專利名稱：雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器的技術(shù)，特別是涉及一種雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器的技術(shù)。
背景技術(shù)：
磁致伸縮位移傳感器是利用磁致伸縮材料的威德曼(Wiedeman)效應(yīng)和威拉里
(Villary)效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)絕對(duì)位移測(cè)量的非接觸測(cè)量器，具有量程大、非接觸、精度高、速度
快、防護(hù)等級(jí)高、成本低等卓越特性，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、機(jī)床等行業(yè)。 由于磁致伸縮位移傳感器是依靠電磁信號(hào)工作的，在使用時(shí)會(huì)受到空間電磁場(chǎng)的
電磁干擾的影響，會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)線圈中引入各種不同規(guī)律的干擾信號(hào)(即電噪聲)，而且波導(dǎo)
絲本身受到激勵(lì)后會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)振動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致電噪聲信號(hào)的產(chǎn)生；因此，降低噪聲是磁致伸
縮位移傳感器必須解決的問題； 現(xiàn)有的磁致伸縮位移傳感器都采用電路處理技術(shù)來減小噪聲影響，以提高測(cè)量精 度和穩(wěn)定性。這種降低噪聲的方法沒有從信號(hào)源頭處提高信噪比，當(dāng)信號(hào)源中噪聲影響較 大時(shí)，其降噪效果較差，而且這種降低噪聲的方法由于電路很復(fù)雜，調(diào)整困難，因此現(xiàn)有的 磁致伸縮位移傳感器的檢測(cè)精度都不高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種檢測(cè)精 度高的雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器， 包括外殼和磁鐵組件，所述外殼內(nèi)裝有骨架、固定塊、信號(hào)發(fā)生組件和測(cè)量電路；所述骨架、 固定塊分別固定于外殼內(nèi)壁的兩端；所述磁鐵組件活動(dòng)安裝于外殼的外壁上，并能沿外殼 的軸向移動(dòng)；其特征在于所述信號(hào)發(fā)生組件有兩組，每組信號(hào)發(fā)生組件包括一根波導(dǎo)絲、 一個(gè)感應(yīng)線圈和一個(gè)屏蔽器，而且每組信號(hào)發(fā)生組件中的各部件均與另一組信號(hào)發(fā)生組件 中的各對(duì)應(yīng)部件相同； 所述骨架上設(shè)有兩個(gè)軸線相互平行的內(nèi)孔，分別對(duì)應(yīng)兩組信號(hào)發(fā)生組件； 每根波導(dǎo)絲的兩端中的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端；兩根波導(dǎo)絲的近端分別安裝
于骨架的兩個(gè)內(nèi)孔中，并各經(jīng)一激勵(lì)導(dǎo)線電氣連接測(cè)量電路，兩根波導(dǎo)絲的遠(yuǎn)端均安裝于
固定塊上，并經(jīng)一連接導(dǎo)線互連，兩根波導(dǎo)絲的軸線相互平行，而且兩根波導(dǎo)絲的近端之間
的連線垂直于兩根波導(dǎo)絲的軸線； 兩個(gè)感應(yīng)線圈分別同軸繞設(shè)于骨架上與本組件相對(duì)應(yīng)的內(nèi)孔的外周，并反向串聯(lián) 后接入測(cè)量電路；每個(gè)感應(yīng)線圈的兩端中，位于固定塊一側(cè)的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端， 兩個(gè)感應(yīng)線圈的近端之間的連線垂直于兩根波導(dǎo)絲的軸線； 兩個(gè)屏蔽器分別同軸套設(shè)于本組件的感應(yīng)線圈的外周，每個(gè)屏蔽器的兩端中，位 于固定塊一側(cè)的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端，兩個(gè)屏蔽器的近端之間的連線垂直于兩根波導(dǎo)絲的軸線。 進(jìn)一步的，所述屏蔽器是外周套設(shè)有鐵磁保護(hù)套的圓環(huán)形永久磁鐵。
