本發(fā)明涉及一種用于光纖式衰減全反射探頭的限位恒壓裝置，具體是一種對(duì)光纖式衰減全反射探頭與被測(cè)樣品表面的接觸角度進(jìn)行限制，并使探頭能以恒定下壓力與樣品表面接觸的裝置。

背景技術(shù)：

傅里葉紅外光譜技術(shù)使得人們可以對(duì)樣品的紅外吸收譜進(jìn)行分析，從而對(duì)樣品組份進(jìn)行探索。通過(guò)使用光纖衰減全反射探頭，可以將紅外光從臺(tái)式的傅里葉紅外光譜儀中引出到被測(cè)樣品上，并將返回光重新導(dǎo)入傅里葉紅外光譜儀的探測(cè)器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的原位檢測(cè)。使用光纖衰減全反射探頭對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行光譜分析時(shí)，需要保證探頭端面與樣品表面充分接觸。這就要求對(duì)探頭端面與樣品表面的接觸角度進(jìn)行限制，并在探頭上施加垂直于接觸面的正下壓力。在實(shí)際應(yīng)用中，若使用手持的方式施加下壓力進(jìn)行測(cè)量，使用人員對(duì)探頭施加的壓力往往不能精確控制，且探頭可能傾斜使得探頭端面與樣品表面并沒(méi)有充分接觸，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果波動(dòng)較大。此外，如果被測(cè)物體對(duì)所受外力上限有嚴(yán)格要求(譬如超過(guò)壓力閾值會(huì)發(fā)生不可逆損傷等)，就會(huì)對(duì)使用人員施加壓力提出很大的考驗(yàn)。而為探頭提供一個(gè)高可靠的恒壓限位裝置，可以有效解決該問(wèn)題。

目前尚無(wú)針對(duì)光纖衰減全反射探頭的恒壓限位裝置。而在其他領(lǐng)域的現(xiàn)有的能夠提供恒壓的裝置通常有以下幾種主要方案：

方案1：利用密封的液體產(chǎn)生的液壓提供恒定壓力。該方案通常適用于重型機(jī)械等領(lǐng)域，器件尺寸往往比較大，不適用于小尺寸高精度場(chǎng)合。

方案2：利用機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)恒壓控制。通過(guò)編程控制步進(jìn)電機(jī)的給進(jìn)量，使之產(chǎn)生可控的壓力。該方案需要電路控制和編程實(shí)現(xiàn)，設(shè)備相對(duì)復(fù)雜。

方案3：利用磁性材料同性相斥的原理，通過(guò)反饋裝置控制兩磁鐵的距離，使其產(chǎn)生恒定的排斥力，從而實(shí)現(xiàn)恒定壓力。同樣該方案需要增加合適的反饋控制裝置，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高。

因此，在高精度、小型化的探測(cè)場(chǎng)景下，需要一種能夠?yàn)樘筋^提供恒壓限位，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于光纖式衰減全反射探頭的限位恒壓裝置，通過(guò)對(duì)光纖衰減全反射探頭前端面與被測(cè)樣品表面的接觸角度進(jìn)行限制，并對(duì)探頭前端面與樣品表面的接觸面施加恒定的正下壓力的裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，并能對(duì)所施加的下壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種用于光纖式衰減全反射探頭的限位恒壓裝置，包括：套管上端蓋子、套管主體、套管下端蓋子、彈簧承載圓盤(pán)和彈簧；

所述的套管主體為中空的圓柱形，該套管主體的上下兩端分別與所述套管上端蓋子和套管下端蓋子相接，

所述的彈簧承載圓盤(pán)為圓柱形，且中間開(kāi)孔，孔的形狀與光纖衰減全反射探頭的外形相匹配，該彈簧承載圓盤(pán)置于套管主體內(nèi)；

所述套管上端蓋子和套管下端蓋子的中間開(kāi)孔，孔的形狀與光纖衰減全反射探頭的外形相匹配，光纖衰減全反射探頭的探頭端依次穿過(guò)所述的管上端蓋子、彈簧、彈簧承載圓盤(pán)和套管下端蓋子，且所述彈簧承載圓盤(pán)與光纖衰減全反射探頭的下部固定相連；

所述彈簧套在光纖衰減全反射探頭上，一端與套管上端蓋子的下表面相連，另一端與彈簧承載圓盤(pán)的上表面相連。

所述的彈簧承載圓盤(pán)與光纖衰減全反射探頭為緊接觸；光纖衰減全反射探頭與套管上端蓋子、套管下端蓋子為滑動(dòng)接觸；彈簧承載圓盤(pán)與套管主體內(nèi)壁為滑動(dòng)接觸。

所述的彈簧承載圓盤(pán)的外徑與套管主體的內(nèi)徑相匹配。

所述的彈簧承載圓盤(pán)通過(guò)在水平方向上的緊定螺絲或膠水與光纖衰減全反射探頭固定。

所述的套管上端蓋子與套管主體的相對(duì)位置可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)套管上端蓋子來(lái)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)完畢后，利用安裝在套管上端蓋子上的緊固螺絲來(lái)鎖定。

