CN204758469U - 基于可调整光路及抗干扰装置的液滴分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于可调整光路及抗干扰装置的液滴分析仪，包括支撑底座、电容传感器、光纤传感器和电路板；电容传感器包括滴头、环形极板、电容上屏蔽罩和电容下屏蔽罩，滴头设有中心孔，中心孔两侧对称的位置上设有两个光纤插孔；光纤传感器包括光纤探头、导套和梯形夹，导套设有偏心孔，光纤探头穿过偏心孔后***到光纤插孔内。光纤探头通过紧定螺钉和梯形夹与导套固定；支撑底座上固定有用于安装电容传感器和光纤传感器的支撑套；设计有厚度级差为0.1mm的垫片以控制光纤探头端面在液滴中的深度，使得液滴实验得以再现最佳状态；设计有安装工艺定位芯，在安装过程中保证了电容传感器两电极间的同轴度，从而保证了电容传感器的稳定性。

Description

基于可调整光路及抗干扰装置的液滴分析仪

技术领域

本实用新型涉及液滴分析装置，特别是一种液滴分析中的光路调整以及传感器的抗干扰装置。

背景技术

液滴分析技术是指在一定测试***条件下，在被测液体形成液滴的过程中，采用各种手段对被测液滴实施监测，以获得有关该被测液体的物理、化学特性参数的技术。液滴分析仪是基于电容、光纤传感器的液体监测仪器，光纤、电容传感器的测量数据是对液滴指纹图进行识别的基础。光纤、电容传感器的测量对象均为微小信号，极易受外界干扰所影响，此外对于光纤端面***滴头顶端平面的深度也没有明确的标准。光纤、电容的传感器测量重复性不高，再现能力差，使得液滴分析技术很难得以广泛应用。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提出了基于可调整光路及抗干扰装置的液滴分析仪，为了精确定位光纤***的深度，设计了厚度级差为0.1mm的垫片(或垫片组合)，通过垫片控制光纤探头端面在液滴中的深度，找出特征最强的位置，使得液滴实验得以再现最佳状态。另外，所设计的梯形夹与偏心导套，解决了光纤固定锁紧的问题。同时，设计有安装工艺定位芯，在安装过程中保证了电容传感器两电极间的同轴度，从而保证了电容传感器的稳定性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种基于可调整光路及抗干扰装置的液滴分析仪，包括支撑底座、电容传感器、光纤传感器和电路板；所述电容传感器包括滴头、环形极板、电容上屏蔽罩和电容下屏蔽罩，所述滴头设有中心孔，中心孔两侧对称的位置上设有两个光纤插孔；所述光纤传感器包括光纤探头、导套和梯形夹；所述导套设有偏心孔，所述光纤探头穿过所述偏心孔后***到光纤插孔内，所述光纤探头通过紧定螺钉和梯形夹与导套固定；所述支撑底座上固定有支撑套，所述支撑套设有竖直的第一通孔，所述第一通孔的中部设有一环形台阶，所述导套通过径向顶丝固定在第一通孔的上端，所述滴头通过过盈配合固定在所述环形台阶的孔中，所述滴头的顶部设有定位台阶面，所述定位台阶面与环形台阶的上表面紧密接触，所述滴头中心孔的下端设有一锥孔；所述导套的侧壁上设有供液管，所述供液管的一端***在滴头的中心孔内；所述支撑底座上设有与所述第一通孔同轴的第二通孔，所述第二通孔的底端设有螺纹段，所述第二通孔内穿入有一圆柱导柱，所述圆柱导柱与所述第二通孔之间为间隙配合，所述圆柱导柱的底端设有一压力弹簧和一紧定螺钉，所述圆柱导柱的顶端同轴的嵌装有一圆柱芯，所述圆柱芯的顶端与所述滴头中心孔下端的锥孔表面线接触；所述电容上屏蔽罩套在所述环形极板上，所述电容下屏蔽罩的上面设有凸台，所述所述电容上屏蔽罩的底面设有凹槽，所述电容下屏蔽罩的下面设有塑料顶片，所述塑料顶片与所述第二通孔之间采用螺纹连接，通过旋进塑料顶片在轴向上将所述电容下屏蔽罩、电容上屏蔽罩及环形台阶顶紧在一起；所述圆柱导柱的顶端与所述滴头之间设有一片或多片垫片，通过选用垫片的具体厚度以控制光纤探头***到所述中心孔内的深度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

