一种用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置制造方法及图纸

一种用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置，包括：套管上端盖子、套管主体、套管下端盖子、弹簧承载圆盘和弹簧；所述的套管主体为中空的圆柱形，该套管主体的上下两端分别与所述套管上端盖子和套管下端盖子相接，所述的弹簧承载圆盘为圆柱形，且中间开孔，孔的形状与光纤衰减全反射探头的外形相匹配，该弹簧承载圆盘置于套管主体内；所述弹簧套在光纤衰减全反射探头上，一端与套管上端盖子的下表面相连，另一端与弹簧承载圆盘的上表面相连。本发明专利技术通过套管上端盖子和套管主体对探头的位移进行约束，保证探头只能在垂直方向上移动，不会发生倾斜，导致与被测样品表面接触不良，保证压力的恒定和可重复性。

Limit and constant pressure device for optical fiber attenuated total reflection probe

For a fiber optic ATR probe spacing constant pressure device, comprises a casing top cover, casing body, casing cover, spring bearing disk and spring; the main pipe which is a hollow cylindrical casing, the main body of the upper and lower ends of the upper cover and the lower cover casing are respectively connected with the sleeve spring, the bearing disk is cylindrical, and the middle hole, hole shape and fiber ATR probe shape matching, the spring bearing disk placed inside the casing body; the spring is sheathed on the optical fiber attenuated total reflection probe, and the upper end of the casing under the lid connected to the surface, and the other end spring loaded disc is connected to the surface. The present invention is constrained by casing top lid and the casing body displacement of the probe, the probe can only move in the vertical direction, not tilted, and caused by the sample surface contact, ensure the constant pressure and repeatability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置，具体是一种对光纤式衰减全反射探头与被测样品表面的接触角度进行限制，并使探头能以恒定下压力与样品表面接触的装置。
技术介绍
傅里叶红外光谱技术使得人们可以对样品的红外吸收谱进行分析，从而对样品组份进行探索。通过使用光纤衰减全反射探头，可以将红外光从台式的傅里叶红外光谱仪中引出到被测样品上，并将返回光重新导入傅里叶红外光谱仪的探测器，可以实现对样品的原位检测。使用光纤衰减全反射探头对被测样品进行光谱分析时，需要保证探头端面与样品表面充分接触。这就要求对探头端面与样品表面的接触角度进行限制，并在探头上施加垂直于接触面的正下压力。在实际应用中，若使用手持的方式施加下压力进行测量，使用人员对探头施加的压力往往不能精确控制，且探头可能倾斜使得探头端面与样品表面并没有充分接触，导致测量结果波动较大。