一種超聲波紙張測厚裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超聲波紙張測厚裝置，其特征在于該包括支架、罐體、上超聲波探頭、下超聲波探頭、罐體上蓋、半球閥、活動銷、彈簧、帶滑槽支架、左電磁鐵、右電磁鐵、限位銷、圓柱管、上蓋、測量端面、繞紙軸和上支架。本發(fā)明在測量過程中，超聲波探頭一直處于液體中，超聲波頻率高，測量結(jié)果精度高。超聲波紙張測厚裝置測量端位于繞紙軸下端，這樣會大幅減少下超聲波探頭上下移動導(dǎo)致罐體內(nèi)部液體擾動對測量結(jié)果的不利影響，同時可以使系統(tǒng)重心降低，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。超聲波紙張測厚裝置的機械結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，測量精度高，工作可靠。
【專利說明】一種超聲波紙張測厚裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波測距技術(shù)，具體是一種用于測量紙張類產(chǎn)品厚度的超聲波測厚
裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]紙張作為生活、工作中不可或缺的消耗品，它的質(zhì)量檢測一直是一個比較重要的問題。由于紙張的厚度一般較薄，而且由于紙張的某些特性，例如纖維分布不均勻、空隙間隙多、易受到外力變形、不能浸入液體等，對測量工作造成很大的難度。對于厚度測量，傳統(tǒng)的測量方式分為接觸式測量和非接觸式測量兩類。目前的紙張厚度檢測，一般采用非接觸式方式。而非接觸方式又分為超聲波測量原理測厚、渦流效應(yīng)原理測厚和霍爾原理測厚等。
[0003]對于非接觸式的超聲波測厚，利用回波檢測原理，通過計算有紙、無紙兩種狀態(tài)下的回波時間差來計算紙張厚度；對于渦流效應(yīng)測厚，則是將紙張纏繞于精度很高的軸上，利用檢測渦流原理產(chǎn)生的磁感線穿過紙張后的電磁損失來計算紙張厚度。而對于接觸式測量，一般用于板材、鋼材、管道的厚度測量，利用的是超聲波在不同介質(zhì)傳播時的衰減特性，將測量頭按壓于被測表面，有時為了提高測量精度還要在被測表面涂抹耦合劑，以減少超聲波在空氣中的衰減，通過檢測超聲波在被測物體中的回波來計算板材或管道的厚度。
[0004]對于非接觸式測量方法:(I)超聲波回波測量原理的精度有限。超聲波由于受到接收盲區(qū)、超聲波在不同介質(zhì)頻段不同，衰減不同的影響，無法發(fā)揮出最佳的精度。(2)渦流原理雖然能夠提高測量精度，但是由于測量原理的原因，對繞紙軸的表面精度要求很高，造價很高，不利于工業(yè)推廣使用。
[0005]對于接觸式測量方法:對于板材、管道壁厚的測量，往往需要在測量表面涂抹耦合劑，以降低超聲波在空氣中的衰減。很顯然，紙張的測厚不適合這種方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是:提供了一種超聲波紙張測厚裝置。該測厚裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，具有測量精度高，成本較低，加工要求較低等特點。
[0007]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:設(shè)計了一種超聲波紙張測厚裝置。該測厚裝置包括支架、罐體、上超聲波探頭、下超聲波探頭、罐體上蓋、半球閥、活動銷、彈簧、帶滑槽支架、左電磁鐵、右電磁鐵、限位銷、圓柱管、上蓋、測量端面、繞紙軸和上支架。
[0008]所述罐體置于支架上；上超聲波探頭安裝在罐體底部；罐體內(nèi)部裝有液體；罐體上蓋的下端有一個向下凸出的圓臺，圓臺中間有一與半球閥相配合的球形孔，罐體上蓋與罐體通過其下端的圓臺連接在一起；下超聲波探頭與半球閥的下部相連接，并通過罐體上蓋的球形孔進入罐體內(nèi)部的液體中；半球閥的上部與圓柱管相連接；帶滑槽支架與罐體上蓋相連接；活動銷穿過圓柱管的銷孔，并且活動銷的兩端置于帶滑槽支架的滑槽中；限位銷中部帶有圓柱孔，圓柱管通過限位銷的圓柱孔與限位銷連接；限位銷的兩端與帶滑槽支架相連接；彈簧套在圓柱管外部，并且置于限位銷和活動銷之間；上蓋中部帶有圓柱孔，圓柱管通過上蓋的圓柱孔穿過上蓋，上蓋與支架相連接；左電磁鐵和右電磁鐵的上部與上蓋相連接，左電磁鐵和右電磁鐵的下部與活動銷的兩端相連接；測量端面與圓柱管的上部相連接；繞紙軸通過支架上的軸承與支架相連接，置于測量端面的正上方；上支架與支架的上端相連接。
[0009]本發(fā)明所述的液體是能夠傳遞超聲波的液體介質(zhì)，優(yōu)選是水或者油。
[0010]本發(fā)明實施例所述的電磁鐵是推拉式電磁鐵。推拉式電磁鐵可以在通電時產(chǎn)生拉力，帶動電磁鐵的自由端做收縮的動作。