现有技术中的电容屏蔽罩采用双层套筒结构，对电容信号端的端部没有封闭，而且采用径向顶丝固定，无法保证电容传感器两电极间的同轴度，本实用新型中的电容屏蔽罩由封闭的上、下电容屏蔽罩构成，而且其中一个电容屏蔽罩(即下电容屏蔽罩)为盖板形式，可以将电容的信号端完全封闭，减小了外界噪声对微小电容信号测量的干扰。

本实用新型中将位于圆柱导柱9的顶端与所述滴头5之间的垫片设计为系列化的一套标准垫片(1.1～2.4mm)，垫片的选用和组合使得厚度级差为0.1mm，以此可以作为液滴指纹图特征提取实验中限制光纤探头1***深度的标准，使得仪器的重复再现成为可能。

本实用新型整体构造简单，安装精度高，装拆方便。

附图说明

图1-1是光纤***位置确定前本实用新型液滴分析仪的主视剖视图；

图1-2是图1-1所示液滴分析仪的侧视剖视图；

图2是本实用新型中所示电容传感器的侧视局部剖视图；

图3是图1-1中I部局部放大图；

图4-1是光纤***位置确定后本实用新型液滴分析仪的主视剖视图；

图4-2是图4-1所示液滴分析仪的侧视剖视图；

图5是图4-1中B向局部视图；

图6是图4-2中A-A所示剖切位置的剖视图。

图中：

1-光纤探头2-导套3-梯形夹

4-支撑套5-滴头6-垫片

7-圆柱芯8-塑料顶片9-圆柱导柱

10-支撑底座11-内六角圆柱头螺钉12、14、20-紧定螺钉

13-压力弹簧15-电路板16-电容下屏蔽罩

17-环形极板18-电容上屏蔽罩19-径向顶丝

21-定位芯22-供液管

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述。

如图1-1和图1-2所示，本实用新型一种基于可调整光路及抗干扰装置的液滴分析仪，包括支撑底座10、电容传感器、光纤传感器和电路板15。所述电容传感器包括滴头5、环形极板17、电容上屏蔽罩18和电容下屏蔽罩16，所述滴头5设有中心孔。

所述光纤传感器包括光纤探头1、导套2和梯形夹3，本实用新型设计了用于光纤探头1轴向位移的导套2，所述导套2设有偏心孔，如图5和图6所示，所述光纤探头1穿过所述偏心孔后***到所述中心孔内，导套2的侧壁上开有螺纹孔，所述光纤探头1通过紧定螺钉20和梯形夹3与导套2固定，从而将光纤探头1夹持在所需位置。

如图1-1和图1-2所示，所述支撑底座10上固定有支撑套4，所述电路板15通过紧定螺钉14固定在所述支撑套4上，如图4-1、图4-2所示，所述支撑套4设有竖直的第一通孔，所述第一通孔的中部设有一环形台阶，所述导套2通过径向顶丝19固定在第一通孔的上端，如图3所示，所述滴头5通过过盈配合固定在所述环形台阶的孔中，所述滴头5的顶部设有定位台阶面，所述定位台阶面与环形台阶的上表面紧密接触，所述滴头中心孔5的下端设有一锥孔；所述导套2的侧壁上设有供液管22，所述供液管22的一端位于所述中心孔的上方。