進(jìn)一步的，每根波導(dǎo)絲的遠(yuǎn)端裝有阻尼器。 進(jìn)一步的，每根波導(dǎo)絲的外周均套設(shè)有保護(hù)套管，每個(gè)保護(hù)套管的一端與骨架固 接，另一端與固定塊固接。 進(jìn)一步的，所述外殼的外壁裝有插座，所述插座電氣連接測(cè)量電路。 本發(fā)明提供的雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器，采用兩組信號(hào)發(fā)生組件拾取磁鐵
組件的位置信息，通過兩組信號(hào)發(fā)生組件輸出兩個(gè)極性相反的感應(yīng)脈沖，由于兩組信號(hào)發(fā)
生組件中的兩個(gè)感應(yīng)線圈反向串聯(lián)構(gòu)成差動(dòng)形式，因此兩組信號(hào)發(fā)生組件輸出的總輸出信
號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度是單個(gè)信號(hào)發(fā)生組件的輸出信號(hào)強(qiáng)度的兩倍；而且由于兩組信號(hào)發(fā)生組件中
存在的噪聲信號(hào)是相同的，因此兩組信號(hào)發(fā)生組件輸出的總輸出信號(hào)中干擾與噪聲會(huì)顯著
降低，能提高檢測(cè)精度；另外，由于采用了外周套設(shè)有鐵磁保護(hù)套的圓環(huán)形永久磁鐵作為屏
蔽器，因此能保護(hù)差動(dòng)式線圈有效地抵抗外來空間的電磁干擾及磁鐵組件靠近時(shí)所產(chǎn)生的
影響，并有效改善差動(dòng)式線圈中感應(yīng)電信號(hào)的質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器的感應(yīng)線圈的結(jié)構(gòu)示意
圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器的感應(yīng)線圈與屏蔽器的 結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合

對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限 制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
如圖1-圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器， 包括外殼9和磁鐵組件8，所述外殼9內(nèi)裝有骨架3、固定塊12、信號(hào)發(fā)生組件和測(cè)量電路 13 ;所述骨架3、固定塊12分別固定于外殼9內(nèi)壁的兩端；所述磁鐵組件8活動(dòng)安裝于外殼 9的外壁上，并能沿外殼9的軸向移動(dòng)；其特征在于 所述信號(hào)發(fā)生組件有兩組，每組信號(hào)發(fā)生組件包括一根波導(dǎo)絲6、一個(gè)感應(yīng)線圈5 和一個(gè)屏蔽器4，而且每組信號(hào)發(fā)生組件中的各部件均與另一組信號(hào)發(fā)生組件中的各對(duì)應(yīng) 部件相同； 所述骨架3上設(shè)有兩個(gè)軸線相互平行的內(nèi)孔，分別對(duì)應(yīng)兩組信號(hào)發(fā)生組件；
每根波導(dǎo)絲6的兩端中的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端；兩根波導(dǎo)絲6的近端分別安 裝于骨架3的兩個(gè)內(nèi)孔中，并各經(jīng)一激勵(lì)導(dǎo)線2電氣連接測(cè)量電路13，兩根波導(dǎo)絲6的遠(yuǎn)端 均安裝于固定塊12上，并經(jīng)一連接導(dǎo)線11互連，兩根波導(dǎo)絲的軸線相互平行，而且兩根波 導(dǎo)絲的近端之間的連線垂直于兩根波導(dǎo)絲6的軸線； 兩個(gè)感應(yīng)線圈5分別同軸繞設(shè)于骨架3上與本組件相對(duì)應(yīng)的內(nèi)孔的外周，并反向 串聯(lián)(參見圖2)后經(jīng)信號(hào)導(dǎo)線14接入測(cè)量電路13 ;每個(gè)感應(yīng)線圈5的兩端中，位于固定塊12 —側(cè)的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端，兩個(gè)感應(yīng)線圈5的近端之間的連線垂直于兩根波 