3根豎直狀態(tài)的鋁型材下端分別固定于六邊形底座(2C)3條互不相鄰鋁型材的上表面，3根豎直狀態(tài)的鋁型材上端的水平狀態(tài)的鋁型材分別固定于各自豎直狀態(tài)的鋁型材的側(cè)面，并且指向六邊形底座(2C)的內(nèi)側(cè)；位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架(2B)的3根豎直狀態(tài)的鋁型材下端分別固定于六邊形底座(2C)其余3條互不相鄰的鋁型材的上表面，3根豎直狀態(tài)的鋁型材上端的水平狀態(tài)的鋁型材一端分別固定于各自豎直狀態(tài)的鋁型材的側(cè)面，另一端通過螺釘固定在位于中心的正六棱柱殼體的3個互不相鄰的側(cè)面；位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架(2B)的3根水平狀態(tài)的鋁型材位于傳感器安裝支撐架(2A)的3根水平狀態(tài)的鋁型材的上方；六邊形底座(2C)由6根外形相同的鋁型材首尾相接構(gòu)成，接觸面為鋁型材一端加工而成的60度斜面，任意2根相鄰的鋁型材通過斜角連接件固定；支撐架(2)中所有垂直連接的鋁型材均通過角件以及T型螺栓固定； 3)三個結(jié)構(gòu)相同的傳感測量裝置(3) 均包括感測頭、手動精密平移臺以及固定塊；每個感測頭分別固定在各自的手動精密平移臺(3D)上表面；3個手動精密平移臺(3D)下表面分別固定在各自的固定塊(3E)上表面； 4)流場上界面被測流體元器件的夾持機構(gòu)(4) 包括卡盤(4B)以及6個卡盤彈簧掛鉤(4C);流場上界面被測流體元器件(4A)通過卡盤(4B)夾持，流場上界面被測流體元器件(4A)下表面為縫隙流場(6)的上界面；卡盤(4B)與6個卡盤彈簧掛鉤(4C)固定； 5)流場下界面結(jié)構(gòu)及其位置調(diào)節(jié)機構(gòu)包括流場下界面結(jié)構(gòu)(5A)和手動精密升降臺(5B);流場下界面結(jié)構(gòu)(5A)為透明的有機玻璃板與手動精密升降臺(5B)固定，流場下界面結(jié)構(gòu)(5A)上表面為縫隙流場(6)的下界面； 所述的T型螺栓(IA) —端與位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝支撐架(2B)的3根豎直狀態(tài)的鋁型材固定，另一端與固定模塊(IB)固定；萬向掛鉤彈簧(IF) —端與位姿調(diào)節(jié)彈簧掛鉤(IE)連接，另一端與卡盤彈簧掛鉤(4C)連接；六邊形底座(2C)下表面與隔振平臺(7)或運動平臺(8)固定；3個固定塊(3E)分別通過T型螺栓與傳感器安裝支撐架(2A)固定；手動精密升降臺(5B)與隔振平臺(7)固定；注液管路(9A)、回收管路(9B)以及氣密封管路(9C)均通過管路和快速氣動接頭與流場上界面被測流體元器件(4A)連接；控制器(10)通過線纜與感測頭(3A 3C)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式流體元器件振動檢測裝置，其特征在于所述的流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)(I)在水平和豎直方向各有3個，均呈120度中心對稱分布，對稱軸為流場上界面被測流體元器件(4A)的軸心；卡盤彈簧掛鉤(4C)共有6個，其中3個120度中心對稱分布于卡盤(4B)的上表面，對稱軸為流場上界面被測流體元器件(4A)的軸心，上端分別與3個豎直方向的萬向掛鉤彈簧(IF)連接，下端通過螺紋與卡盤(4B)固定,另外3個120度中心對稱分布于卡盤(4B)的下表面,對稱軸為流場上界面被測流體元器件(4A)的軸心，上端與卡盤(4B)固定，下端分別與3個水平方向的萬向掛鉤彈簧(IF)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非接觸式流體元器件振動檢測裝置。包括六個結(jié)構(gòu)相同的流場上界面被測流體元器件位姿調(diào)節(jié)機構(gòu)、支撐架、三個結(jié)構(gòu)相同的傳感測量裝置、流場上界面被測流體元器件及其夾持機構(gòu)、流場下界面結(jié)構(gòu)及其位置調(diào)節(jié)機構(gòu)、隔振平臺、運動平臺、氣液管路以及控制器。本發(fā)明用于檢測縫隙流場下界面靜止以及水平運動兩種條件下縫隙流場上界面被測流體元器件的振動特性；本發(fā)明可實現(xiàn)對縫隙流場的厚度以及上下界面平行度的精確控制；本發(fā)明可有效抑制來自地面的振動，并且支撐架具有良好的抗振特性，可實現(xiàn)對微小沖擊引起振動的精確檢測。
文檔編號G01H9/00GK103048038SQ201210547449
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者傅新, 申英男, 陳文昱 申請人:浙江大學