[发明专利]一种用于微小孔径的气动测量装置与方法

权利要求书

1.一种用于微小孔径的气动测量装置，其特征在于，包括气路部分(1)、测量部分(2)以及标准工件，其中所述测量部分(2)包括气动轴向测头(201)，气动轴向测头(201)的末端端面上设置有O型圈(202)，所述标准工件的上端面为平面，且分布有多个孔径递增的标准微小孔，各微小孔的长度方向与上端面垂直，所述气路部分(1)连接气动轴向测头(201)为其提供测量动力，利用气路部分(1)和测量部分(2)对标准工件上的标准微小孔进行测量获取不同孔径对应的压力并进行数据拟合，在测量被测工件(3)的微小孔径时，根据测量的压力结合数据拟合结果获取对应的孔径，所述被测工件(3)的微小孔径处于所述标准工件微小孔径范围内，所述标准微小孔的直径0.28-0.42mm。

2.根据权利要求1所述用于微小孔径的气动测量装置，其特征在于，所述气路部分(1)包括依次连接的气源(101)、空气过滤装置(102)、稳压装置(103)和气电转换装置(104)，其中所述气源(101)以空气压缩机为主体，提供压缩空气，所述气电转换装置(104)包括通气管道、气压传感器和节流孔。

3.根据权利要求1所述用于微小孔径的气动测量装置，其特征在于，所述标准工件为模具钢板，所述微小孔的深度3-5mm，且带有微小孔部位的钢板底部距离工作台2mm以上。

4.基于权利要求2所述用于微小孔径的气动测量装置的微小孔径测量方法，包括以下步骤：

步骤(1)，将标准工件的微小孔径d′转换为等效测量间隙S，等效测量间隙S为气动轴向测头(204)假想喷嘴与假想挡板之间的垂直距离；

步骤(2)，根据不同工况下的测量压力P_x与等效测量间隙S的关系式绘制P_x-S计算曲线；

步骤(3)，测量标准工件的各微小孔，得到不同孔径d′下的测量压力P_x，通过实验得到P_x-S实验曲线；

步骤(4)，比较步骤(2)的计算曲线和步骤(3)得到的实验曲线，若两条曲线趋势接近，则获取P_x-S实验曲线中的线性段，并计算P_x-S变换倍率，得到线性段的直线表达方程；

步骤(5)，测量被测工件(3)的微小孔，将气电转换装置(104)读取的测量压力P_x0带入线性段直线方程得到该孔径的等效测量间隙S₀；

步骤(6)，将S₀带入公式得到被测工件(3)的微小孔的直径d，其中，d₀为假想喷嘴直径。

5.根据权利要求4所述微小孔径测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中，等效测量间隙公式如下：

d′为标准工件的微小孔直径。

6.根据权利要求5所述微小孔径测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中，共有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种工况，相应地，对应的测量压力P_x为P_xⅠ、P_xⅡ、P_xⅢ、P_xⅣ，分别为工况Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ下的气动轴向测头(201)测量气室的绝对压力，对应的P_x-S计算公式依次如下：

式中，P₀为绝对大气压力，P_c为气电转换装置(104)的节流孔前的工作压力，d₁表示气电转换装置(104)的节流孔直径，κ为定熵指数，c₁为流过节流孔时的流量系数，c₂为气动轴向测头(201)喷嘴处的流量系数，

根据气路稳压输出的工作压力P_c的数值大小，能够得知等效测量间隙S从0逐渐增大过程中的工况，不同的测量间隙范围内根据工况选择计算公式，并绘制计算曲线。