一种传感器固定夹具的制作方法

本实用新型涉及传感器固定领域，具体涉及一种传感器固定夹具。

背景技术：

声信号无损检测是通过声信号传感器接收物体声信号从而判断物体本身缺陷位置及程度的一项技术。随着声信号无损检测设备的不断更新，其应用范围越来越广泛。但是，由于其相关配套设备没有及时更新，无法满足传感器在复杂环境下的安装使用，成为了限制声信号无损检测设备发展的不可忽略的因素之一。

特别是在文物保护领域，由于被检件的特殊价值，在对其进行声信号无损检测时，传感器的固定、安装、测试以及拆卸的整个过程均不允许对被检件造成二次破坏。

现有技术中，常用的检测方法和手段存在以下问题：

(1)当被检测部位处于水平位置或相对于水平面倾角不超过30°时，多采用涂抹耦合剂的方式固定传感器，但现有耦合剂对被检件(尤其是非金属材质的被检件)存在耦合剂下渗的现象，会腐蚀被检件，不适用于具有历史文化价值的被检件；

(2)当被检测部位相对于水平面倾角大于30°或者被检测部位处于竖直状态时，在金属材质上多采用吸铁式夹具固定传感器，但在非金属材质上目前还没有较好的固定方法；

(3)当被检测部分的表面不平整或为曲面时，目前没有较好的固定方法。

上述问题的存在，严重限制了声信号无损检测技术在具有历史文化价值的非金属材质文物上的应用。

因此，提供一种应用在非金属材质的历史文物上、吸附效率高且不会损坏被检件的传感器固定夹具，是目前亟需解决的问题。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种传感器固定夹具，所述传感器固定夹具包括吸附组件和限位组件，所述吸附组件与被检测件接触，通过吸附作用使传感器固定夹具整体与被检件固定连接，能够提高夹具的吸附效率和适用范围，且不会对被检件造成破坏；所述限位组件用于固定传感器；在所述吸附组件与限位组件之间设置有调节组件，以调节传感器与固定夹具的位置，从而完成了本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供一种传感器固定夹具，其中，该夹具包括吸附组件1和限位组件2，所述吸附组件1与被检测件接触，使传感器固定夹具整体与被检件固定连接；所述限位组件2用于固定传感器；在所述吸附组件1与限位组件2之间设置有调节组件3，以调整传感器与固定夹具的位置。

其中，所述吸附组件1包括依次连接的排气件11和吸盘12，所述排气件11和吸盘12通过螺纹连接，

所述吸盘12贴附在被检件表面，通过吸附的方式将传感器固定夹具整体固定在被检件上。

其中，所述吸盘12包括压环121和压盘122，在所述压盘122的中心位置设置有通孔，

在所述通孔的上部设置有连通组件，使得吸盘与被检件之间的真空腔和排气件11连通。

其中，在所述压盘122的底端具有多个凸沿，所述多个凸沿为同轴设置，其中，在相邻的凸沿之间均设置有凹槽，

所述压环121的顶端与压盘122底端的多个凸沿和多个凹槽配合连接。

其中，在所述压环121的底端设置有多个凹槽，以能够在不平整平面或曲面上固定，

所述凹槽的深度不同，靠近压环121内壁的凹槽深度最小，靠近压环121外壁的凹槽深度最大，其由内到外呈递增趋势。

其中，在所述压盘122的内部还设置有第一凸台127，以限制连通组件的位置，

所述连通组件包括第一连接件123和气密压块126，所述气密压块126配合连接在第一连接件123的下部，所述连接为螺纹连接。

其中，在所述第一连接件123、气密压块126和第一凸台127之间均设置有密封件124，以防止在吸盘工作过程中有气体流入真空腔。

其中，所述限位组件2包括限位板21和顶杆22，在所述限位板21的中心位置开设有通孔，所述顶杆22穿设在通孔中，

在所述顶杆22的上部设置有螺纹，其与限位板21中心的通孔通过螺纹连接。

其中，所述调节组件3包括主杆31和副杆32，所述主杆31通过设置在其底端的第二连接件311与排气件11相连，所述副杆32通过设置在其顶端的第三连接件321与限位板21连接。

