【技术实现步骤摘要】
测量厚度的柔性方法及装置
本设计提供一种测量厚度的柔性方法及装置，用于材料力学性能试验中试样的厚度测量以及一般机械零件的厚度测量，属传感器、力学试验技术及机械测量
技术介绍
双悬臂梁式厚度测量仪[1]是一种电阻应变式测量仪器，具有小于0.002毫米的分辨力，可以测量材料拉伸试样的厚度以及其它类似等截面机械零件的厚度，测量精度不受人工操作因素的影响，适合于配接数据处理仪。但是，这种仪器的量程一般在2毫米以下，原因是电阻应变式传感器的测量范围受到弹性体变形量的限制。在工业及其它应用领域，广泛需要能够以0.001～0.01毫米的分辨力测量0～200毫米，乃至更大尺寸范围的厚度测量技术，然而现有的电阻应变式厚度测量方法不能满足这类。[1]“一种电阻应变式厚度测量装置及其使用方法”，中国专利，专利号：ZL201110325452.3。
技术实现思路
本设计的目的，是为材料力学性能试验用的试样及一般机械零件的厚度测量，提供一种分辨力水平与电阻应变式厚度测量方法相当且能够大幅度提高量程的柔性测量方法及...
【技术保护点】
1.测量厚度的装置，其特征是，该装置由测量主机(ZJ)、标准器(0)、定位块(DK)、被测试件(SJ)、标准器支座(BZ)、试件支座(SZ)、驱动器(19)和数控器组成测量系统；/n测量主机(ZJ)由机架(1)、编码丝杆和双动悬臂梁传感器组成；机架(1)的结构包括底板(B)、固定在底板(B)上部的左轴承支板(B
【技术特征摘要】
1.测量厚度的装置，其特征是，该装置由测量主机(ZJ)、标准器(0)、定位块(DK)、被测试件(SJ)、标准器支座(BZ)、试件支座(SZ)、驱动器(19)和数控器组成测量系统；
测量主机(ZJ)由机架(1)、编码丝杆和双动悬臂梁传感器组成；机架(1)的结构包括底板(B)、固定在底板(B)上部的左轴承支板(B1)和右轴承支板(B2)，底板(B)上部加工有支座定位槽(22)；左轴承支板(B1)和右轴承支板(B2)相互平行，分立在支座定位槽(22)的两侧，并且与支座定位槽(22)平行；左轴承支板(B1)和右轴承支板(B2)上各有一个圆形通孔，两圆形通孔内分别嵌装有左轴承(2)和右轴承(14)，二者处于同轴位置；编码丝杆由测微丝杆(3)和三态编码器(SB)组成；测微丝杆(3)为一螺纹台阶轴，其结构从左到右分为I-II、II-III、III-IV、IV-V、V-VI五段，I-II段和V-VI段为光轴，II-III段是左旋螺纹轴，IV-V段是右旋螺纹轴，III-IV段为圆轴，III-IV段圆轴的直径大于两螺纹轴的外径，两螺纹轴的外径大于两光轴的直径，I-II段光轴与左轴承(2)配合，V-VI段光轴与右轴承(14)配合；三态编码器(SB)由齿盘(18)、传感器支架(15)、左上悬臂梁传感器(24)、右上悬臂梁传感器(16)、左下悬臂梁传感器(20)、右下悬臂梁传感器(21)组成；齿盘(18)周向均布有若干圆弧齿(17)，共轴固定在测微丝杆(3)的V-VI段光轴上，位于右轴承(14)的右侧；传感器支架(15)为一固定在机架(1)上的矩形框架，其四条边顺次在靠近一侧边角的位置加工有一个轴线平行于框架平面且垂直于所在边的矩形通孔(29)和一个与矩形通孔(29)垂直联通的螺纹孔(30)；传感器支架(15)将齿盘(18)围在中间；左上悬臂梁传感器(24)、右上悬臂梁传感器(16)、左下悬臂梁传感器(20)、右下悬臂梁传感器(21)采用等截面弹性梁或变截面弹性梁，四个弹性梁的根部分别与传感器支架(15)上的四个矩形通孔(22)配合，并利用紧定螺钉(31)的压紧力，固定于传感器支架(15)的上侧内壁、右侧内壁、左侧内壁和下侧内壁；四个弹性梁在靠近根部处分别沿梁轴线方向贴有单轴电阻应变计[R5,R6]、[R7,R8]、[R9,R10]和[R11,R12]；四个弹性梁在靠近自由端处朝向齿盘(18)一侧分别加工有左三角形突棱(25)、上三角形突棱(26)、右三角形突棱(27)、下三角形突棱(28)；四个弹性梁均有一定量的预变形，预变形产生的弹性压力使左三角形突棱(25)、上三角形突棱(26)、右三角形突棱(27)、下三角形突棱(28)的棱顶分别与齿盘(18)周边的圆弧齿(17)保持接触，接触点的具体位置按以下条件确定：
a.设齿盘(18)的纵向对称线刚好通过正上方圆弧齿和正下方圆弧齿的中心，同时齿盘(18)的水平对称线刚好通过最左端圆弧齿和最右端圆弧齿的中心；
