火炮身管内径数显测径仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种测量深孔内径的测量仪表，特别适用于火炮身管内径（包括缠度膛线）测量。主要特点是把传感器与测量电路设置在能置于火炮身管中的同一筒体中，为适用黑暗环境，采用数码管显示，本实用新型专利技术中的传感器是一种具有线性特性的电容式位移传感器，因此使电路简化，整个结构小型化，并具有较高的测量精度。本测径仪可配置有多种直径的定位环和接长环，故一台测径仪适于多种火炮炮身测量之用。（*该技术在1999年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种径向长度测量仪表，特别是一种适于测量深孔内径的测量仪表。国防用的火炮其炮膛是一个深度可达数米(可达5米左右)的深孔，并且，除了滑膛炮炮膛外，大多数火炮的炮膛都制有一种呈“螺旋状”带凹凸形的缠度膛线(阴线和阳线)。炮膛的制造精度(包括炮膛的轴向、径向尺寸精度，缠度膛线的形位尺寸精度)直接影响火炮的命中率，因此，在炮身的制造和修理过程中都需要有适用而精确的测量仪表来测量；再有，火炮经使用一时期后炮膛会发生变形、磨损或有炮弹残留铜屑滞留在炮膛内的情况，因此，需要在炮驻地定期地对炮膛内径进行连续的、全方位的检测，以便确定火炮身管是否应报废还是需要修理，对接近临界状态的身管要确定其堪用性，对可继续使用的身管就可推测其使用寿命。几十年来，测量火炮炮膛的仪器一直沿用一种纯机械式的星形测膛仪，这是一种带有长测管的测量尺，在长测管的头部装有带有伸缩杆头的星形测头，该测头的根部紧靠在锥形推柱的锥面上，锥形推柱则与一根长操纵杆相连，该操纵杆一直延伸出长测管的尾部，在此尾部装有标尺，在长操纵杆的尾部装有与标尺相配的游标。这样的测膛仪，当用手推动长操纵杆时，位于该操纵杆头部的锥形推柱就推动星形测头的伸缩头，直至与炮膛测量点接触，从而观察指针所指的标尺位置就能测出炮膛内径。这种星形测膛仪的长度较长、重量也重，而且精度不高、数据重现性差，且只能间断、定位测量，操作时同时要多人协助，携带不便，更不宜于炮驻地实地使用。经查询，见到一种炮膛内径数显测径仪，它是用一种公知的压力传感器配以数字转换及显示电路制成的传感器与数字显示分体的测量仪表。但由于该压力传感器只具有非线性特性，使得电子线路复杂化，并且该传感器需要有较大的激励源，造成整个测量仪表体积庞大，使得操作和维护均不方便。本技术提供了一种结构小巧，传感与数显一体化，精度较高，且能连续、全方位测量火炮身管内径的数显测径仪，既可用于火炮生产和修理工厂生产或修理炮身时作精密测量，又可供炮队驻地方便地作实地检测用。本技术的技术方案是，在一个园筒形壳体中装有一个电容式位移传感器，传感器的探头设计成可自由伸缩，并使与其装在壳体侧壁上的测头相接触，测头以滑配形式安装在侧壁上；园筒形壳体两端均盖有盖板，在一端的盖板上开有窗口，其中装有与数字转换及测量电路相连的显示器，在另一端的盖板外侧面上装有一个牵引环，此牵引环的作用是用以连接一根牵引线或牵引杆，以牵引本测径仪在炮膛中移动；传感器二根信号线与电路相连。为使传感器的探头可相对于传感器壳体作位移，把探头设计成柱形结构，在探头柱体根部与壳体间设置一压缩弹簧。本设计中传感器的具体结构是，在园柱形探头上设置有一圈导体，作为传感器的公共电极(负极)，而在传感器壳体的内壁上衬有一层导体，并把该导体分成两段，中间用绝缘层隔开，这两段导体构成传感器的两差动极(正极)，两层导体间有一间隙，其间距可为0.03～0.2毫米，这样，传感器的探头与壳体间即构成一个差动式电容变换器结构，当公共极(探头)相对差动极(壳体)发生位移时，两差动极对应的电容量之差与该位移成线性关系△C＝KC·△L，其中KC为常数，依传感器公共极与差动极的几何尺寸－直径及其绝缘层介电常数而定。本技术的电路是一种常见的数字转换及测量电路，包括方波发生电路、电桥式测量电路、整定电路、A／D转换电路、段位译码电路等部份，传感器的差动极接入测量电路的平衡电桥两平衡臂上。为适应火炮身管细长而内部环境黑暗所需，显示器采用数码管显示。这样的测径仪，当把它放置于火炮身管内并把干电池电源开关打开后，即可调整零位，并连续、全方位地移动该测径仪。若身管内径或缠度膛线有变化，则传感器的探头将随与身管测量点相接触的测头伸缩而位移，即传感器的电容量发生变化，其变化量经测量电路、A／D转换电路、译码电路即在数码管中显示出身管内径的变化值。