其中，所述主杆31和副杆32通过锁定手柄33固定连接。

本实用新型还提供了一种声信号检测方法，优选采用所述的传感器固定夹具，所述方法包括以下步骤：

步骤1，选定检测件和检测位置，在检测位置放置传感器；

步骤2，使顶杆22与传感器的表面垂直接触，然后根据顶杆22的位置对传感器固定夹具进行定位；

步骤3，调松锁定手柄33，通过调节主杆31和副杆32的位置，使得吸盘12的中轴线与其吸附的检测件表面垂直，待位置确定后，调紧锁定手柄33；

步骤4，在排气件11的外部连接真空设备，使得吸盘12与检测件表面形成一定的真空度，以将传感器固定夹具整体固定在检测件上；然后调整顶杆22，使其充分压紧传感器；

步骤5，对检测件进行声信号的检测，通过传感器监测数据；

步骤6，检测结束后，调整顶杆22使其脱离传感器，然后使吸盘12与吸附部位之间进入空气，进而取下固定夹具。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)本实用新型所述的传感器固定夹具，结构简单，操作和拆卸方便，通用性强；

(2)本实用新型所述的传感器固定夹具，采用“真空吸附”的物理固定方式，不会对被检测件造成二次损伤；且能与调节组件配合使用来测定不同结构尺寸的被检件，适用范围较广；

(3)本实用新型所述的传感器固定夹具，采用压紧式的物理固定方式固定传感器，能够保证传感器与被检件充分接触，提高信噪比，避免耦合剂的下渗、腐蚀；

(4)本实用新型所述的吸盘，采用柔性材料制成且具有多层结构，各层结构之间相互独立、互不干扰，克服了以往传感器在不平整平面以及曲面上固定的难题，提高了吸盘的适用范围和吸附效率。

附图说明

图1示出本实用新型所述传感器固定夹具的主视图；

图2示出本实用新型所述传感器固定夹具的立体图；

图3示出本实用新型所述吸盘的剖面图；

图4示出本实用新型所述球铰结构的示意图；

图5示出本实用新型所述锁紧机构的示意图。

附图标号说明：

1-吸附组件；

11-排气件；

12-吸盘；

121-压环；

122-压盘；

123-第一连接件；

124-密封件；

125-挡边；

126-气密压块；

127-第一凸台；

128-第二凸台；

129-第三凸台；

2-限位组件；

21-限位板；

22-顶杆；

3-调节组件；

31-主杆；

311-第二连接件；

32-副杆；

321-第三连接件；

322-球头；

323-顶头；

324-胶圈；

325-连接杆；

326-套筒；

33-锁定手柄；

34-螺栓；

35-螺管。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本实用新型提供了一种传感器固定夹具，如图1所示，所述传感器固定夹具包括吸附组件1和限位组件2，所述吸附组件1与被检测件接触，使传感器固定夹具整体与被检件固定连接；所述限位组件2用于固定传感器；在所述吸附组件1与限位组件2之间设置有调节组件3，以调节传感器与固定夹具的位置。

根据本实用新型一种优选的实施方式，如图2所示，所述吸附组件1包括依次连接的排气件11和吸盘12，所述排气件11和吸盘12通过螺纹连接。

其中，所述吸附组件1优选具有2个。

在进一步优选的实施方式中，所述吸盘12贴附在被检件表面，通过吸附的方式将传感器固定夹具整体固定在被检件上。

在本实用新型中，采用吸附的方式固定传感器夹具，能够解决传感器在非金属材质的斜面、里面无法固定的问题。

其中，所述吸盘12的中轴线与吸附表面垂直。

在更进一步优选的实施方式中，在所述排气件11的一侧连接有真空设备，用于抽取吸盘12与被检件表面之间的气体并将气体通过排气件11排出。

其中，所述排气件11通过气管与真空设备连接，通过真空设备抽取被检件与吸盘之间的空气，形成一定的真空度，使得整个固定夹具固定在被检件上，而不会对被检件造成二次损伤。