b.此时，左三角形突棱(25)位于齿盘(18)的水平对称线上，刚好与最左端圆弧齿的顶点接触；右三角形突棱(27)位于齿盘(18)水平对称线和最右端圆弧齿的上侧，并且刚好对准相邻两圆弧齿(17)之间的谷底；上三角形突棱(26)和下三角形突棱(28)均位于齿盘(18)纵向对称线的右侧，分别与正上方圆弧齿的右侧和正下方圆弧齿的右侧接触；左三角形突棱(25)到齿盘(18)纵向对称线的距离用hmax表示，右三角形突棱(24)到齿盘(16)纵向对称线的距离用hmin表示，上三角形突棱(26)与正上方圆弧齿接触点到齿盘(18)水平对称线的距离、及下三角形突棱(28)与正下方圆弧齿接触点到齿盘(18)水平对称线的距离均用hmid表示；hmid与hmin和hmax之间存在式(1)表示的关系：
hmin、hmid和hmax称为特征高度，其中hmin是最小特征高度，hmid是平均特征高度，hmax是最大特征高度；双动悬臂梁传感器由左悬臂梁传感器(10)和右悬臂梁传感器(13)组成，二者的结构和尺寸相同，且对称布置；左悬臂梁传感器(10)的结构包括变截面弹性梁、固定在弹性梁自由端右侧的左夹持顶针(11)、粘贴在悬臂梁根部附近左右两侧的单轴电阻应变计[R1,R2]、嵌装在悬臂梁根部的左传动螺母(6)和固定在悬臂梁底部的左限位销(5)，左悬臂梁传感器(10)通过左传动螺母(6)与测微丝杆(3)上II-III段左旋螺纹轴的配合和左限位销(5)与U形导向限位槽(4)的配合安装在机架(1)上；右悬臂梁传感器(13)的结构包括变截面弹性梁、固定在弹性梁自由端左侧的右夹持顶针(12)、粘贴在悬臂梁根部附近左右两侧的单轴电阻应变计[R3,R4]、嵌装在悬臂梁根部的右传动螺母(8)和固定在悬臂梁底部的右限位销(7)，右悬臂梁传感器(13)通过右传动螺母(8)与测微丝杆(3)上IV-V段右旋螺纹轴的配合和右限位销(7)与U形导向限位槽(4)的配合安装在机架(1)上；左限位销(5)与U形导向限位槽(4)的配合和右限位销(7)与U形导向限位槽(4)的配合使左悬臂梁传感器(10)和右悬臂梁传感器(13)不能转动，只能横向移动，传动丝杆(3)转动时，带动左悬臂梁传感器(10)和右悬臂梁传感器(13)沿测微丝杆(3)的轴线相向移动或反向移动；左传动螺母(6)与测微丝杆(3)的配合副和右传动螺母(8)与测微丝杆(3)的配合副均采取消间隙措施，测微丝杆(3)改变旋转方向时，能够带动左传动螺母(6)和右传动螺母(8)无滞后地改变移动方向；左悬臂梁传感器(10)的变截面弹性梁和右悬臂梁传感器(13)的变截面弹性梁形状、尺寸及材料均相同，梁的横截面为矩形，从自由端a到根部e分为刚性段ac和柔性段ce两段，刚性段ac与柔性段ce段的宽度相等，刚性段ac的高度H大于柔性段ce段的高度h；左悬臂梁传感器(10)与右悬臂梁传感器(13)处于对称位置，二者的自由端竖直向上；左夹持顶针(11)和右夹持顶针(12)处于共轴位置，二者的顶点间距用s表示；电阻应变计R1、R2、R3、R4组成全桥测量电路，该电路产生的应变信号用εr表示；
标准器(0)由若干标准块规组成，标准块规的下部带有标准器定位键(32)；各标准块规的厚度值依次用δ1，δ2，...，δn表示，δ1，δ2，...，δn也用于表示厚度不同的各个标准块规；标准块规的厚度值按δ1＜δ2,...,＜δn的顺序排列，n≥2，表示标准块规的数量；各标准块规的标准器定位键(32)厚度相等，用t表示；在标准块规中任选一个，将其定义为基准规，基准规的厚度值定义为基准厚度，用δ0表示；δ1、δ2…，δn的算术平均值用表示；
定位块(DK)为下部加工有一个插槽(34)的块体，插槽(34)的宽度与测微丝杆(3)上III-IV段圆轴的长度具有相同的公称尺寸；利用插槽(34)与III-IV段圆轴的左、右两端面配合，将定位块(DK)插放到III-IV段圆轴的顶部，并且使左悬臂梁传感器(10)根部的右侧面和右悬臂梁传感器(13)根部的左侧面分别抵靠定位块(DK)长度方向的左、右两个端面，则左夹持顶针(11)与右夹持顶针(12)的间距s0小于标准器的最小厚度值δ1，即s0＜δ1；s0定义为双动悬臂梁传感器基准距，简称基准距；
被测试件(SJ)为材料力学性能试验用的板试样、弧形截面试样或其它需要测量厚度的刚性机械零件；
标准器支座(BZ)由前、后两根形状和尺寸相同的立柱构成，立柱顶部加工有标准器定位槽(9)，立柱底部加工有标准器支座定位键(23)；标准器定...
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