如图1-2所示，所述支撑底座10上设有与所述第一通孔同轴的第二通孔，所述第二通孔的底端设有螺纹段，所述第二通孔内穿入有一圆柱导柱9，圆柱导柱9的基本形状为一阶梯轴，上端留有圆孔，所述圆柱导柱9的下端与所述第二通孔之间为间隙配合从而***支撑底座10的中心孔内。所述圆柱导柱9的底端设有一压力弹簧13和一紧定螺钉12，所述圆柱导柱9的顶端同轴的嵌装有一圆柱芯7，即圆柱芯7以过盈配合的方式***圆柱导柱9顶端的圆孔中，所述圆柱芯7的顶端与所述中心孔下端的锥孔表面线接触。

如图3、图4-1和图4-2所示，所述电容上屏蔽罩18套在所述环形极板17上，所述电容下屏蔽罩16的上面设有凸台，所述所述电容上屏蔽罩18的底面设有凹槽，所述电容下屏蔽罩16的下面设有塑料顶片8，所述塑料顶片8与所述第二通孔之间采用螺纹连接，塑料顶片8从支撑套4的下方安装，通过旋进塑料顶片8在轴向上将所述电容下屏蔽罩16、电容上屏蔽罩18及环形台阶顶紧在一起，从而完成电容两电极的同轴定位。

如图3所示，所述圆柱导柱9的顶端与所述滴头5之间设有一片或多片垫片6，通过选用一个或多个不同厚度的垫片形成厚度级差为0.1mm的垫片组合，通过选用垫片6的具体厚度以控制光纤探头1***到所述中心孔内的深度，所述圆柱芯7的基本形状为一阶梯轴，垫片6通过其中心圆孔套在圆柱芯7上端。所述支撑套4的壁上设有导线过孔和观察孔，图1-1、图1-2、图4-1和图4-2中示出了在两个不同的高度上分别均布有4个通孔以作为导线过孔和观察孔。

如图2所示，为了保证安装的精度，特别设置了一个安装工艺定位芯21，在安装过程中，首先是将电容上层屏蔽罩18粘在支撑套4上，然后用安装工艺定位芯21带着外表涂覆有胶的环形极板17***到电容上层屏蔽罩18内，使得环形极板17、电容上层屏蔽罩18和支撑套4为一体，然后拔出安装工艺定位芯21，这样的安装过程保证了电容传感器两电极间(即环形极板17和滴头5)的同轴度，从而保证了电容传感器的稳定性，所述支撑套4的材料采用聚四氟乙烯，所述支撑套用于完成电容、光纤传感器以及电路板的固定安装。

本实用新型液滴分析仪在测试光纤探头1***深度时，所有零部件均以支撑底座10为基础，选定光纤探头1***最佳位置后，用梯形夹3和紧定螺钉20将光纤紧固于此位置，垫片6、圆柱芯7、圆柱导柱9从支撑底座10拆下，独立完成液滴分析的监测。

以下结合附图对本实用新型的实施过程作如下详述：液滴分析仪的核心机构由电容传感器及光纤传感器组成。电容传感器由滴头5、环形极板17、电容上屏蔽罩18、电容下屏蔽罩16组成。光纤传感器由光纤探头1、导套2、梯形夹3组成。图1显示了该液滴分析仪的整体构成。

滴头5是形成稳定液滴、支撑光纤的基础，滴头5中心有中心孔，供液管22***其中，中心孔两侧对称的位置上留有两个光纤插孔，两个光纤探头1***其中。环形极板17作为圆柱电容模型的外极板，要求其中心轴与滴头中心轴重合。环形极板17长度应大于液滴尚未滴落过程中的最大拉伸长度，环形极板17下部有圆孔，环形极板电荷信号屏蔽线内芯***其中，电荷信号通过该屏蔽线内芯传输到测量电路。测量电路通过“地端”、“待测端”两路信号与电容传感器两极板相连，实时测量电容值。液滴生长过程中，滴头5内液滴轴向长度不断变化，其电荷量也不断变化。测量时，将带电量变化的滴头5端接入测量电路地端，将环形极板17接入测量电路待测端。由于理论电容值只有pF数量级，极易受外界因素的干扰，在环形极板外部设计了电容上屏蔽罩18、电容下屏蔽罩16，两屏蔽罩与屏蔽线的外屏蔽层相连，共同接入测量电路屏蔽端。