此外，如果被测物体对所受外力上限有严格要求(譬如超过压力阈值会发生不可逆损伤等)，就会对使用人员施加压力提出很大的考验。而为探头提供一个高可靠的恒压限位装置，可以有效解决该问题。目前尚无针对光纤衰减全反射探头的恒压限位装置。而在其他领域的现有的能够提供恒压的装置通常有以下几种主要方案：方案1：利用密封的液体产生的液压提供恒定压力。该方案通常适用于重型机械等领域，器件尺寸往往比较大，不适用于小尺寸高精度场合。方案2：利用机械传动机构和步进电机实现恒压控制。通过编程控制步进电机的给进量，使之产生可控的压力。该方案需要电路控制和编程实现，设备相对复杂。方案3：利用磁性材料同性相斥的原理，通过反馈装置控制两磁铁的距离，使其产生恒定的排斥力，从而实现恒定压力。同样该方案需要增加合适的反馈控制装置，实现复杂度较高。因此，在高精度、小型化的探测场景下，需要一种能够为探头提供恒压限位，且结构简单、精度高的装置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置，通过对光纤衰减全反射探头前端面与被测样品表面的接触角度进行限制，并对探头前端面与样品表面的接触面施加恒定的正下压力的装置。该装置结构简单，稳定可靠，并能对所施加的下压力进行调节。为了解决上述问题，本专利技术的技术解决方案是：一种用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置，包括：套管上端盖子、套管主体、套管下端盖子、弹簧承载圆盘和弹簧；所述的套管主体为中空的圆柱形，该套管主体的上下两端分别与所述套管上端盖子和套管下端盖子相接，所述的弹簧承载圆盘为圆柱形，且中间开孔，孔的形状与光纤衰减全反射探头的外形相匹配，该弹簧承载圆盘置于套管主体内；所述套管上端盖子和套管下端盖子的中间开孔，孔的形状与光纤衰减全反射探头的外形相匹配，光纤衰减全反射探头的探头端依次穿过所述的管上端盖子、弹簧、弹簧承载圆盘和套管下端盖子，且所述弹簧承载圆盘与光纤衰减全反射探头的下部固定相连；所述弹簧套在光纤衰减全反射探头上，一端与套管上端盖子的下表面相连，另一端与弹簧承载圆盘的上表面相连。所述的弹簧承载圆盘与光纤衰减全反射探头为紧接触；光纤衰减全反射探头与套管上端盖子、套管下端盖子为滑动接触；弹簧承载圆盘与套管主体内壁为滑动接触。所述的弹簧承载圆盘的外径与套管主体的内径相匹配。所述的弹簧承载圆盘通过在水平方向上的紧定螺丝或胶水与光纤衰减全反射探头固定。所述的套管上端盖子与套管主体的相对位置可以通过旋转套管上端盖子来调节；调节完毕后，利用安装在套管上端盖子上的紧固螺丝来锁定。所述的套管下端盖子和套管主体通过螺丝或胶水固定。所述的套管上端盖子、套管主体、套管下端盖子和弹簧承载圆盘的材料为金属或硬塑料等不易形变的材质。测量前，弹簧通过弹簧承载圆盘将探头顶住，使探头前端面(即探头的测量端面)露出套管；测量时，使用者手持套管主体将探头前端面压在被测样品上，并下压，直至探头露出套管部分被压入套管内。此时，探头前端面对被测样品的下压力为f＝kL，其中k是高精度弹簧的弹性系数，L是高精度弹簧的收缩长度。与现有设计方案相比，本专利技术具有如下优点：(1)在测量时探头前端面与套管下端盖子的下表面平齐，而套管下端盖子的下表面与被测样品的表面平齐，可以保证探头前端面与测样品的表面平齐，使两者充分接触；(2)通过套管上端盖子和套管主体对探头的位移进行约束，保证探头只能在垂直方向上移动，不会发生倾斜，导致与被测样品表面接触不良；(3)探头前端面对被测样品表面的正下压力由探头位移也即弹簧的压缩量决定，不受操作员对套管主体所施加的力的影响，保证压力的恒定和可重复性；(4)通过旋调套管上端盖子调整高精度弹簧的压缩量，因此弹簧对探头施加的压力可随着应用场景的不同而灵活调节。附图说明图1是本专利技术用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置的结构示意图；图2是本专利技术用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置的工作过程示意图，其中，(a)为测试样品之前的状态，(b)为测试样品之中的状态。图中：1-套管上端盖子，2-套管主体，3-套管下端盖子，4-弹簧承载圆盘，5-弹簧，6-紧固螺丝，7-光纤衰减全反射探头，8-被测样品。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。