本發(fā)明屬于電場(chǎng)測(cè)量、同軸度測(cè)量和調(diào)諧，具體涉及一種多胞橢球諧振腔的全自動(dòng)化測(cè)量與調(diào)諧裝置。

背景技術(shù)：

1、同軸度，是衡量一個(gè)器件的各個(gè)部分是否保持在一個(gè)中心軸線附近程度的重要參數(shù)。它涉及到軸類零件的設(shè)計(jì)和制造精度。在高精度的系統(tǒng)中，尤其需要對(duì)同軸度進(jìn)行測(cè)準(zhǔn)并校正。

2、多胞橢球諧振腔是應(yīng)用在加速器領(lǐng)域的關(guān)鍵器件。它是一種通過沖壓零件和電子束焊接而成型的薄壁結(jié)構(gòu)，由多個(gè)單元諧振腔組合而成，在加工過程中存在不可避免的形變，如單元傾斜、偏軸，單元長度偏差，從而影響橢球諧振腔的頻率和軸向電場(chǎng)平坦度，進(jìn)而降低橢球諧振腔的運(yùn)行電場(chǎng)梯度。在橢球諧振腔加工成型后要進(jìn)行調(diào)諧處理。意義在于保證多胞諧振腔具有平坦的軸向電場(chǎng)分布，從而能夠工作在高加速梯度下。因此，對(duì)多胞橢球諧振腔進(jìn)行測(cè)量和調(diào)諧，是諧振腔制造過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

3、現(xiàn)有技術(shù)公開的調(diào)諧方法主要包括手動(dòng)和半自動(dòng)調(diào)諧。其中手動(dòng)調(diào)諧，是先將多胞橢球諧振腔垂直懸掛或水平固定，采用平行夾板依次對(duì)各個(gè)諧振腔胞進(jìn)行拉伸或壓縮。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，無需復(fù)雜的裝置和夾具，可以對(duì)不同尺寸的多胞橢球諧振腔進(jìn)行調(diào)諧?？墒牵祟惙椒ǖ娜秉c(diǎn)依然明顯，主要是調(diào)諧精度不高，且調(diào)諧時(shí)間久，測(cè)量滯后，效率低下；另一種是半自動(dòng)調(diào)諧，申請(qǐng)?zhí)枮?02310872065.4、發(fā)明名稱為“一種適用于多腔胞橢球型超導(dǎo)腔的半自動(dòng)化預(yù)調(diào)諧裝置”的中國專利申請(qǐng)公開了一種半自動(dòng)化調(diào)諧裝置，通過引入軟件控制系統(tǒng)和相應(yīng)的裝置，可以提升調(diào)測(cè)的效率，但依然存在難以同步進(jìn)行測(cè)量和調(diào)諧的缺陷，且需要頻繁的人工干預(yù)，無法保證調(diào)諧的精度和一致性。

4、由于諧振腔的品質(zhì)因素要求高，對(duì)于腔體的尺寸和狀態(tài)需要特別精細(xì)的調(diào)節(jié)。如何能夠快速的實(shí)時(shí)測(cè)量，且能夠?qū)y(cè)量結(jié)果進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，從而提升諧振腔的性能，是本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種多胞橢球諧振腔的全自動(dòng)化測(cè)量與調(diào)諧裝置，能夠在不需要人工干預(yù)的情況下，實(shí)時(shí)完成多胞橢球諧振腔高頻特性和同軸度測(cè)量以及調(diào)諧操作，確保調(diào)諧的高效性和精度，顯著提升了多胞橢球諧振腔的運(yùn)行性能。

2、本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的：

3、一種多胞橢球諧振腔的全自動(dòng)化測(cè)量與調(diào)諧裝置，包括主體支架系統(tǒng)1、小球拉線裝置2、同軸度測(cè)量裝置3、單元調(diào)諧裝置4、供電設(shè)備5、控制系統(tǒng)和待測(cè)多胞橢球諧振腔6；

4、主體支架系統(tǒng)1包括框架結(jié)構(gòu)、第一滑軌11和第二滑軌12；第一滑軌11固定安裝于框架結(jié)構(gòu)的上表面中軸線，兩條第二滑軌12分別對(duì)稱固定于第一滑軌11的兩側(cè)，與第一滑軌11平行；