如图1-2和图4-2所示，本实用新型中设计了光纤探头1位移的导套2，保证了光纤运动的径向稳定性。导套2另一侧开有一与水平方向呈50度的阶梯长孔，供液管22通过此孔***到滴头5内部供液。导套2外侧与支撑套4内壁配合，通过导套2下部3个呈120°圆周对称的孔及其径向顶丝19固定其位置，如图5所示，梯形夹3横截面呈梯形，其斜边与底边夹角为45°。梯形夹3两侧面与光纤探头1接触，底面中部开一个锥形孔，用紧定螺钉20将光纤探头压紧于导套2偏心孔的内壁。

为了找到光纤探头1***的最佳深度，本实用新型中提供一组具有厚度级差为0.1mm的垫片6。光纤探头1下端面与垫片6上端面充分接触，通过垫片6(或垫片组合)高度限制光纤探头1***深度，找出特征最强的位置。垫片6中心有圆孔，由于垫片厚度相差仅为0.1mm，选择平行度很高的塞尺作为加工原料，只需利用线切割技术加工垫片外圆即可。选用0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、1mm六种厚度规格的材料进行加工，即可叠加使用得到厚度从1.1mm至2.4mm的垫片。圆柱芯7基本形状为一阶梯轴，圆柱芯7上端圆柱边线与滴头5下端内锥端面接触，实现圆柱芯7与滴头5的同轴。圆柱导柱9基本形状为一阶梯轴，下端以间隙配合的方式***支撑底座10中心孔内，为其在小范围内轴向运动的直线度提供了很好的保障。支撑套4的上部和下部分别开有四个圆孔，用于电容信号线走线，同时通过它们可以方便地观察电容极板安装位置及光纤***情况。支撑套4中部留有圆孔，与滴头5通过过盈配合完成滴头的装卡。安装工艺定位芯21上端安装在支撑套4与滴头5配合的孔内，环形极板17套在定位芯21下端。定位芯21的两端同轴，保证了环形极板17与滴头5的同轴。塑料顶片8通过螺纹从下部旋入支撑套4内，将电容下屏蔽罩16轴向方向位置固定，电容上下屏蔽罩接触导通。塑料顶片8中心开孔，圆柱导柱9可以从中穿入。塑料顶片8侧边开有直径为5mm的孔，方便与支撑套4的旋合。支撑底座10选用45号钢为材料保证高稳定性。圆柱导柱9放入支撑底座10中心开长孔内，保证了圆柱导柱9轴向运动的直线度。长孔周围留有三个螺纹孔，利用内六角圆柱头螺钉11将支撑套4固定于支撑底座10上。

电容传感器的安装方法如下：在电容下屏蔽罩16外壁涂上胶，安装到支撑套4的圆槽内。将环形极板17套在定位芯21的一端，如图2所示，环形极板外壁涂上胶。涂胶时注意不要让定位芯21粘胶，否则无法顺利将其拔下。将套有环形极板17的定位芯7一端置于支撑套4内，并将环形极板17压至与支撑套4截面完全接触，保持此位置直到胶完全干透。最后将定位芯21拔下，除电容组件的其他零部件均采用聚四氟乙烯材料，其绝缘性满足设计要求。