其中，所述真空设备优选为空气压缩机，其可以周期地进行抽真空工作，以确保被检件能够长时间被吸附。

优选地，所述排气件11能够防止排出的气体逆向流动，优选为单向阀。

根据本实用新型一种优选的实施方式，如图3所示，所述吸盘12包括压环121和压盘122，所述压盘122的中心位置设置有通孔，

在所述通孔的上部设置有连通组件，使得吸盘与被检件之间的真空腔和排气件11连通。

在进一步优选的实施方式中，所述压盘122的底端具有多个凸沿，所述多个凸沿为同轴设置，其中，在相邻的凸沿之间均设置有凹槽。

在更进一步优选的实施方式中，所述凸沿的竖直高度不同，其中，靠近压盘122中轴位置的凸沿竖直高度最大，凸沿高度随着凸沿距压盘中轴距离的增大而增大。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述压环121的顶端与压盘122底端的多个凸沿和多个凹槽配合连接，优选为过盈配合。

在进一步优选的实施方式中，在所述压环121外壁的外侧设置有挡边125，以辅助固定压环的位置。

在本实用新型中，所述挡边125构成压盘122的外壁，其与压盘底端的多个凸沿共同作用，以固定压环121的位置。

在更进一步优选的实施方式中，所述压环121采用柔性材料制成，以在抽真空时能够发生形变。

其中，压环采用柔性材料还可以避免在固定的过程中对被检件造成二次损伤。

根据本实用新型一种优选的实施方式，在所述压环121的底端设置有多个凹槽，以能够在不平整平面或曲面上固定。

其中，将压环底部设置多个凹槽，能够提高吸盘的吸附效率，保证吸盘的气密性，使本实用新型所提供的固定夹具能够长时间稳定吸附在被检件上。

优选地，所述凹槽具有3个。

在进一步优选的实施方式中，所述凹槽的深度不同，其由内到外呈递增趋势，靠近压环121内壁的凹槽深度最小，靠近压环121外壁的凹槽深度最大。

本实用新型人经过研究发现，将多个凹槽设置为不同深度，有利于吸盘吸附在不同平整度表面或不同弧度曲面的表面，提高了本实用新型所述固定夹具的应用范围。

此外，由于本实用新型中的压环采用柔性材料制成，在真空腔的吸附压力下容易发生损坏，因此，本实用新型中优选将靠近压环121内壁的凹槽深度设置为最小，使其能够承受较大的吸附压力，延长压环的使用寿命。在最内侧凹槽失去作用时，其相邻的凹槽继续发挥作用，依此类推，设置的多个深度不同的凹槽能够对真空腔形成多重气密保护，增加装置的气密性，提高吸附效率。

根据本实用新型一种优选的实施方式，如图3所示，在所述压盘122的内部还设置有第一凸台127，以限制连通组件的位置。

在进一步优选的实施方式中，所述连通组件包括第一连接件123和气密压块126，所述气密压块126配合连接在第一连接件123的下部，所述连接为螺纹连接。

根据本实用新型一种优选的实施方式，在所述第一连接件123的外壁中部设置有第二凸台128，所述第二凸台128的下表面边缘与第一凸台127的上表面贴合，使得第一连接件123在第一凸台127的阻挡下无法产生向下的位移。

在进一步优选的实施方式中，所述第一连接件123位于第二凸台128上部的部分位于压盘122的外部，与排气件11通过螺纹连接；所述第一连接件123位于第二凸台128下部的部分位于压盘122的内腔中，与气密压块126连接。

其中，在安装完成的状态下，所述第二凸台128的上表面与压盘122的上平面齐平。

在更进一步优选的实施方式中，在所述第一连接件123的中心设置有通孔，使得压盘122内腔的气体排出。

优选地，所述第一连接件123为螺管。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述气密压块126的顶端端面与第一凸台127的上表面齐平，

在所述气密压块126的底端设置有第三凸台129，所述第三凸台129的上表面与第一凸台127的下表面贴合，使得气密压块126在第一凸台127的阻挡下无法产生向上的位移。