请参阅图1，图1是本专利技术用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置的结构示意图，如图所示，一种用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置，包括套管上端盖子1，套管主体2，套管下端盖子3，弹簧承载圆盘4，弹簧5和紧固螺丝6。弹簧承载圆盘4套在光纤衰减全反射探头7下部并通过在水平方向上的紧定螺丝或胶水与探头固定，两者为紧接触，即两者之间不发生相对位移；弹簧5套在光纤衰减全反射探头上部，三者置于套管主体2内部；套管主体2上下两端分别于套管上端盖子1和套管下端盖子3相接；光纤衰减全反射探头7与套管上端盖子1、套管下端盖子3为滑动接触；弹簧承载圆盘4与于套管主体2内壁为滑动接触。滑动接触指两者的直径相差在0.01至0.05mm之间。这样光纤衰减全反射探头7可以在垂直方向上下移动，而水平方向的移动则被有效约束。本实施例中，套管上端盖子1，套管主体2，套管下端盖子3，弹簧承载圆盘4的材料是不锈钢。如图2所示，测量前，高精度的弹簧5通过弹簧承载圆盘4将光纤衰减全反射探头7顶住，使光纤衰减全反射探头7前端(即探头的测量端)露出套管。测量时，使用者手持套管主体2将探头前端压在被测物体上，并下压，直至光纤衰减全反射探头7露出套管部分被压入套管内。此时，探头前端对被测物体的下压力为f＝kL，其中k是高精度弹簧5的弹性系数，L是高精度弹簧5的收缩长度。当光纤衰减全反射探头7完全缩入套管后，由于套管的限制，光纤衰减全反射探头7位置不再变化，从而确保施加在光纤衰减全反射探头7上的下压力恒定不变。探头上下移动时，其水平方向的位移主要由弹簧承载圆盘4与套管上端盖子1约束，因此弹簧承载圆盘4与套管上端盖子1应具有一定的厚度，防止探头在水平方向上的晃动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置，其特征在于，包括：套管上端盖子(1)、套管主体(2)、套管下端盖子(3)、弹簧承载圆盘(4)和弹簧(5)；所述的套管主体(2)为中空的圆柱形，该套管主体(2)的上下两端分别与所述套管上端盖子(1)和套管下端盖子(3)相接，所述的弹簧承载圆盘(4)为圆柱形，且中间开孔，孔的形状与光纤衰减全反射探头(7)的外形相匹配，该弹簧承载圆盘(4)置于套管主体(2)内；所述套管上端盖子(1)和套管下端盖子(3)的中间开孔，孔的形状与光纤衰减全反射探头(7)的外形相匹配，光纤衰减全反射探头(7)的探头端依次穿过所述的管上端盖子(1)、弹簧(5)、弹簧承载圆盘(4)和套管下端盖子(3)，且所述弹簧承载圆盘(4)与光纤衰减全反射探头(7)的下部固定相连；所述弹簧(5)套在光纤衰减全反射探头(7)上，一端与套管上端盖子(1)的下表面相连，另一端与弹簧承载圆盘(4)的上表面相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置，其特征在于，包括：套管上端盖子(1)、套管主体(2)、套管下端盖子(3)、弹簧承载圆盘(4)和弹簧(5)；所述的套管主体(2)为中空的圆柱形，该套管主体(2)的上下两端分别与所述套管上端盖子(1)和套管下端盖子(3)相接，所述的弹簧承载圆盘(4)为圆柱形，且中间开孔，孔的形状与光纤衰减全反射探头(7)的外形相匹配，该弹簧承载圆盘(4)置于套管主体(2)内；所述套管上端盖子(1)和套管下端盖子(3)的中间开孔，孔的形状与光纤衰减全反射探头(7)的外形相匹配，光纤衰减全反射探头(7)的探头端依次穿过所述的管上端盖子(1)、弹簧(5)、弹簧承载圆盘(4)和套管下端盖子(3)，且所述弹簧承载圆盘(4)与光纤衰减全反射探头(7)的下部固定相连；所述弹簧(5)套在光纤衰减全反射探头(7)上，一端与套管上端盖子(1)的下表面相连，另一端与弹簧承载圆盘(4)的上表面相连。2.根据权利要求1所述的用于光纤式衰减全反射探头的限位恒压装置，其特征在于，所述的弹簧承载圆盘(4)与光纤衰减全反射探头(7)为紧接触；光纤衰减全反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴侃，陈建平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31