一種連桿驅(qū)動(dòng)三維磁場(chǎng)測(cè)量探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種連桿驅(qū)動(dòng)三維磁場(chǎng)測(cè)量探頭，應(yīng)用于磁場(chǎng)測(cè)量設(shè)備中，通過控制霍爾傳感器在磁場(chǎng)空間中的位置姿態(tài)，測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量在三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量。
【背景技術(shù)】
[0002]磁場(chǎng)測(cè)量是現(xiàn)代科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在航空航天、電子信息、清潔能源等高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。然而，磁場(chǎng)測(cè)量不同于電壓、電流等物理量的測(cè)量，其基本參數(shù)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，而且呈現(xiàn)空間分布狀態(tài)。要掌握磁場(chǎng)的詳細(xì)信息，必須對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量在三維空間坐標(biāo)軸上的分量進(jìn)行測(cè)量。然而，目前常用的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)、特斯拉計(jì)等磁場(chǎng)測(cè)量設(shè)備僅能對(duì)固定方向的磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，不具備對(duì)三維空間磁場(chǎng)的測(cè)量能力。有少量文獻(xiàn)提出利用立體線圈和多個(gè)霍爾傳感器組成的磁場(chǎng)探頭設(shè)計(jì)。這兩種結(jié)構(gòu)不盡結(jié)構(gòu)龐大，而且存在位置精度低等缺點(diǎn)，不能滿足精細(xì)磁場(chǎng)測(cè)量的場(chǎng)合。為了滿足高端設(shè)備的發(fā)展的趨勢(shì)，開發(fā)體積小、精度高的三維磁場(chǎng)測(cè)量設(shè)備具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有磁場(chǎng)測(cè)量設(shè)備無法進(jìn)行高精度三維磁場(chǎng)測(cè)量的問題，提出一種連桿驅(qū)動(dòng)三維磁場(chǎng)測(cè)量探頭。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種連桿驅(qū)動(dòng)三維磁場(chǎng)測(cè)量探頭，其特征在于:主要包括傳感器頭、連桿系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三部分，傳感器頭包括霍爾傳感器、傳感器座、轉(zhuǎn)軸；連桿系統(tǒng)包括末端推桿、前滑桿頭、滑桿、后滑桿頭；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)桿、曲軸、驅(qū)動(dòng)輪；此外，還包括支架、橡膠架、轉(zhuǎn)盤、螺釘、基礎(chǔ)座。
[0005]所述霍爾傳感器貼于所述傳感器座內(nèi)凹槽面上，所述傳感器座兩側(cè)壁上分別開有轉(zhuǎn)軸孔和推桿孔，轉(zhuǎn)軸孔中心與所述霍爾傳感器測(cè)量表面平齊。
[0006]所述驅(qū)動(dòng)桿安裝在所述后滑桿頭一側(cè)，且一端與所述后滑桿頭通過連接孔鉸接，其另一端與所述曲軸內(nèi)軸連接；所述曲軸內(nèi)軸與外軸同軸線，外軸與所述驅(qū)動(dòng)輪上偏心孔連接。
[0007]所述支架前端兩側(cè)壁端部開軸孔與所述傳感器座轉(zhuǎn)軸孔通過所述轉(zhuǎn)軸鉸接，軸孔后面開橡膠架孔與所述橡膠架定位臺(tái)連接；所述支架后部與所述驅(qū)動(dòng)桿相同一側(cè)的側(cè)壁上開驅(qū)動(dòng)輪孔，與所述驅(qū)動(dòng)輪中心軸連接；所述支架末端兩側(cè)底板開定位孔，通過所述螺釘固定在所述轉(zhuǎn)盤上；所述支架中軸孔與所述滑桿配合，使其能在中軸孔中滑動(dòng)。
[0008]所述橡膠架為L型，安裝后底面超出所述支架前側(cè)臂一部分；所述橡膠架底面末端有三角形復(fù)位臺(tái)，在被所述末端推桿壓下后變形，產(chǎn)生反向力。
[0009]所述基礎(chǔ)架側(cè)面中心軸與所述轉(zhuǎn)盤中心孔連接，使所述轉(zhuǎn)盤能帶動(dòng)支架轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]所述末端推桿與所述驅(qū)動(dòng)桿的工作長度相等，以使連桿系統(tǒng)形成平行四邊形運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0011]所述傳感器座轉(zhuǎn)軸孔與推桿孔之間的距離與所述驅(qū)動(dòng)輪上偏心孔至所述驅(qū)動(dòng)輪中心的距離相等，以使兩者轉(zhuǎn)動(dòng)角度相同。
[0012]本發(fā)明所述的一種連桿驅(qū)動(dòng)三維磁場(chǎng)測(cè)量探頭采用霍爾傳感器測(cè)量空間磁感應(yīng)強(qiáng)度，并能夠?qū)嶋p軸轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)量三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量。初始位置時(shí)，所述支架上表面與所述基礎(chǔ)座底面平行，所述傳感器座轉(zhuǎn)軸孔與推桿孔連線垂直于所述支架上表面，從而所述霍爾傳感器測(cè)量表面與所述基礎(chǔ)座底面平行，測(cè)量與所述基礎(chǔ)座底面垂直方向磁感應(yīng)強(qiáng)度分量。
