一种电容传感探头和精密弹簧测漂仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料的检测技术领域，具体涉及一种电容传感探头和精密弹簧测漂 仪，主要应用在需要使用精密弹簧，或材料试验等需要精确测定材料的尺寸变化特性的领 域，例如为弹簧重力仪快速遴选精密弹簧，快速测量新材料样品的线膨胀系数、内部残余应 力的释放、蠕变速率及变化等。
【背景技术】
[0002] 精密弹簧（或其他精密器件）的长度或弹性随时间的漂移系数常简称为时漂，随 温度的漂移系数常简称为温漂。材料的时漂或温漂直接或间接地反映了其弹性模量、剪切 模量、蠕变速率等物理量随温度和时间的变化规律，因此快速准确测量材料的这些参数在 材料学研宄领域有重要意义。
[0003] 精密仪器的探头部分往往由精密的机械部件构成，这些部件的长度或弹性的温漂 或时漂系数对仪器的工作性能有直接影响。这些时漂或温漂效应通常在非常小的量级上， 因此需要高精度的仪器方能测量。
[0004] 当前，电子万能材料试验机（尤力.等.金属丝弹性模量的测量方法研宄.稀有 金属材料与工程.2007 (36) : 1776-1779)可对通用材料在大动态范围下的多种物理量进行 测量，但难以准确给出材料弹性模量的温度系数或蠕变效应。检测线材、棒材的线胀系数的 仪器有干涉仪、光杠杆、读数显微镜等多种方法和手段（史宏凯，等.多光束干涉法精确测 量金属线胀系数，2009 (34): 193-196)，但也难以精确测定成品精密弹簧、成品精密金属丝 等特定器件在近似工作状态下的温漂和时漂。
[0005] 在只考虑主要的一阶线性项时，时漂aT和温漂at可由下式表示：
【主权项】
1. 一种电容传感探头，至少包括为对称结构的电磁屏蔽罩巧），其特征在于；还包括可 变平行板电容器、动片连接件（6)和用于控制电容动片的动片锁止机构，可变平行板电容 器为对称结构，可变平行板电容器包括上电容定片巧）、下电容定片（11)、电容动片（10)， 电容动片上表面到上电容定片的距离与电容动片下表面到下电容定片的距离相等，可变平 行板电容器位于电磁屏蔽罩巧）内，电磁屏蔽罩顶部、上电容定片、下电容定片和电容动片 的正中央均设有销孔，动片连接件为两端带有通孔的圆柱销，动片连接件穿过电磁屏蔽罩 巧）、上电容定片巧）、下电容定片（11)和电容动片（10)的销孔，动片连接件（6)与电磁屏 蔽罩、上电容定片巧）、下电容定片（11)之间均为间隙配合，动片连接件化）与电容动片 (10)之间为过盈配合，动片锁止机构固定在电磁屏蔽罩（8)顶部或底部的外表上。
2. 根据权利要求1所述的电容传感探头，其特征在于：所述的上电容定片（9)和下电 容定片（11)均呈中空的圆柱状，上电容定片（9)底部开口，下电容定（11)片顶部开口，电 容动片呈圆盘状，上电容定片（9)和下电容定片（11)通过可拆卸的方式连接，上电容定片 和下电容定片共同构成密闭、中空的圆柱体，电容动片（10)位于圆柱体内。
3. 根据权利要求2所述的电容传感探头，其特征在于：上电容定片（9)顶部内表面与 电容动片（10)上表面、下电容定片（10)底部内表面与电容动片（10)下表面的距离均不大 于 3mm。
4. 根据权利要求1所述的电容传感探头，其特征在于：所述的动片锁止机构为动片锁 止爪（7)，动片锁止爪包括两个弹性夹嘴（16)和精密螺栓，两个夹嘴（16)较接，两个夹嘴的 中部设有通孔，精密螺栓安装在两个通孔中。
5. -种精密弹黃测漂仪，至少包括低胀壳体巧）、一维微位移调节台（1)、待测精密弹 黃（4)、热屏蔽层（2)、温度控制电路（15)和质量块（12)，低胀壳体安装于热屏蔽层内，一维 微位移调节台（1)固定于低胀壳体（5)顶部的正中央且位于热屏蔽层（2)外，其特征在于： 还包括权利要求1所述的电容传感探头和电容传感电路（14)，待测精密弹黃的上端穿过低 胀壳体、热屏蔽层的顶部，并安装在一维微位移调节台上，待测精密弹黃（4)的下端与动片 连接件（6)的上端连接，下电容定片（11)和电磁屏蔽罩的底部固定在低胀壳体底部的内表 面上，质量块位于热屏蔽层的正下方，动片连接件的下端分别穿过低胀壳体、热屏蔽层，并 与质量块连接，上电容定片巧）、下电容定片（11)和电容动片（10)分别通过屏蔽线与电容 传感电路连接，低胀壳体巧）、电容传感探头在竖直方向的对称轴与待测精密弹黃（4)的轴 屯、在同一条直线上。
6. 根据权利要求5所述的精密弹黃测漂仪，其特征在于；待测精密弹黃的上端连接有 弹黃连接件（3)，待测精密弹黃通过弹黃连接件与一维微位移调节台连接。
7. 根据权利要求5所述的精密弹黃测漂仪，其特征在于；热屏蔽层底部设有框架结构 的底座（13)，质量块位于底座内。
【专利摘要】本发明公开了一种电容传感探头和精密弹簧测漂仪，该电容传感探头由可变平行板电容器、电容动片锁止机构、电磁屏蔽罩和动片连接件组成，该电容传感探头巧妙地应用了可变平行板电容器，结合电容传感电路实现对电容动片微小位移的检测。该测漂仪将精密弹簧与上述电容传感探头结合，通过测量可变平板电容器电容的变化得出精密弹簧长度的微小变化，进而计算出待测精密弹簧的温漂或时漂系数。该测漂仪巧妙地应用了上述电容传感探头，成功地实现了对待测精密弹簧(或类似器件样品)的温漂和时漂系数的快速、准确测量，而且测量结果精度非常高，高于现有的所有测量精密弹簧时漂和温漂的仪器。
【IPC分类】G01B7-02, G01N27-22
【公开号】CN104535625
【申请号】CN201510051533
【发明人】涂海波, 何建刚, 刘孙君, 张会, 柳林涛
【申请人】中国科学院测量与地球物理研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月30日