導(dǎo)絲6的軸線； 兩個(gè)屏蔽器4分別同軸套設(shè)于本組件的感應(yīng)線圈5的外周，每個(gè)屏蔽器4的兩端 中，位于固定塊12—側(cè)的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端，兩個(gè)屏蔽器4的近端之間的連線垂直 于兩根波導(dǎo)絲6的軸線； 本發(fā)明實(shí)施例中，每根波導(dǎo)絲6的外周均套設(shè)有保護(hù)套管7，每個(gè)保護(hù)套管7的一 端與骨架3固接，另一端與固定塊12固接；每根波導(dǎo)絲6的遠(yuǎn)端裝有阻尼器10 ;所述外殼 9的外壁裝有插座1，所述插座1電氣連接測(cè)量電路13;所述屏蔽器4(參見圖3)是外周套 設(shè)有鐵磁保護(hù)套17的圓環(huán)形永久磁鐵16 ; 本發(fā)明實(shí)施例工作時(shí)，由測(cè)量電路產(chǎn)生的激勵(lì)脈沖通過激勵(lì)導(dǎo)線加載到兩根波導(dǎo) 絲上，從而產(chǎn)生一個(gè)垂直于兩根波導(dǎo)絲軸線的環(huán)形磁場(chǎng)并以光速沿兩根波導(dǎo)絲傳遞，當(dāng)該 磁場(chǎng)在磁鐵組件所在位置與磁鐵組件所產(chǎn)生的固有磁場(chǎng)相遇時(shí)，二者的磁場(chǎng)矢量相疊加形 成一個(gè)螺旋磁場(chǎng)，由此產(chǎn)生瞬時(shí)扭力并在每根波導(dǎo)絲上形成一個(gè)機(jī)械扭力波；該扭力波以 超聲速沿兩根波導(dǎo)絲分別傳遞，在兩根波導(dǎo)絲的遠(yuǎn)端，扭力波被阻尼器吸收；在兩根波導(dǎo)絲 的近端，扭力波由兩個(gè)感應(yīng)線圈分別拾取后轉(zhuǎn)換為感應(yīng)脈沖；通過測(cè)量出激勵(lì)脈沖與扭力 波返回產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖之間的時(shí)間差，就可以精確地計(jì)算出磁鐵組件的位置，從而可以實(shí) 現(xiàn)定位磁鐵組件絕對(duì)位移大小的測(cè)量； 本發(fā)明實(shí)施例中，由于激勵(lì)脈沖的電流在兩根波導(dǎo)絲內(nèi)的流向是相反的，因此兩
根波導(dǎo)絲所形成的機(jī)械扭力波的扭轉(zhuǎn)方向也是相反的，使得兩個(gè)感應(yīng)線圈所輸出的感應(yīng)脈
沖的極性也是相反的；由于兩個(gè)感應(yīng)線圈是反向串聯(lián)的，使得兩個(gè)感應(yīng)線圈的感應(yīng)脈沖相
減(即構(gòu)成差動(dòng)形式)，因此兩個(gè)感應(yīng)線圈輸出的總輸出信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度是單個(gè)感應(yīng)線圈
的感應(yīng)脈沖信號(hào)強(qiáng)度的兩倍；而且由于兩個(gè)感應(yīng)線圈中存在的噪聲信號(hào)(例如來自外部
空間的電磁干擾，或由內(nèi)部電源波動(dòng)、波導(dǎo)絲振動(dòng)等因素所產(chǎn)生的噪聲)是相同的，因此兩
個(gè)感應(yīng)線圈輸出的總輸出信號(hào)中干擾與噪聲會(huì)顯著降低，能提高檢測(cè)精度； 本發(fā)明實(shí)施例中，由于屏蔽器是外周套設(shè)有鐵磁保護(hù)套的圓環(huán)形永久磁鐵，圓環(huán)
形永久磁鐵能在感應(yīng)線圈周圍空間形成一個(gè)強(qiáng)大穩(wěn)定的直流內(nèi)部磁場(chǎng)，鐵磁保護(hù)套能防止
磁場(chǎng)外泄，因此能保護(hù)感應(yīng)線圈有效地抵抗外來空間的電磁干擾及磁鐵組件靠近時(shí)所產(chǎn)生
的影響，從而縮短其死區(qū)長(zhǎng)度；而且由于屏蔽器呈圓環(huán)形，其磁極分布在兩段位置，因此在
屏蔽器內(nèi)部會(huì)形成一個(gè)與屏蔽器軸線平行的穩(wěn)定磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)可以使波導(dǎo)絲近端產(chǎn)生部分
磁化，從而有效改善感應(yīng)線圈中感應(yīng)脈沖信號(hào)的質(zhì)量。
權(quán)利要求
