本发明专利技术涉及一种非接触式位移传感器自恢复抗冲击装置及其评价方法。装置具体包括包括位移传感器本体组件、囊体波纹管、限位壳体和抗冲击自复位组件。囊体波纹管弹性封闭并防护传感器探头和探测板，其弹性变形能力可适应大冲击情况下的位移变化；限位壳体内部设计直线导轨和限位止动结构，可约束探测板沿垂直方向运动并限制探测板的垂向最大位移；自恢复螺旋弹簧两端分别连接探测板和限位壳体底座，起到冲击缓冲作用，并在冲击后使探探测板回复到初始位置；一种抗冲击结构性能评价方法，指导设计抗冲结构参数并评价冲击后结构复位状态。本发明专利技术具有测量精度高、抗冲击能力强、适应性好等优点，可实现在大冲击环境下的高精度位移监测及测量。测及测量。测及测量。
【技术实现步骤摘要】
一种非接触式位移传感器自恢复抗冲击装置及其评价方法
[0001]本专利技术涉及一种位移传感器领域，具体涉及一种非接触式位移传感器抗冲击自恢复装置及其评价方法。
技术介绍
[0002]在船舶、车辆使用环境中存在外界冲击扰动，会使位移传感器测量位置处产生较大位移变化，使得传感器探头与探测板发生撞击，对传感器造成破坏。若选择更大量程位移传感器设置足够安全的间隙以避免冲击，又存在传感器测量精度低、成本高的问题。因此在一些大冲击和强振动的场合，要实现可靠地、高精度位移测量，位移传感器必须进行抗冲击设计，获得优良的冲击适应能力。
[0003]现有的此类设备存在的主要问题是，如电涡流位移传感器(申请公布号：CN203489834U)主要针对电涡流传感器的温漂问题，提供一种有效降低温漂的电涡流位移传感器，其缺点主要体现在使用过程繁琐，需要设置传感器的特征斜率等参数才能进行位移测量，同时测量信号远距离传输时易受干扰，无法应用于工作环境恶劣的场合。针对以上不足，一体化结构智能总线电涡流位移传感器(申请公布号：CN105953715A)提供了一种高集成度，高精度，智能化的具有在线补偿温度环境变化能力，以及具备故障自诊断能力的电涡流位移传感器，然而其抗冲击能力弱，在大冲击大振动的场合中容易导致传感器碰撞损坏，对冲击条件下大位移的适应能力较弱。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种非接触式位移传感器自恢复抗冲击装置及其评价方法。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种非接触式位移传感器自恢复抗冲击装置，包括位移传感器本体组件、囊体波纹管、限位壳体和抗冲击自复位组件，所述限位壳体中空且上端敞开，所述限位壳体内部设置有抗冲击自复位组件，所述位移传感器本体组件通过多根囊体波纹管悬空设置在抗冲击自复位组件正上方，所述囊体波纹管用于对传感器本体组件进行支撑；
[0007]所述抗冲击自复位组件包括探测板和自恢复螺旋弹簧，所述探测板设置在自恢复螺旋弹簧上端，所述探测板可沿着限位壳体上下移动，所述限位壳体内侧上端设置有限制探测板最高位置的限位机构，所述探测板用于与位移传感器本体组件一起测量位移信息。
[0008]进一步的，所述位移传感器本体组件包括外壳、电连接器、传感器探头和信号处理模块；所述电连接器设置在外壳两侧，所述信号处理模块设置在外壳内，所述传感器探头设置在外壳下表面。
[0009]进一步的，所述限位壳体内侧竖直设置有导轨，所述探测板可沿着导轨上下移动。
[0010]一种对上述的非接触式位移传感器自恢复抗冲击装置的抗冲击效果进行评价的方法，其特征在于，将抗冲击自复位组件视为粘性阻尼系统，根据装置探测板的冲击隔振系
数η和动能衰减率Γ结合探测板的加速度响应极值和位移响应极值|x|
max
对装置的抗冲击效果进行评价，所述冲击隔振系数η和动能衰减率Γ的计算公式为:
[0011][0012][0013]其中，a
1max
(t)是探测板在冲击下加速度响应的最大幅值，a
2max
(t)为探测板冲击载荷加速度最大幅值；E1为探测板初始动能，E2为探测板衰减动能；m为探测板的质量，v1和v2分别为探测板受冲击后的最高速度v1和次高速度；
[0014]所述加速度响应极值和位移响应极值|x|
max
的计算公式为：
[0015][0016][0017]其中，v0为探测板受到冲击时的初速度，c、k和m分别为探测板的阻尼、刚度和质量，ξ为探测板阻尼比，w
n
为探测板的固有频率，w
d
为探测板的有阻尼频率。
[0018]本专利技术采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
[0019](1)本专利技术对位移传感器探头和探测板采用囊体波纹管缓冲防护设计，可很好的适应不同冲击条件下的大位移变形。