[0011]所述的超聲波探頭為分體式超聲波探頭。分體式探頭分為發(fā)射探頭和接受探頭。由發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，由接收探頭接收超聲波信號。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明測厚裝置的有益效果是:
[0013]1、在測量過程中，超聲波探頭一直處于液體中，超聲波頻率高，測量結(jié)果精度高。
[0014]2、由于半球閥結(jié)構(gòu)和彈簧的設(shè)計，可以使測厚裝置在非工作狀態(tài)下，罐體處于密封狀態(tài)，不會因為運輸或其他外界條件的影響而造成罐體內(nèi)部液體泄漏。
[0015]3、在限位銷與活動銷之間的圓柱管外部設(shè)計有彈簧，可以在運動過程中減緩測量端面對繞紙軸的沖擊，防止在頻繁工作條件下，繞紙軸被測量端面沖彎，影響精度。
[0016]4、在每次工作時，總是先測量繞紙軸上無紙時的距離SI，再等紙張到來后，再次測量其距離S2，這樣使每次測量都是差動式測量，減少系統(tǒng)誤差的影響，進一步提高了測量精度。
[0017]5、超聲波紙張測厚裝置測量端位于繞紙軸下端，這樣會大幅減少下超聲波探頭上下移動導(dǎo)致罐體內(nèi)部液體擾動對測量結(jié)果的不利影響，同時可以使系統(tǒng)重心降低，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0018]6、超聲波紙張測厚裝置的機械結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，測量精度高，工作可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明超聲波紙張測厚裝置一種實施例的裝置整體主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明超聲波紙張測厚裝置一種實施例的罐體上蓋俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明超聲波紙張測厚裝置一種實施例的罐體上蓋主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明超聲波紙張測厚裝置一種實施例的支架俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明超聲波紙張測厚裝置一種實施例的帶滑槽支架左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是本發(fā)明超聲波紙張測厚裝置一種實施例的限位銷俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7是本發(fā)明超聲波紙張測厚裝置一種實施例的圓柱管主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8是本發(fā)明超聲波紙張測厚裝置一種實施例的上蓋俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明方法做進一步說明。
[0028]本發(fā)明設(shè)計的超聲波紙張測厚裝置(簡稱測厚裝置，參見圖1-7)，包括支架1、罐體2、上超聲波探頭3、下超聲波探頭4、罐體上蓋6、半球閥7、活動銷8、彈簧9、帶滑槽支架10、左電磁鐵11、右電磁鐵12、限位銷13、圓柱管14、上蓋15、測量端面16、繞紙軸17和上支架18。[0029]所述的罐體2置于支架I上；上超聲波探頭3安裝在罐體2底部；罐體2內(nèi)部裝有液體5 ;罐體上蓋6的下端有一個向下凸出的圓臺61,圓臺61中間有一與半球閥7相配合的球形孔62，罐體上蓋6與罐體2通過其下端的圓臺61連接在一起；下超聲波探頭4與半球閥7的下部相連接，并通過罐體上蓋6的球形孔62進入罐體內(nèi)部的液體5中；半球閥7的上部與圓柱管14相連接；帶滑槽支架10與罐體上蓋6相連接；活動銷8穿過圓柱管14的銷孔141，并且活動銷8的兩端置于帶滑槽支架10的滑槽中；限位銷13中部帶有圓柱孔131，圓柱管14通過限位銷13的圓柱孔131與限位銷13連接；限位銷13的兩端與帶滑槽支架10相連接；彈簧9套在圓柱管14外部，并且置于限位銷13和活動銷8之間；上蓋15中部帶有圓柱孔151，圓柱管14通過上蓋15的圓柱孔151穿過上蓋15，上蓋15與支架I相連接；左電磁鐵11和右電磁鐵12的上部與上蓋15相連接，左電磁鐵11和右電磁鐵12的下部與活動銷8的兩端相連接；測量端面16與圓柱管14的上部相連接；繞紙軸17通過支架I上的軸承與支架I相連接，置于測量端面16的正上方；上支架18與支架I的上端相連接。
