[发明专利]基于光谱共焦的非接触式阀芯位移实时测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于光谱共焦的非接触式阀芯位移实时测量装置及方法，其包括底座、阀块和测量装置，底座用于固定阀块和测量两部分，阀块部分和底座部分采用螺纹连接，测量装置通过紧固螺钉固定在底座上。测量装置能够调整传感器探头的位置，以满足测量精度要求，光谱共焦传感器发出的光透过钢化玻璃和液压油照射到阀芯上，返回的光经由光谱解析器得出阀芯的位移数据，在经由计算机拟合出阀芯位移曲线。本发明基于光谱共焦的非接触式阀芯位移实时测量装置结构简单、拆装灵活、定位精准，可在不干涉电磁阀工作的情况下，对阀芯的位移进行实时精准测量。

技术领域

本发明涉及测量领域，特别涉及一种基于光谱共焦的非接触式阀芯位移实时测量装置。

背景技术

液压传动有功率-质量比大、速度调节容易和工作平稳等优点，广泛应用于工程机械、行走机械、航空航天以及海洋工程等领域。液压阀作为液压系统中最常用的一类液压元件，其工作稳定性直接影响到整个液压系统的工作性能。从阀芯位移情况可以直观地了解阀的工作状态，因此测量阀芯实时的位移是十分有必要的。

现有对阀芯位移的测量多采用接触式测量方法，如专利号为CN103913103 A公开的一种阀芯位移测量工装，测杆直接顶住阀芯，这样会使阀芯受到附加约束力，改变了阀的原始工作状态。但是这种方法操作简单，广泛应用于对精度要求不高的场合。

现有非接触式阀芯测量方案，如专利号为CN106225680 A公开的一种基于激光位移传感器的阀芯位移测量及方法，通过嵌入一根塑料导杆将阀芯位移传递出来，改变了阀的结构，得到的数据并非原始工作状态下的数据。想要不接触阀芯和不改变阀的结构的情况下实时的测量阀芯的位移很难实现。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种基于光谱共焦的非接触式阀芯位移实时测量装置，传感器发出的光透过钢化玻璃和液压油，照射到阀芯上，经阀芯反射回的光被光谱解析器接收，再经计算机拟合出位移曲线就可以得到阀芯的位移情况。基于光谱共焦的测量方法，即使阀芯上出现倾斜或者翘曲也能精准测量，且无需高精度的安装角度要求，使得测量更加精准。本发明无需接触阀芯，也无需改变阀的原始结构，得到的数据更加真实可靠。本发明的测量方法还适用于其他结构不同但是阀芯位置在传感器量程范围内的其他液压阀。

本发明提供了一种基于光谱共焦的非接触式阀芯位移实时测量装置，其包括底座、阀块和测量装置，所述阀块和测量装置并列安装在所述底座上；

所述阀块上安装有液压阀，所述测量装置包括上支撑架、轴向定位块、丝杠、支架、横向导轨、传感器探头、上探头夹具以及下探头夹具；所述支架的底部固定在所述底座上，所述底座上安装有滚珠丝杠，旋转滚珠丝杠能够调节测量装置的传感器探头在Y方向的位移，所述滚珠丝杠穿过所述支架设置，所述滚珠丝杠的端部连接有轴向定位块，所述支架为U型支架，所述支架的顶部连接所述上支撑架，所述支架的两个侧壁的内侧面分别开设有纵向的凹槽，所述横向导轨的两个端部分别设置有与所述凹槽配合的凸起，所述横向导轨能够借助于所述凹槽和凸起沿所述支架的内侧面上下滑动，所述传感器探头固定在上探头夹具和下探头夹具之间，所述下探头夹具借助于连接件固定在所述横向导轨上，所述上探头夹具借助于升降连接件固定在所述上支撑架上，升降连接件能够调节测量装置的传感器探头在Z方向的位移，所述传感器探头能够在所述横向导轨上滑动从而实现传感器探头在X方向的位移；

所述液压阀的阀芯延伸至所述传感器探头处，所述阀座内部还设置有管接头、钢化玻璃和挡板，液压油进口管接头和液压泵出口连接，回油口管接头和油箱连接，所述进油口管接头设置在所述阀块的上方，从而能够将进油口位置由轴向转变为径向，使传感器探头的光直接透过钢化玻璃照射在阀芯上，所述挡板和阀块之间相互连接，所述挡板对钢化玻璃进行轴向固定，所述阀块和钢化玻璃接触处设置有矩形槽，所述矩形槽内部放置有蕾形密封圈从而能够实现径向密封；