[0020](2)本专利技术采用自恢复螺旋弹簧对探测板进行弹性支撑，并对其刚度和预紧量进行了抗冲击匹配设计，可大幅衰减冲击破坏力，并确保冲击后探测板回弹至初始位置。
[0021](3)本专利技术采用限位壳体和直线导轨设计，在冲击时可约束探测板沿设计方向释放冲击力，并在冲击后锁止在初始位置。
[0022](4)本专利技术采用一种抗冲击结构性能评价方法，可用于指导抗冲结构设计，并判定冲击结束后该结构是否恢复至冲击前的初始状态。
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的装置剖视结构示意图；
[0025]图2为探测板收到冲击后的时间
‑
位移关系示意图。
[0026]附图中各标号代表的部件列表如下：
[0027]1、位移传感器本体组件；2、囊体波纹管；3、探测板；4、限位壳体；5、自恢复螺旋弹簧；6、底座；1.1、电连接器；1.2、传感器探头；1.3、内部信号处理模块；4.1、导轨；4.2、限位机构
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0029]如图1所示，一种非接触式位移传感器自恢复抗冲击装置，包括位移传感器本体组件1、囊体波纹管2、限位壳体4和抗冲击自复位组件，所述限位壳体4中空且上端敞开，所述限位壳体4内部设置有抗冲击自复位组件，所述位移传感器本体组件1通过多根囊体波纹管2悬空设置在抗冲击自复位组件正上方，所述囊体波纹管2用于对传感器本体组件进行支撑；囊体波纹管2最大许用变形可适应大冲击时传感器探头1.2与探测板3的极限位移变化；所述囊体波纹管2两端分别通过螺栓与传感器本体组件和限位壳体固定。
[0030]所述抗冲击自复位组件包括探测板3和自恢复螺旋弹簧5，所述探测板3设置在自恢复螺旋弹簧5上端，所述探测板3可沿着限位壳体4上下移动，所述限位壳体4内侧上端设置有限制探测板3最高位置的限位机构4.2，所述探测板3用于与位移传感器本体组件1一起测量位移信息。自恢复螺旋弹簧5一端通过预紧力将探测板3预压在限位止动结构上，另一端连接在底座6上，使探测板3相对底座6高度不变，保证位移测量稳定；在大冲击情况下，自恢复螺旋弹簧5具有与囊体波纹管2匹配的变形高度，衰减传感器探头1.2与探测板3接触后的冲击力，避免碰撞损坏；在冲击结束后，自恢复螺旋弹簧5使探测板3回到原位置。
[0031]作为一种实施方式，所述位移传感器本体组件1包括外壳、电连接器1.1、传感器探头1.2和信号处理模块1.3；所述电连接器1.1设置在外壳两侧，所述信号处理模块1.3设置在外壳内，所述传感器探头1.2设置在外壳下表面。囊体波纹管2最大许用变形可适应大冲击时传感器探头1.2与探测板3的极限位移变化；
[0032]作为一种实施方式，所述限位壳体4四周内壁竖直设置有直线导轨4.1，所述探测板3可沿着导轨4.1上下移动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非接触式位移传感器自恢复抗冲击装置，其特征在于，包括位移传感器本体组件(1)、囊体波纹管(2)、限位壳体(4)和抗冲击自复位组件，所述限位壳体(4)中空且上端敞开，所述限位壳体(4)内部设置有抗冲击自复位组件，所述位移传感器本体组件(1)通过多根囊体波纹管(2)悬空设置在抗冲击自复位组件正上方，所述囊体波纹管(2)用于对传感器本体组件进行支撑；所述抗冲击自复位组件包括探测板(3)和自恢复螺旋弹簧(5)，所述探测板(3)设置在自恢复螺旋弹簧(5)上端，所述探测板(3)可沿着限位壳体(4)上下移动，所述限位壳体(4)内侧上端设置有限制探测板(3)最高位置的限位机构(4.2)，所述探测板(3)用于与位移传感器本体组件(1)一起测量位移信息。2.根据权利要求1所述的非接触式位移传感器自恢复抗冲击装置，其特征在于，所述位移传感器本体组件(1)包括外壳、电连接器(1.1)、传感器探头(1.2)和信号处理模块(1.3)；所述电连接器(1.1)设置在外壳两侧，所述信号处理模块(1.3)设置在外壳内，所述传感器探头(1.2)设置在外壳下表面。3.根据权利要求1所述的非接触式位移传感器自恢复抗冲击装置，其特征在于，所述限位壳体(4)内侧竖直设置有导轨(4.1)，所述探测板(3)可沿着导轨(4.1)上下移动...
【专利技术属性】
技术研发人员：施亮，程光辉，刘松，邱元燃，潘逊，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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