[0013]順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪，通過所述曲軸和所述驅(qū)動(dòng)桿帶動(dòng)連桿系統(tǒng)，使所述傳感器座同時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)平行四邊形機(jī)構(gòu)原理，所述傳感器座的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與所述驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度相同。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)過90度時(shí)，所述曲軸底面恰好與所述支架上表面接觸，使所述驅(qū)動(dòng)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，避免轉(zhuǎn)動(dòng)過度。此時(shí)，所述傳感器座與所述霍爾傳感器也旋轉(zhuǎn)了 90度，可進(jìn)行與基礎(chǔ)座軸線相同方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量測(cè)量。此時(shí)，所述傳感器座與所述末端推桿、所述滑桿在同一直線上，連桿機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置；所述橡膠架在所述末端推桿擠壓下產(chǎn)生變形，提供反向力，使連桿系統(tǒng)越過死點(diǎn)，在所述驅(qū)動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)順利復(fù)位。
[0014]初始位置時(shí)，連桿系統(tǒng)不運(yùn)動(dòng)，而將所述轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)90度，測(cè)量另外一個(gè)坐標(biāo)軸上的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量。
[0015]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016](I)本發(fā)明采用一個(gè)霍爾傳感器進(jìn)行磁感應(yīng)強(qiáng)度三個(gè)坐標(biāo)分量的測(cè)量，大大減小了探頭所占空間，可對(duì)狹小空間進(jìn)行測(cè)量，拓寬了探頭應(yīng)用范圍。
[0017](2)本發(fā)明采用符合平行四邊形原理的連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)，通過驅(qū)動(dòng)輪和轉(zhuǎn)盤進(jìn)行角度控制，可對(duì)傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行精確定位，提高了測(cè)量的靈活性和精度。
[0018](3)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單，便于與電動(dòng)系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
[0020]圖1為本發(fā)明的初始位置結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2為傳感器座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為末端推桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為前滑桿頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為曲軸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7為橡膠架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8為基礎(chǔ)座結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖9為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)后結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖10為本發(fā)明轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)90度后示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖1至圖10所示，一種連桿驅(qū)動(dòng)三維磁場(chǎng)測(cè)量探頭，主要包括傳感器頭、連桿系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三部分。傳感器頭包括霍爾傳感器1、傳感器座2、轉(zhuǎn)軸3 ;連桿系統(tǒng)包括末端推桿4、前滑桿頭5、滑桿6、后滑桿頭7 ;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)桿8、曲軸9、驅(qū)動(dòng)輪10。此外，還包括支架11、橡膠架12、螺釘13、轉(zhuǎn)盤14、基礎(chǔ)座15。
[0031]所述霍爾傳感器I貼于所述傳感器座2內(nèi)凹槽面201上，所述傳感器座2兩側(cè)壁202上分別開轉(zhuǎn)軸孔203和推桿孔204，轉(zhuǎn)軸孔203中心與所述霍爾傳感器I測(cè)量表面平齊。
[0032]所述末端推桿4頭部嵌入所述傳感器座2凹槽205內(nèi)，并通過前軸孔401與所述傳感器座2推桿孔204形成鉸接；所述末端推桿4尾部為凹槽形式，且末端開與前軸孔401平行的滑桿孔402 ;所述末端推桿4上與前軸孔401平行的其中一面有凹陷403，以避免阻礙所述傳感器座轉(zhuǎn)動(dòng)足夠的角度；所述前滑桿頭5頭部開連接孔501，且嵌入所述末端推桿凹槽404內(nèi)通過滑桿孔402形成鉸接；所述前端滑桿頭5底部開螺紋孔502 ;所述滑桿6為圓柱桿，前后兩端均有螺紋，前端螺紋與所述前端滑桿頭5底部螺紋502孔配合；所述后滑桿頭7與所述前滑桿頭5具有完全相同