在进一步优选的实施方式中，在所述气密压块126的中心位置设置有通孔，所述通孔与第一连接件123中心位置的通孔同轴设置，且内径相同。

根据本实用新型一种优选的实施方式，在所述第一连接件123、气密压块126和第一凸台127之间均设置有密封件124，以防止在吸盘工作过程中有气体流入真空腔。

在进一步优选的实施方式中，所述密封件124设置在第二凸台128的下表面与气密压块126的顶端端面和第一凸台127的上表面之间，以及第一凸台127的下表面和第三凸台129的上表面之间。

在更进一步优选的实施方式中，所述密封件124具有弹性，优选为密封圈。

根据本实用新型一种优选的实施方式，如图2所示，所述限位组件2包括限位板21和顶杆22，在所述限位板21的中心位置开设有通孔，所述顶杆22穿设在通孔中。

在进一步优选的实施方式中，在所述顶杆22的上部设置有螺纹，其与限位板21中心的通孔通过螺纹连接。

在更进一步优选的实施方式中，在所述顶杆22的顶端设置有手柄，通过旋转手柄来调节顶杆22穿过通孔的长度，进而调节顶杆与传感器接触的紧密程度。

在本实用新型中，在传感器的工作状态下，调整顶杆22垂直于与传感器的接触面，以提供最大的外部压紧力。

根据本实用新型一种优选的实施方式，在所述顶杆22的底端外部包覆有柔性材料，以与传感器紧密接触。

在本实用新型中，采用压紧式的物理固定方式固定传感器，能够保证传感器与被检件充分接触，提高信噪比，避免耦合剂的下渗、腐蚀。

在进一步优选的实施方式中，所述柔性材料优选为橡胶圈。

根据本实用新型另一种优选的实施方式，所述顶杆22的底端为柔性头，使得顶杆能压紧传感器。

根据本实用新型一种优选的实施方式，如图2所示，所述调节组件3的一端连接在限位板21的下表面，所述调节组件3的另一端连接在排气件11的顶端。

其中，所述调节组件3优选具有2个。

在进一步优选的实施方式中，所述调节组件3包括主杆31和副杆32，所述主杆31通过设置在底端的第二连接件311与排气件11相连，所述副杆32通过设置在顶端的第三连接件321与限位板21连接。

其中，所述第二连接件311与排气件11为螺纹连接，所述第三连接件321与限位板21固定连接，优选为焊接连接。

在更进一步优选的实施方式中，如图4所示，所述第二连接件311和第三连接件321为球铰结构，使得分别与二者连接的主杆31的杆体部分和副杆32的杆体部分能进行半球调节。

优选地，所述主杆31的杆体部分和副杆32的杆体部分均由连接杆325和套筒326组成。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述第三连接件321处的的球铰结构包括球头322和顶头323，所述球头322与顶头323配合连接。

在进一步优选的实施方式中，所述顶头323连接在连接杆325的顶端，使得顶头323能在连接杆325的作用下与球头接触。

在更进一步优选的实施方式中，在所述套筒326的顶端设置有胶圈324，其与顶头323配合作用以锁紧球头322。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述主杆31的顶端和所述副杆32的底端均设置有中空结构，所述二者的中空结构并排平行设置。

在进一步优选的实施方式中，在所述主杆31和副杆32的中空结构中设置有锁紧机构，以固定主杆31和副杆32的位置。

在更进一步优选的实施方式中，如图5所示，所述锁紧机构包括锁定手柄33、螺栓34和螺管35，其中，所述螺管35穿设在主杆31顶端和副杆32底端的中空结构中，与连接杆325抵接，

