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柔性颈挂式圆盘传感探测装置

项目分类:传感器 发布时间:2022-05-03 ID:617973
  • 柔性颈挂式圆盘传感探测装置
  • 柔性颈挂式圆盘传感探测装置

  这套柔性颈挂式圆盘传感探测装置的结构设计,核心围绕便携穿戴式检测场景展开,整体分为圆盘传感采集端、弧形柔性过渡颈段、波纹防护走线段三个功能部分,没有采用传统固定式检测探头的刚性直柄结构,而是把握持/佩戴支撑、信号走线、传感端面贴合三个需求整合到同一条连续曲线上。

  从实际使用场景来看,这类结构最常出现在体表生理信号采集、曲面工件近场无损检测、手持便携巡检设备当中:圆盘端是直接接触被测面的工作部分,端面做了大直径薄圆盘造型,相比小直径探头,它和皮肤、钣金曲面、设备外壳的接触面积更大,接触压强分布更均匀,哪怕被测面存在轻微弧度,圆盘端面也能通过自身平面贴合覆盖住检测区域,不会因为局部翘边出现信号漏采。圆盘背部和弧形颈段的衔接处做了平滑锥度过渡,没有直角台阶,一方面避免佩戴或者手持握持时硌手、硌皮肤,另一方面也让内部走线从圆盘中心引出时没有急弯,信号线缆的弯曲半径始终保持在允许范围内,不会因为反复弯折出现线芯折断。

  中间的弧形弯颈段采用了符合人体颈侧/手持握持曲线的变截面造型,从圆盘端向后延伸时先平缓抬升、再自然收窄,弧度完全贴合人手握持时的虎口轮廓,或者挂在颈侧时顺着锁骨上方的体表曲线走形,不需要额外加装绑带或者固定支架,靠自身形态就能贴合佩戴位置,长时间使用不会出现局部压痕。弯颈后半段衔接的是螺旋波纹防护管,这一段的设计作用和光滑弯颈形成明确分工:光滑弧形段负责定型,保证传感端和握持/佩戴位置的相对角度固定,不会随便晃荡;波纹段负责主动柔性变形,当使用者需要调整传感端的按压角度、或者佩戴过程中身体转动拉扯线缆时,波纹段可以任意方向小幅度弯曲、拉伸,把外力全部吸收在防护管段,不会把拉扯力直接传到圆盘传感端,避免探头从被测面上滑脱。

  建模过程中几个关键边界需要重点把控:首先是圆盘传感端的厚度控制,薄圆盘的整体厚度不能过大,否则接触被测面时边缘会先顶住曲面,中心传感区域反而无法贴紧;圆盘背面的标识刻字区域做了下沉浅槽,文字不会突出端面,摆放和接触时不会刮蹭被测表面。其次是弯颈和波纹段的衔接位置,两者的对接端面做了等直径过渡,波纹管的最外径和弯颈末端外径保持一致,外表面没有突兀的直径突变,既方便后续外包防护胶套,也不会在弯折时出现应力集中的折痕。波纹段的螺距和波高经过匹配,波高过小会导致柔性不足,弯曲时需要很大的外力,波高过大则会让管材整体刚性太软,传感端失去支撑定位能力,建模时每一圈波纹的圆角都做了圆滑处理,避免反复弯折时波峰位置出现材料疲劳开裂。

  从安装适配的角度来说,圆盘端内部预留了传感芯片、信号转接板的安装空间,中心走线孔从圆盘背面正中心引出,正对弯颈内部的走线通道,线缆全程隐藏在结构内部,外部没有明线,既可以防日常使用中的汗液、灰尘侵蚀,也避免线缆勾挂到周边物件。整个装置的外形轮廓没有尖锐棱角,所有外边缘都做了R角倒圆,手持移动检测时可以顺着工件表面滑动,不会刮伤已加工的漆面或者精密表面;作为穿戴设备使用时,接触皮肤的部分全部为连续光滑曲面,清洁消毒时可以直接擦拭整个外表面,没有缝隙藏污纳垢。

  结构设计上没有采用多余的拼接卡扣,弯颈和圆盘端为一体化连续曲面,仅在波纹段和弯颈末端设置一处装配对接位,既减少了装配零件数量,也降低了长期使用后连接位置松脱的概率。针对不同使用场景,这套结构的尺寸边界也留了调整余量:圆盘直径可以根据传感元件的采集范围缩放,波纹段长度可以根据佩戴/手持的距离需求加长或者缩短,弧形弯颈的曲率也可以对照不同握持习惯、不同佩戴位置的体表曲线做微调,不需要改动整体的三段式功能布局,就能适配从医学生理检测到工业便携巡检的多种使用需求。

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