光纤传感器的安装方法如下：电容组件(环形极板17、电容上屏蔽罩18)已经通过上节所述方案安装于支撑套4内，将电容下屏蔽罩16从支撑套4下方套在上屏蔽罩18外侧，使之充分接触导通，将塑料顶片8从下部旋入支撑套4螺纹槽内。利用过盈配合将滴头5从上方放于支撑套4中心孔内，利用过盈配合方式将圆柱芯7下端置于圆柱导柱9中心孔内，再将垫片6套在圆柱芯外部。依次将压力弹簧13、圆柱导柱9放入支撑底座10中心孔内，再将紧定螺钉12从支撑底座10下方拧入螺纹孔内，利用内六角圆柱头螺钉11将支撑套4与支撑底座10固定，调整合适的高度使得压力弹簧13有一定的预紧压力，(删)。光纤探头1的导套2下部开有三个锥形孔，利用径向顶丝19将光纤探头1的导套2与支撑套4固定，剖面图如图5所示。此时导套2的锥形孔的轴与支撑套4上部螺纹孔的轴同心，光纤探头1只能沿导套2的轴线方向运动。将两个光纤探头分别沿导套***滴头5最底部，使之与垫片6充分接触。将梯形夹3放入导套2偏心孔内，利用梯形夹3及紧定螺钉20的配合，将光纤探头1位置固定于此，局部俯视图如图3所示。

本实用新型在结构上用垫片6作为标准保证了光纤***滴头顶端平面的最佳深度，设计了光纤探头锁紧机构，将光纤固定于最佳位置。设计了电容屏蔽结构，减小外界干扰对测量结果的影响，保证了装置的稳定性。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (3)

1.一种基于可调整光路及抗干扰装置的液滴分析仪，包括支撑底座(10)、电容传感器、光纤传感器和电路板；其特征在于：

所述电容传感器包括滴头(5)、环形极板(17)、电容上屏蔽罩(18)和电容下屏蔽罩(16)，所述滴头(5)设有中心孔，中心孔两侧对称的位置上设有两个光纤插孔；

所述光纤传感器包括光纤探头(1)、导套(2)和梯形夹(3)；所述导套(2)设有偏心孔，所述光纤探头(1)穿过所述偏心孔后***到光纤插孔内，所述光纤探头(1)通过紧定螺钉(20)和梯形夹(3)与导套(2)固定；

所述支撑底座(10)上固定有支撑套(4)，所述支撑套(4)设有竖直的第一通孔，所述第一通孔的中部设有一环形台阶，所述导套(2)通过径向顶丝(19)固定在第一通孔的上端，所述滴头(5)通过过盈配合固定在所述环形台阶的孔中，所述滴头(5)的顶部设有定位台阶面，所述定位台阶面与环形台阶的上表面紧密接触，所述滴头(5)的中心孔下端设有一锥孔；所述导套(2)的侧壁上设有供液管(22)，所述供液管(22)的一端***在滴头的中心孔内；

所述支撑底座(10)上设有与所述第一通孔同轴的第二通孔，所述第二通孔的底端设有螺纹段，所述第二通孔内穿入有一圆柱导柱(9)，所述圆柱导柱(9)与所述第二通孔之间为间隙配合，所述圆柱导柱(9)的底端设有一压力弹簧(13)和一紧定螺钉(12)，所述圆柱导柱(9)的顶端同轴的嵌装有一圆柱芯(7)，所述圆柱芯(7)的顶端与所述滴头(5)的中心孔下端的锥孔表面线接触；

所述电容上屏蔽罩(18)套在所述环形极板(17)上，所述电容下屏蔽罩(16)的上面设有凸台，所述所述电容上屏蔽罩(18)的底面设有凹槽，所述电容下屏蔽罩(16)的下面设有塑料顶片(8)，所述塑料顶片(8)与所述第二通孔之间采用螺纹连接，通过旋进塑料顶片(8)在轴向上将所述电容下屏蔽罩(16)、电容上屏蔽罩(18)及环形台阶顶紧在一起；

所述圆柱导柱(9)的顶端与所述滴头(5)之间设有一片或多片垫片(6)，通过选用垫片(6)的具体厚度以控制光纤探头(1)***到所述中心孔内的深度。

2.根据权利要求1所述基于可调整光路及抗干扰装置的液滴分析仪，其特征在于：通过选用一个或多个不同厚度的垫片形成厚度级差为0.1mm的垫片组合。

3.根据权利要求1所述基于可调整光路及抗干扰装置的液滴分析仪，其特征在于：所述支撑套(4)的壁上设有导线过孔和观察孔。