5、待測(cè)多胞橢球諧振腔6能夠沿第一滑軌11滑動(dòng)；小球拉線裝置2穿過待測(cè)多胞橢球諧振腔6，實(shí)現(xiàn)待測(cè)多胞橢球諧振腔6的高頻特性測(cè)量；

6、同軸度測(cè)量裝置3包括測(cè)量傳感器31、固定夾具32、升降夾具33、升降步進(jìn)電機(jī)34、轉(zhuǎn)軸步進(jìn)電機(jī)35、半圓形滑軌36、滑軌支架37和位移傳感器38；若干個(gè)測(cè)量傳感器31均勻分布在固定夾具32上，固定夾具32與待測(cè)多胞橢球諧振腔6的中軸線平行，固定夾具32的兩端分別固定安裝于連桿上；兩個(gè)升降夾具33分別位于連桿的左右兩側(cè)；左側(cè)升降夾具33的一端連接待測(cè)多胞橢球諧振腔6的輸入口，另一端通過第一升降步進(jìn)電機(jī)連接至連桿；右側(cè)升降夾具33的一端連接待測(cè)多胞橢球諧振腔6的輸出口，另一端通過第二升降步進(jìn)電機(jī)連接至連桿，升降步進(jìn)電機(jī)34用于控制測(cè)量傳感器31的升降；轉(zhuǎn)軸步進(jìn)電機(jī)35的一端與左側(cè)支撐桿連接，另一端與連桿左端連接，轉(zhuǎn)軸步進(jìn)電機(jī)35用于調(diào)整測(cè)量傳感器31的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸；半圓形滑軌36通過滑軌支架37安裝于主體支架系統(tǒng)1；位移傳感器38兩端分別連接連桿右端和半圓形滑軌36；

7、單元調(diào)諧裝置4包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同平行對(duì)稱排布的調(diào)諧夾板子組件；調(diào)諧夾板子組件包括夾板41、拉壓板42、軌道凹槽43和拉壓板步進(jìn)電機(jī)44；夾板41中空，底部設(shè)有滑塊46，滑塊46能夠沿第二滑軌12滑動(dòng)；夾板41的頂部和底部開有圓孔，螺釘穿過兩個(gè)夾板41的圓孔，間距步進(jìn)電機(jī)45位于螺釘?shù)哪┒?，用于調(diào)節(jié)兩個(gè)夾板41之間的相對(duì)距離；軌道凹槽43分別位于夾板41左右兩側(cè)的上下部；對(duì)于夾板同一側(cè)的上軌道凹槽和下軌道凹槽之間，安裝有兩塊拉壓板42，兩塊拉壓板42閉合時(shí)呈圓形中空矩形狀；上軌道凹槽和下軌道凹槽的末端分別設(shè)有拉壓板步進(jìn)電機(jī)44，滑桿穿過拉壓板42和拉壓板步進(jìn)電機(jī)44，通過拉壓板步進(jìn)電機(jī)44和滑桿帶動(dòng)左右兩塊拉壓板42打開和閉合狀態(tài)；

8、供電設(shè)備5，用于為單元調(diào)諧裝置4和小球拉線裝置2提供動(dòng)力支持，為同軸度測(cè)量裝置3的旋轉(zhuǎn)和測(cè)量、以及待測(cè)多胞橢球諧振腔6的移動(dòng)提供動(dòng)力支持；

9、控制系統(tǒng)用于控制小球拉線裝置2的移動(dòng)、待測(cè)多胞橢球諧振腔6的移動(dòng)、測(cè)量傳感器31的升降及轉(zhuǎn)動(dòng)、接收測(cè)量傳感器31及位移傳感器38的采集數(shù)據(jù)、完成同軸度和高頻特性的解算，并依據(jù)同軸度解算結(jié)果自動(dòng)控制單元調(diào)諧裝置4的移動(dòng)和拉壓板42的打開閉合狀態(tài)。

