气动测头

气动测头

定义

气动测头是气动测量系统的前端传感元件，通常与电阻式差压传感器配合使用。其核心结构包括恒压气源、节流孔、测量喷嘴和背压腔。当被测物靠近或远离喷嘴时，喷嘴与被测面之间的间隙 h 发生变化，导致气流阻力改变，从而使背压 P_b 随之变化。

作用

将微小的几何量（如直径、厚度、间隙）转换为气压信号，再通过电阻式差压传感器转换为电压或电流信号，实现非接触、高灵敏度的测量。典型分辨率可达 0.1 μm。

工程理解

气动测头类似于“气体杠杆”：恒压气源经过固定节流孔流入背压腔，再经测量喷嘴流出。喷嘴与被测面的间隙构成可变气阻。当 h 减小时，出气阻力增大，背压 P_b 升高；反之则降低。背压与间隙呈非线性关系，但在小范围内近似线性：

式中，P_0 为供气压力，k_1、k_2 为与节流孔、喷嘴尺寸有关的常数。实际应用中常采用差压接法（双喷嘴），利用两个对称喷嘴的差值输出，消除共模干扰，提高线性度和抗污染能力。

气动测头的优点是：无机械接触，不损伤被测表面；可测量软质或易变形材料；自清洗能力较强，适合在线环境。缺点是：响应速度较慢（受气体流动限制），不适用于动态测量；对环境洁净度和气源稳定性有要求。