为使一只测径仪适用于多种火炮身管使用，可用在园筒形壳体外周壁上加设定位环和在传感器探头位置处的外周壁上加设与定位环同样直径的接长环的方法来“加粗”园筒形壳体，以使测径仪的外径与身管内径的基本尺寸相配合。由上见，本技术的优点是，传感器和电路部份设置在能置于火炮身管中的同一筒体中，则使本技术具有小型化的特点，并且，该电容式位移传感器所具有的线性特性，使电路简化，测量精度提高；其次，本内径数显测径仪具有多种直径的定位环和接长环，故一台测径仪适于多种火炮炮身测量之用。 附图说明图1为本技术的正视剖面图。图2为本技术的侧视图。图3为本技术的电路框图。图4为本技术用于大口径火炮身管测量时的结构示图。图5为本技术用于小口径火炮身管测量时的结构示图。图6为图3所示电路框图的具体电路图。现结合附图所示实施例对本技术作进一步说明。参见图1。内径数显测径仪的壳体1为园筒体，其两端均配有端盖板，左端盖板3的外侧装有一个牵引环2，右端盖板10上开有窗口11，其中装有数码管显示器12；园筒形壳体1的内部装有传感器4和数字转换及测量电路9。传感器4以浮子式结构安装在壳体1中，传感器4之壳体13的内侧壁上通过绝缘层衬复有一层导体8，该导体分为两段，中间隔有一绝缘间隙，构成传感器的差动极；传感器4之探头5为柱形结构，在此柱形探头的园柱部份通过绝缘层包有一层导体7，作为传感器的公共极，差动极与公共极之间有一间隙，间距为0.1毫米；传感器探头5与壳体13间设置有压缩弹簧15，并且，探头5的头部与装在壳体1侧壁上的测头6相接触，测头6以滑配方式装在壳体1的侧壁上，传感器壳体13的底部配置有一颗弹子测头14，该弹子测头能凸出于壳体1。由图见，测头6、探头5、传感器壳体13和弹子测头14位于同一轴线上，探头5与壳体13间能作相对位移，当公共极7位于差动极8的中间位置时，电容变化量为零，当产生相对位移时即有一个电容变化量，从而能在显示器中读出内径的变化值。图中16为干电池。由图2见，在园筒形壳体1上与测头6、14相垂直的位置处设置有阴线导钉17和阳线导钉18，以供测量火炮身管的阴线和阳线时用，这两种导钉能在壳体1中滑动。当测量阴线时，使阴线导钉17嵌入身管缠度膛线，当需测量阳线时，使阳线导钉18跨装在缠度膛线上即可。参见图3，测量电路20采用电桥式结构，其中，电容C1和C2分别对应于传感器两差动极与公共极之间的电容，鉴于它们结构上的对称性，所以，电容C1和C2之间存有以下关系C1＝C0＋△C；C2＝C0－△C，容易算出，由方波发生器电路19产生的方波脉冲，在电阻RL上产生的直流分量与△C成正比，因而，也与传感器测得的内径变化量△L成比例，若被振荡频率取为100KHZ，幅值为6V，电桥两极管正向压降为300欧，则常数KC＝150微法／厘米，则相应的比例系数为0.05(伏／厘米)，经过标定，此信号经A／D变换电路22以及译码电路23、24后，可在数码显示器12中直接显示出相应的内径变化值。图6表示出了方波发生器电路19、A／D变换电路22、译码电路23、24及整定电路21的具体电路结构和它们之间的连接关系。这些电路都是公知的(如在上海无线电五厂编的集成电路应用手册中有示例)，用在本技术中时，测量电路20输出信号经方波发生器电路19产生的脉冲方波调制后输入至A／本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有压力传感器和数字转换及测量电路的火炮身管内径数显测径仪，其特征是在一个园筒形壳体１内装有一个电容式位移传感器４，传感器４的探头５与装在壳体１园周壁上的测头６相接触，园筒形壳体１一端的盖板１０上开有窗口１１，其中装有与数字转换及测量电路９相连的显示器１２，壳体另一端的盖板３外侧装有一个牵引环２，传感器４的差动极接入测量电路的平衡电桥两平衡臂３０、３１上，所说的电容式位移传感器４在其柱形探头５上设置有一圈作为传感器信号公用极的导体７，传感器壳体１３的内壁上衬有两段中间用绝缘层隔开的作为传感器信号差动极的导体８，两极间的间隙为０．０３－０．２毫米，探头体根部与壳体间设置有压缩弹簧１５。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：张若军，周宁生，刘文荣，
申请(专利权)人：中国人民解放军第七三一五工厂，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]