[实用新型]一种动态间隙测量传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于机电一体化领域，特别是涉及一种动态间隙测量传感器。

背景技术

在运载或武器发射任务中，火箭级间段在外部环境条件作用下，会产生一定量的级间间隙(或称位移)，该间隙需要通过遥测系统测量，获得数据，以分析其产生原因并实施改进。被测间隙通常较小，且要求传感器响应迅速。

目前航天用位移测量传感器主要是拉线式原理的相对位移传感器。这种位移传感器适用于较大的测量范围，同时在使用安装时，传感器本体和拉出的钢丝绳端头必须分别安装在被测量位移的两个相对平面的结构体上。所以，它既不适用于小位移测量，也不符合传感器只能在火箭级间段两个相对位移平面之一上安装的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种动态间隙测量传感器，该传感器响应速度快，适用于小位移测量，并且可靠性高，特别适用于力学环境恶劣的航天领域使用。

本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种动态间隙测量传感器，其特征在于：包括载荷-微应变单元、信号处理单元、位移-载荷单元、锁紧螺盖、调整座、调整垫片、膜片安装座和外罩，其中位移-载荷单元包括测杆、弹簧测杆支承、测杆滑动轴承、测量弹簧、弹簧膜片支承和轴承安装基座，其中测杆滑动轴承安装在轴承安装基座上，测杆的一端穿过测杆滑动轴承后，与弹簧测杆支承固定连接，测量弹簧的两端分别与弹簧测杆支承、弹簧膜片支承过盈连接，弹簧膜片支承与载荷-微应变单元间隙配合连接，信号处理单元通过第二螺钉安装在载荷-微应变单元上，载荷-微应变单元通过第三螺钉与膜片安装座固定连接，调整座与膜片安装座螺纹连接，锁紧螺盖的一端与调整座固定连接，并将位移-载荷单元定位，外罩通过第一螺钉与膜片安装座连接。

在上述动态间隙测量传感器中，测杆的一端穿过测杆滑动轴承与弹簧测杆支承固定连接后，弹簧测杆支承外端还设置一个螺母，防止弹簧测杆支承松动。

在上述动态间隙测量传感器中，轴承安装基座与调整座之间安装有调整垫片，用于调整测量弹簧的初始高度。

在上述动态间隙测量传感器中，调整垫片对测量弹簧初始高度的调整范围为±2mm。

在上述动态间隙测量传感器中，载荷-微应变单元由硬芯、溅射膜片和应变电阻惠斯通电桥组成，其中溅射膜片带有硬芯，且周边带固定支承，应变电阻惠斯通电桥通过离子束溅射工艺形成在溅射膜片上。

在上述动态间隙测量传感器中，其特征在于：还包括电连接器通过电缆与信号处理单元连接。

本实用新型与现有技术相比的优点如下：

(1)本实用新型动态间隙测量传感器采用载荷-微应变单元、信号处理单元、位移-载荷单元配合的结构设计，以载荷为中间转换参数，利用位移-载荷单元中精密测量弹簧的位移-载荷线性关系和载荷-微应变单元的载荷-微应变线性关系，可以实现箭上0mm～5mm级的小位移电测；

(2)本实用新型结合精密测量弹簧的特性和全金属封闭的机械安装结构设计，使测量传感器不需要在两个相对位移的平面实体上安装，而只需要安装在其中一个平面实体上，克服了现有拉线式相对位移传感器的缺陷；

(3)本实用新型对精密测量弹簧的位移-载荷优化设计，使测量传感器的响应速度快，机械传动理论响应时间不大于4ms；信号处理单元理论响应时间不大于6ms；实测传感器响应时间不大于7ms；

(4)本实用新型动态间隙测量传感器环境适应性强，在随机振动和半正弦高、低频冲击以及电磁兼容较强的环境下，传感器性能和指标仍然正常。

附图说明：

图1为本实用新型动态间隙测量传感器结构示意图；

图2为本实用新型动态间隙测量传感器的机械接口示意图；

图3为本实用新型载荷-微应变单元的结构示意图。

图4为本实用新型动态间隙测量传感器的工作原理图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示为本实用新型动态间隙测量传感器结构示意图，由图可知该动态间隙测量传感器包括载荷-微应变单元1、信号处理单元2、位移-载荷单元、锁紧螺盖9、调整座10、调整垫片11、膜片安装座12、外罩13和电连接器18。

其中位移-载荷单元包括测杆3、弹簧测杆支承4、测杆滑动轴承5、测量弹簧6、弹簧膜片支承7和轴承安装基座8，其中测杆滑动轴承5安装在轴承安装基座8上，测杆3的一端穿过测杆滑动轴承5后，与弹簧测杆支承4固定连接，弹簧测杆支承4外端还设置一个螺母14，防止弹簧测杆支承4松动。