Емкостный датчик шероховатости Советский патент 1993 года по МПК G01B7/34 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки шероховатости поверхностей металлических изделий.

Цель изобретения - повышение стабильности и точности измерений шероховатости поверхности металлических изделий емкостным датчиком, а также расширение диапазона измерения.

Цель достигается тем, что в емкостном датчике шероховатости, содержащем подпружиненный измерительный шток и закрепленный на его конце . плоский металлический электрод с диэлектрической прокладкой на его рабочей поверхности, эта накладка выполнена в виде плосковыпуклой

линзы, совмещенной своей плоской поверхностью с рабочей поверхностью плоского электрода. Кроме того диэлектрическая прокладка выполнена из пьезокерамического материала с высокой диэлектрической-постоя иной.

На чертеже показана конструкция емкостного датчика шероховатости.

Датчик содержит металлический электрод 1, и размещенную на торце штока 2 и выполненную из электрического материала прокладку 3, с помощью токопровода и разъема. 4 электрод 1 соединен с измерительным прибором. Земляной контакт разъема 4 соединен с корпусом 5. При установке опоры базирования корпуса 5 на контроли00

XJ

го сэ

руемое изделие 6 пружина 7 прижимает емкостной датчик к поверхности изделия 6. Скользящая с малым допуском посадка штока 2 внутри корпуса 5 обеспечивает стабильность ориентации электрода относительно опоры базирования и поверхности изделия 6. Электрический контакт корпуса 5 с изделием 6 обеспечивает заземление.

Прокладка 3 выполнена в виде плосковыпуклой линзы из пьезоэлектрика с высокой диэлектрической постоянной например, цирконата-титаната свинца. Выход датчика шероховатости соединен со входом измерительного блока. .

Датчик работает следующим образом.

Датчик устанавливают опорой базирования на контролируемую поверхность изделия. При этом пружина 7 прижимает прокладку 3 к изделию б, обеспечивая стабилизацию ориентации электрода 1 относительно опоры базирования и контролируемой поверхности. Электрический контакт корпуса датчика с изделием обеспечивает его заземление.

Выпуклая форма рабочей поверхности прокладки обеспечивает более высокую локальность измерений, лучшее сопряжение .поверхностей датчика и изделия, так как плоская поверхность прокладки опирается на максимальные по высоте выступы шероховатости, попадающие в плоскость контакта, и образовавшийся не характеризует истинное значение шероховатости, а дает завышенные значения последней.

Непосредственный контакт сферы с поверхностью изделия происходит практиче- скй на точечной базе, что повышает точность

измерений. Однако наличие кривизны снижает крутизну функции преобразования,. связывающей величину шероховатости с величиной сигнала. Оптимальный радиус кривизны контактной поверхности прокладки лежит в диапазоне 500-750 мм.

Изготовление прокладки из пьезоке- рамики с высокой диэлектрической постоянной (выше 1000) позволяет достичь

крутизны параметрической зависимости величины сигнала, снимаемого с датчика, от высоты шероховатости поверхности, которая обеспечивает необходимую чувствительность датчика и ширину диапазона

измерений.

В результате лабораторных и промышленных испытаний установлено, что данный датчик обеспечивает возможность измерения шероховатости в диапазоне от 3 до 11

класса по ГОСТ с погрешностью не хуже

±10%..

Формула изобретения

1. Емкостный датчик шероховатости, содержащий подпружиненный измерительный шток и закрепленный на его конце плоский металлический электрод с диэлектрической накладкой на его рабочей поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и точности измерения, накладка выполнена в виде плосковыпуклой линзы, совмещенной своей плоской поверхностью с рабочей поверхностью плоского электрода.

2. Датчик по п.1,отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, диэлектрическая накладка выполнена из пьезокерамического материа- ла.

Использование: в измерительной технике для оценки шероховатости изделий после механообработки, точного литья и т.п., а также во всех областях промышленности при оценке качества поверхности изделия, подготовленного под ультразвуковой, капиллярный или магнитопорошковый контроль. Цель - повышение стабильности и точности измерений шероховатости поверхности металлических изделий емкостным датчиком. Сущность изобретения: в емкостном датчике шероховатости поверхности, выполненном в виде плоского металлического электрода с прокладкой из диэлектрика на рабочей поверхности, размещенного « корпусе на упруго-подвижном штоке, прокладка выполнена в виде плосковыпуклой линзы из материала с высокой диэлектрической постоянной, например пьезокерамики. Положительный эффект: обеспечивает возможность измерения шероховатости в диапазоне от 3 до 11 класса по ГОСТ с погрешностью не хуже ± 10%. 1 з.п. ф-лы, 1 ил..