所述螺栓34配合设置在螺管35的中心，所述锁定手柄33连接在螺栓34的一端。

在本实用新型中，所述螺栓优选为楔形螺栓，所述螺管优选为楔形螺管。

其中，如图4和图5所示，当调松锁定手柄33时，所述主杆31和副杆32能够以螺栓34为轴进行转动，同时，主杆31的底端和副杆32的顶端可以分别在其对应的连接件内进行半球范围内的调节；当调整后传感器的位置需要固定时，调紧锁定手柄33，使得楔形螺栓挤压楔形螺管，进而使与螺管抵接的连接杆325及顶头322向上运动，顶头323与球头322抵接，配合胶圈324以锁紧球头，从而将调节组件3的全部组件的位置固定，到达稳定固位的效果。

在本实用新型中，通过对主杆和副杆的位置的调节，可以使吸盘在不共面的情况下将夹具固定在被检件上，提高了夹具的适应性。

本实用新型提供的传感器固定夹具，结构简单，拆卸方便，适用范围广，固位效率高。

本实用新型所述的传感器固定夹具，可以按照以下步骤进行声信号检测：

步骤1，选定检测件和检测位置，在检测位置放置传感器。

其中，将传感器贴附在检测件的检测表面。

步骤2，使顶杆22与传感器的表面垂直接触，然后根据顶杆22的位置对传感器固定夹具进行定位。

其中，首先使顶杆22与传感器的表面垂直接触，使顶杆22与传感器初步定位，进而能够根据顶杆的位置对整个夹具进行定位，以便于减小后续顶杆和传感器精确定位的难度。

步骤3，调松锁定手柄33，通过调节主杆31和副杆32的位置，使得吸盘12的中轴线与其吸附的检测件表面垂直，待位置确定后，调紧锁定手柄33。

在本实用新型中，所述吸盘12可以根据实际固定需要，吸附在被检件的不同位置，多个吸盘可以设置在不同平面内，在确保顶杆与传感器接触表面垂直的前提下，使得每个吸盘的中轴线均垂直于吸附面表面，以提供最大的吸附力。

步骤4，在排气件11的外部连接真空设备，使得吸盘12与检测件表面形成一定的真空度，以将传感器固定夹具整体固定在检测件上；然后调整顶杆，使其充分压紧传感器。

其中，所述真空设备通过气管连接在排气件上，进而抽取检测件与吸盘12之间的空气。

步骤5，对检测件进行声信号的检测，通过传感器监测数据。

在本实用新型中，利用的是声发射检测的原理对检测件检测，通过检测材料中因裂缝扩展、塑性变形或相变等引起应变能快速释放而产生的应力波，对检测件的安全性进行评价。

其中，在检测的周期内，需要定期检测固定夹具的吸附效果，以保证传感器的固定度。

步骤6，检测结束后，调整顶杆22使其脱离传感器，然后使吸盘12与吸附部位之间进入空气，进而取下固定夹具。

实施例

实施例1

对泉州湾宋代海船(发现于上世纪70年代，是至今国内已发掘出土的年代较早、体量最大、保存相对完整的古代沉船，古船中因含有硫铁化合物、盐分等会对船体造成软化、锈蚀、粉化、扭曲、断裂等破坏)进行声信号无损检测，采用图1所述的固定夹具固定传感器，包括以下步骤：

(1)，在木质古船的横舱壁板、龙骨及跪坐等部位分别贴附放置传感器(型号为SR-150)；

(2)，使顶杆与传感器的表面垂直接触，进行初步定位，然后根据顶杆的位置对传感器固定夹具整体进行定位；

(3)，调松锁定手柄，通过调节主杆和副杆的位置，使得吸盘的中轴线与其吸附的古船表面垂直，待位置确定后，调紧锁定手柄；

(4)，在单向阀的外部连接空气压缩机，将夹具整体固定在古船上，然后调整顶杆，使其充分压紧传感器；

(5)对古船的选定部位进行声信号检测，通过传感器监测数据；

(6)检测完毕后，调整顶杆使其脱离传感器，然后使吸盘与吸附部位之间进入空气，取下固定夹具。

统计在检测周期内传感器固定夹具的吸附情况，结果显示：利用本实用新型所述夹具固定传感器，可以使得传感器稳定固定在古船的不同粗糙度及弯曲弧度的表面，平均吸附时长为9.8分钟，且不会对古船造成破坏。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。