所述的套管下端蓋子和套管主體通過(guò)螺絲或膠水固定。

所述的套管上端蓋子、套管主體、套管下端蓋子和彈簧承載圓盤(pán)的材料為金屬或硬塑料等不易形變的材質(zhì)。

測(cè)量前，彈簧通過(guò)彈簧承載圓盤(pán)將探頭頂住，使探頭前端面(即探頭的測(cè)量端面)露出套管；測(cè)量時(shí)，使用者手持套管主體將探頭前端面壓在被測(cè)樣品上，并下壓，直至探頭露出套管部分被壓入套管內(nèi)。此時(shí)，探頭前端面對(duì)被測(cè)樣品的下壓力為f＝kL，其中k是高精度彈簧的彈性系數(shù)，L是高精度彈簧的收縮長(zhǎng)度。

與現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在測(cè)量時(shí)探頭前端面與套管下端蓋子的下表面平齊，而套管下端蓋子的下表面與被測(cè)樣品的表面平齊，可以保證探頭前端面與測(cè)樣品的表面平齊，使兩者充分接觸；

(2)通過(guò)套管上端蓋子和套管主體對(duì)探頭的位移進(jìn)行約束，保證探頭只能在垂直方向上移動(dòng)，不會(huì)發(fā)生傾斜，導(dǎo)致與被測(cè)樣品表面接觸不良；

(3)探頭前端面對(duì)被測(cè)樣品表面的正下壓力由探頭位移也即彈簧的壓縮量決定，不受操作員對(duì)套管主體所施加的力的影響，保證壓力的恒定和可重復(fù)性；

(4)通過(guò)旋調(diào)套管上端蓋子調(diào)整高精度彈簧的壓縮量，因此彈簧對(duì)探頭施加的壓力可隨著應(yīng)用場(chǎng)景的不同而靈活調(diào)節(jié)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明用于光纖式衰減全反射探頭的限位恒壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明用于光纖式衰減全反射探頭的限位恒壓裝置的工作過(guò)程示意圖，其中，(a)為測(cè)試樣品之前的狀態(tài)，(b)為測(cè)試樣品之中的狀態(tài)。

圖中：1-套管上端蓋子，2-套管主體，3-套管下端蓋子，4-彈簧承載圓盤(pán)，5-彈簧，6-緊固螺絲，7-光纖衰減全反射探頭，8-被測(cè)樣品。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明用于光纖式衰減全反射探頭的限位恒壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，一種用于光纖式衰減全反射探頭的限位恒壓裝置，包括套管上端蓋子1，套管主體2，套管下端蓋子3，彈簧承載圓盤(pán)4，彈簧5和緊固螺絲6。彈簧承載圓盤(pán)4套在光纖衰減全反射探頭7下部并通過(guò)在水平方向上的緊定螺絲或膠水與探頭固定，兩者為緊接觸，即兩者之間不發(fā)生相對(duì)位移；彈簧5套在光纖衰減全反射探頭上部，三者置于套管主體2內(nèi)部；套管主體2上下兩端分別于套管上端蓋子1和套管下端蓋子3相接；光纖衰減全反射探頭7與套管上端蓋子1、套管下端蓋子3為滑動(dòng)接觸；彈簧承載圓盤(pán)4與于套管主體2內(nèi)壁為滑動(dòng)接觸。滑動(dòng)接觸指兩者的直徑相差在0.01至0.05mm之間。這樣光纖衰減全反射探頭7可以在垂直方向上下移動(dòng)，而水平方向的移動(dòng)則被有效約束。

本實(shí)施例中，套管上端蓋子1，套管主體2，套管下端蓋子3，彈簧承載圓盤(pán)4的材料是不銹鋼。

如圖2所示，測(cè)量前，高精度的彈簧5通過(guò)彈簧承載圓盤(pán)4將光纖衰減全反射探頭7頂住，使光纖衰減全反射探頭7前端(即探頭的測(cè)量端)露出套管。測(cè)量時(shí)，使用者手持套管主體2將探頭前端壓在被測(cè)物體上，并下壓，直至光纖衰減全反射探頭7露出套管部分被壓入套管內(nèi)。此時(shí)，探頭前端對(duì)被測(cè)物體的下壓力為f＝kL，其中k是高精度彈簧5的彈性系數(shù)，L是高精度彈簧5的收縮長(zhǎng)度。當(dāng)光纖衰減全反射探頭7完全縮入套管后，由于套管的限制，光纖衰減全反射探頭7位置不再變化，從而確保施加在光纖衰減全反射探頭7上的下壓力恒定不變。探頭上下移動(dòng)時(shí)，其水平方向的位移主要由彈簧承載圓盤(pán)4與套管上端蓋子1約束，因此彈簧承載圓盤(pán)4與套管上端蓋子1應(yīng)具有一定的厚度，防止探頭在水平方向上的晃動(dòng)。