[0030]本發(fā)明所述的液體是能夠傳遞超聲波的液體介質(zhì)，優(yōu)選是水或者油。
[0031]本發(fā)明實施例所述的電磁鐵為推拉式電磁鐵。推拉式電磁鐵可以在通電時產(chǎn)生拉力，帶動電磁鐵的自由端做收縮的動作。
[0032]所述的超聲波探頭為分體式超聲波探頭。分體式探頭分為發(fā)射探頭和接受探頭。由發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，由接收探頭接收超聲波信號。
[0033]本發(fā)明測厚裝置的工作原理和過程是:在測厚裝置非工作狀態(tài)時，穿在圓柱管14上的彈簧9在限位銷13和活動銷8的共同作用下處于略壓縮狀態(tài)，左電磁鐵11和右電磁鐵12斷電，處于原長狀態(tài)，測量端面16與繞紙軸17保持有一小段距離。
[0034]測厚裝置開始工作時，分為兩個階段:
[0035]第一階段，未安裝測量紙張時，為了實現(xiàn)差動測量，控制左電磁鐵11和右電磁鐵12通電，由于活動銷8的作用，使得圓柱管14靠帶滑槽支架10上的滑槽沿接近繞紙軸17的方向運動，半球閥7離開罐體上蓋6上的球形孔62，罐體2開放，同時圓柱管14內(nèi)的彈簧9受到壓力收縮，這樣減緩了測量端面16對繞紙軸17的沖擊，使得測量端面16與繞紙軸17接觸，此時，上超聲波探頭11工作，發(fā)射一段有限個數(shù)的脈沖，經(jīng)另一端的下超聲波探頭12接收后，取第3個脈沖作為測量脈沖，測得距離SI，將該數(shù)據(jù)存儲后，控制左電磁鐵11和右電磁鐵12斷電，此時在圓柱管14上的彈簧9反作用力的作用下，帶動圓柱管14回到原位，半球閥7再次壓緊球形孔62，罐體2恢復(fù)密封。
[0036]第二階段，紙張繞到繞紙軸17上后，控制左電磁鐵11和右電磁鐵12通電，在活動銷8的作用下帶動圓柱管14向上移動，使得測量端面16接觸繞有紙張的繞紙軸17，同時，上超聲波探頭11工作，發(fā)射一段有限個數(shù)的脈沖，經(jīng)另一端的下超聲波探頭12接收后，取第3個脈沖作為測量脈沖，測得距離S2 ;將該數(shù)據(jù)存儲后，控制左電磁鐵11和右電磁鐵12斷電，測量端面16歸位。
[0037]然后將S=S1_S2作為最后的結(jié)果輸出，該輸出值即為所測紙張的厚度。
[0038]本發(fā)明測厚裝置雖為測量紙張厚度而設(shè)計，但其完全適用于如塑料薄膜、布匹等類似產(chǎn)品的厚度測量。測厚的范圍一般為0-2mm。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波紙張測厚裝置，其特征在于所述的超聲波紙張測厚裝置包括支架、罐體、上超聲波探頭、下超聲波探頭、罐體上蓋、半球閥、活動銷、彈簧、帶滑槽支架、左電磁鐵、右電磁鐵、限位銷、圓柱管、上蓋、測量端面、繞紙軸和上支架； 所述罐體置于支架上；上超聲波探頭安裝在罐體底部；罐體內(nèi)部裝有液體；罐體上蓋的下端有一個向下凸出的圓臺，圓臺中間有一與半球閥相配合的球形孔，罐體上蓋與罐體通過其下端的圓臺連接在一起；下超聲波探頭與半球閥的下部相連接，并通過罐體上蓋的球形孔進入罐體內(nèi)部的液體中；半球閥的上部與圓柱管相連接；帶滑槽支架與罐體上蓋相連接；活動銷穿過圓柱管的銷孔，并且活動銷的兩端置于帶滑槽支架的滑槽中；限位銷中部帶有圓柱孔，圓柱管通過限位銷的圓柱孔與限位銷連接；限位銷的兩端與帶滑槽支架相連接；彈簧套在圓柱管外部，并且置于限位銷和活動銷之間；上蓋中部帶有圓柱孔，圓柱管通過上蓋的圓柱孔穿過上蓋，上蓋與支架相連接；左電磁鐵和右電磁鐵的上部與上蓋相連接，左電磁鐵和右電磁鐵的下部與活動銷的兩端相連接；測量端面與圓柱管的上部相連接；繞紙軸通過支架上的軸承與支架相連接，置于測量端面的正上方；上支架與支架的上端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波紙張測厚裝置，其特征在于所述的電磁鐵是推拉式電磁鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波紙張測厚裝置，其特征在于所述的超聲波探頭是分體式超聲波探頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波紙張測厚裝置，其特征在于所述的液體是水或者油。
5.權(quán)利要求1-4任一項所述的超聲波紙張測厚裝置用于塑料薄膜或布匹產(chǎn)品的厚度測量。
6.權(quán)利要求1-4任一項所述的超聲波紙張測厚裝置測厚的范圍是0-2_。
【文檔編號】G01B17/02GK103913136SQ201410140492
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】張鵬, 高善順, 檀潤華 申請人:河北工業(yè)大學