一種雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器，包括外殼和磁鐵組件，所述外殼內(nèi)裝有骨架、固定塊、信號(hào)發(fā)生組件和測(cè)量電路；所述骨架、固定塊分別固定于外殼內(nèi)壁的兩端；所述磁鐵組件活動(dòng)安裝于外殼的外壁上，并能沿外殼的軸向移動(dòng)；其特征在于所述信號(hào)發(fā)生組件有兩組，每組信號(hào)發(fā)生組件包括一根波導(dǎo)絲、一個(gè)感應(yīng)線圈和一個(gè)屏蔽器，而且每組信號(hào)發(fā)生組件中的各部件均與另一組信號(hào)發(fā)生組件中的各對(duì)應(yīng)部件相同；所述骨架上設(shè)有兩個(gè)軸線相互平行的內(nèi)孔，分別對(duì)應(yīng)兩組信號(hào)發(fā)生組件；每根波導(dǎo)絲的兩端中的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端；兩根波導(dǎo)絲的近端分別安裝于骨架的兩個(gè)內(nèi)孔中，并各經(jīng)一激勵(lì)導(dǎo)線電氣連接測(cè)量電路，兩根波導(dǎo)絲的遠(yuǎn)端均安裝于固定塊上，并經(jīng)一連接導(dǎo)線互連，兩根波導(dǎo)絲的軸線相互平行，而且兩根波導(dǎo)絲的近端之間的連線垂直于兩根波導(dǎo)絲的軸線；兩個(gè)感應(yīng)線圈分別同軸繞設(shè)于骨架上與本組件相對(duì)應(yīng)的內(nèi)孔的外周，并反向串聯(lián)后接入測(cè)量電路；每個(gè)感應(yīng)線圈的兩端中，位于固定塊一側(cè)的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端，兩個(gè)感應(yīng)線圈的近端之間的連線垂直于兩根波導(dǎo)絲的軸線；兩個(gè)屏蔽器分別同軸套設(shè)于本組件的感應(yīng)線圈的外周，每個(gè)屏蔽器的兩端中，位于固定塊一側(cè)的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端，兩個(gè)屏蔽器的近端之間的連線垂直于兩根波導(dǎo)絲的軸線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器，其特征在于所述屏蔽器 是外周套設(shè)有鐵磁保護(hù)套的圓環(huán)形永久磁鐵。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器，其特征在于每根波 導(dǎo)絲的遠(yuǎn)端裝有阻尼器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器，其特征在于每根波 導(dǎo)絲的外周均套設(shè)有保護(hù)套管，每個(gè)保護(hù)套管的一端與骨架固接，另一端與固定塊固接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器，其特征在于所述外 殼的外壁裝有插座，所述插座電氣連接測(cè)量電路。
全文摘要
一種雙絲差動(dòng)型磁致伸縮位移傳感器，涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是提高檢測(cè)精度的技術(shù)問題。該傳感器的外殼內(nèi)裝有骨架、固定塊、信號(hào)發(fā)生組件和測(cè)量電路；所述骨架、固定塊分別固定于外殼內(nèi)壁的兩端；其特征在于所述信號(hào)發(fā)生組件有兩組，每組信號(hào)發(fā)生組件包括一根波導(dǎo)絲、一個(gè)感應(yīng)線圈和一個(gè)屏蔽器；每根波導(dǎo)絲的兩端中的一端為近端，另一端為遠(yuǎn)端；兩根波導(dǎo)絲的近端分別安裝于骨架的兩個(gè)內(nèi)孔中，遠(yuǎn)端均安裝于固定塊上，并經(jīng)一連接導(dǎo)線互連，兩根波導(dǎo)絲的軸線相互平行；兩個(gè)感應(yīng)線圈分別同軸繞設(shè)于骨架上的兩個(gè)內(nèi)孔的外周，并反向串聯(lián)后接入測(cè)量電路；兩個(gè)屏蔽器分別同軸套設(shè)于本組件的感應(yīng)線圈的外周。本發(fā)明提供的傳感器，檢測(cè)精度高。
文檔編號(hào)G01B7/02GK101788259SQ201010117458
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者劉偉文, 張磊, 趙輝, 陶衛(wèi) 申請(qǐng)人:上海雷尼威爾測(cè)量技術(shù)有限公司