[发明专利]一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头及其粗糙度算法

说明书

本发明公开了一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头及其粗糙度算法，柔性探头与被测金属之间通过电容测试仪进行电容值测量，包括柔性电极板、内插针、供应连接器、金属屏蔽壳、柔性灌封结构。柔性探头的前端因为柔性灌封结构的作用，使得可以与被测金属表面更好的贴合，以更好的适应被测金属不同曲率表面的测试要求；采用标准BNC‑M‑50KKY连接器制作探头，降低成本；两层绝缘层的外缘均大于金属极板外缘，使得柔性电极板与被测物金属之间接触力均匀；由于本专利的结构组合独创性，所以在实施操作上，比传统光学法及探针轮廓法更为简便易行；采用独特的粗糙度算法结合柔性探头的测量，获取到准确的粗糙度数值。

技术领域

本发明属于一种检测粗糙度设备技术领域，具体涉及一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头及其粗糙度算法。

背景技术

电容法测量金属表面粗糙度的基本原理如图1所示，如果把电容器的上极板P1作为传感测头，下极板P2作为被测金属零件表面，则传感测头与零件共同构成一对容值为C的平板电容器。两板P1和P2之间的电容C与极板之间的面积A成正比，与平行极板之间的距离t成反比。也就是说，当传感测头与被测零件表面之间的间隙t改变时，C将发生变化。对于粗糙表面，不同的粗糙度将导致接触面的间隙不同，两极板间的电容值C也不同，通过理论分析与测试建立粗糙度与电容值之间的关系，就可以通过电容值来测试粗糙度值。

文献(1)和文献(2)提出了一种电容传感器的基本结构，利用一块挠性材料作为参考电极板，把一块标准的薄片电极用导电胶合剂贴附在导电合成橡胶基片上，并使导电合成橡胶与传感器金属壳体彼此绝缘，如图2所示。

测量时挠性传感器探头接触零件表面，可以跟踪任意形状、任意曲率的被测零件表面的峰顶线，实际起到几何“截止值”的作用，因此从测量结果中可以自动地滤掉形状误差及表面波度的影响。

通过以上关联模型，就可以进行粗糙度的测量。

文献(3)介绍了电容法表面粗糙度无损检测装置的研制，但对检测探头的构形，并没有具体描述。

以上参考文献：

(1)袁长良，丁志华，武文堂.表面粗糙度及其测量，北京：机械工业出版社，1989，p169-171；

(2)郭素贞.电容法测量表面粗糙度.机械工人冷加工.1992.06；

(3)楼敏珠，严仍春.电容法表面粗糙度无损检测装置的研制.无损检测.1996.10；

上述技术的问题在于：

1、采用导电合成橡胶支撑极板的同时导电，但导电橡胶在接触受压时，一般阻抗会发生变化，从而带来测量误差。

2、具有金属壳设计，但并没有表述金属壳是否接地，如果不接地，环境电磁干扰会严重影响测试精度；

3、并没有一套精确且完整的粗糙度计算算法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头及其粗糙度算法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于电容法检测粗糙度的柔性探头，柔性探头与被测金属之间通过电容测试仪进行电容值测量，包括：

柔性电极板；

内插针，内插针的一端与柔性电极板电性连接；

供应连接器，供应连接器的内芯第一端与内插针的另一端电性连接，供应连接器的内芯的第二端与电容测试仪的第一测试端电性连接，被测金属与电容测试仪的第二测试端电性连接；

金属屏蔽壳，金属屏蔽壳完全包覆并对内插针、内插针的一端与柔性电极板的电性连接处、供应连接器的内芯第一端与内插针的另一端电性连接处进行电磁屏蔽；