10、進(jìn)一步的，主體支架系統(tǒng)1中，框架結(jié)構(gòu)為鋁合金型材的框架結(jié)構(gòu)。

11、進(jìn)一步的，小球拉線裝置2包括配重塊21、第一滑輪22、第二滑輪23、第三滑輪24、繞線輪25、直細(xì)線26、用于微擾的小球27和支撐桿28；支撐桿28固定于框架結(jié)構(gòu)的上表面中軸線的左右兩端，向上延伸；第一滑輪22、第二滑輪23和第三滑輪24位于左側(cè)支撐桿，繞線輪25位于右側(cè)支撐桿；直細(xì)線穿過第一滑輪22、第二滑輪23和第三滑輪24，一端連接配重塊21，另一端連接繞線輪25；用于微擾的小球27位于直細(xì)線26上，直細(xì)線26與待測(cè)多胞橢球諧振腔6同軸。

12、進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)軸步進(jìn)電機(jī)35的軸心和半圓形滑軌36的圓心之間的連線，與待測(cè)多胞橢球諧振腔6同軸。

13、進(jìn)一步的，測(cè)量傳感器31選用激光測(cè)距傳感器。

14、進(jìn)一步的，半圓形滑軌36的半徑大于待測(cè)多胞橢球諧振腔6的外徑。

15、進(jìn)一步的，待測(cè)多胞橢球諧振腔6包括依次級(jí)聯(lián)的輸入口、若干個(gè)單元腔61和輸出口，還包括支撐支架和滑動(dòng)底座64；單元腔61的兩端均設(shè)有加強(qiáng)筋601，相鄰單元腔61通過加強(qiáng)筋601級(jí)聯(lián)；單元腔61和支撐支架一一對(duì)應(yīng)，以確保待測(cè)多胞橢球諧振腔6的穩(wěn)固，支撐支架包括軟性支撐體62和支撐支架63；支撐支架63的底部與滑動(dòng)底座64固定連接，頂部固定連接軟性支撐體62，用于支撐單元腔61；滑動(dòng)底座64與主體支架系統(tǒng)1的第一滑軌11接觸。

16、進(jìn)一步的，拉壓板42處于打開狀態(tài)時(shí)，中空部分能夠使得待測(cè)多胞橢球諧振腔6穿過；拉壓板42處于閉合狀態(tài)時(shí)，中空部分直徑與待測(cè)多胞橢球諧振腔6的加強(qiáng)筋601一致。

17、本發(fā)明的有益效果是：

18、本發(fā)明所述多胞橢球諧振腔的全自動(dòng)化測(cè)量與調(diào)諧裝置，通過對(duì)小球拉線裝置和同軸度測(cè)量裝置，可以快速獲取待測(cè)多胞橢球諧振腔的各項(xiàng)性能指標(biāo)，包括高頻特性和同軸特性；根據(jù)控制系統(tǒng)的程序設(shè)定，可生成對(duì)多胞橢球諧振腔的調(diào)諧方案，通過對(duì)單元調(diào)諧系統(tǒng)的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多胞橢球諧振腔的調(diào)諧；調(diào)諧與測(cè)量可以交替實(shí)施，提升調(diào)諧精度；整個(gè)流程無需人為操控，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多胞橢球諧振腔的測(cè)量與調(diào)諧的全流程自動(dòng)化，提高調(diào)諧的效率和調(diào)諧精度；實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)的對(duì)諧振腔調(diào)諧體的作用，從而使其滿足物理參數(shù)需求、保證諧振腔的性能和效果。

19、綜上，本發(fā)明所述裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)橢球型諧振腔的快速、高精度、全自動(dòng)化調(diào)諧；能夠在不需要人工干預(yù)的情況下，實(shí)時(shí)完成多胞橢球諧振腔高頻特性和同軸度測(cè)量以及調(diào)諧操作，確保調(diào)諧的高效性、一致性和精度，顯著提升了多胞橢球諧振腔的運(yùn)行性能；整個(gè)調(diào)諧過程可以根據(jù)實(shí)時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而進(jìn)一步提升了諧振腔的性能，使其能夠在高加速梯度下穩(wěn)定工作。