專利名稱：一種位移傳感器的制作方法
一種位移傳感器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種磁致伸縮位移傳感器，更具體地涉及利用軟磁磁芯，電路板實(shí)現(xiàn)信號(hào)藕合與電路板線圈布局增加電感，減小體積，降低電磁干擾(EMI)的發(fā)射和抑制噪音及相關(guān)效應(yīng)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
目前利用磁致伸縮材料的威德曼(Wiedeman)效應(yīng)和威拉里(Villary)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)絕對位移測量的磁致伸縮位移傳感器在機(jī)械，建筑，機(jī)床等行業(yè)廣泛應(yīng)用。磁致伸縮位移傳感器具有聞精度、聞響應(yīng)、低遲滯、聞可罪性、非接觸、壽命長、穩(wěn)定性聞、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，無須重新標(biāo)定，無須定期維護(hù)。 磁致伸縮位移傳感器工作時(shí)，電子信號(hào)和處理系統(tǒng)發(fā)給磁致波導(dǎo)鋼絲激勵(lì)脈沖電流，該脈沖電流將產(chǎn)生一個(gè)圍繞波導(dǎo)鋼絲的旋轉(zhuǎn)磁場。位置磁鐵也產(chǎn)生一個(gè)固定的磁場。根據(jù)Widemanm效應(yīng)，金屬隨其瞬間變形產(chǎn)生波導(dǎo)扭曲，使波導(dǎo)鋼絲產(chǎn)生磁致彈性伸縮，即形成一個(gè)磁致旋轉(zhuǎn)波。磁致旋轉(zhuǎn)波的傳播速度恒定。旋轉(zhuǎn)波沿著波導(dǎo)鋼絲以一定的速度向兩邊傳播。當(dāng)它傳到波導(dǎo)鋼絲一端的波檢測器時(shí)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過測量磁致旋轉(zhuǎn)波從位置磁鐵傳到波檢測器的時(shí)間就能確定位置磁鐵和波檢測器之間的距離。這樣，當(dāng)倆部件產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，通過磁致旋轉(zhuǎn)波位移傳感器就可以確定被測部件的位置和速度。綜上所述磁致伸縮位移傳感器依賴的是電磁信號(hào)的反饋獲取測量信息的電子元器件。上述測量方案不可避免的會(huì)受到空間磁場和電磁信號(hào)的影響而產(chǎn)生不期望的電磁干擾和噪音，影響測量精度與準(zhǔn)度以及工作穩(wěn)定性；而目前一般采用的磁致材料也存在量重，體積大等缺陷?？臻g磁場與電磁信號(hào)可源自傳感器的外部與內(nèi)部。對于傳感器外部空間磁場和電磁信號(hào)的電磁干擾，可以用屏蔽等技術(shù)解決。但對于源自傳感器內(nèi)部的電磁干擾和噪音需找出一種有效的方案解決。因此希望提供一種降低磁致伸縮傳感器內(nèi)部電磁干擾和噪音又不增加傳感器重量，成本，大小的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的其他期望特征和特性將在結(jié)合附圖以及前面的技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)的情況下，從后面的詳細(xì)描述以及所附權(quán)利要求中變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種磁致伸縮傳感器，其利用軟磁磁芯，電路板和電路板線圈布局方法，降低電磁干擾和噪音，提高測量穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明，提供一種磁致伸縮傳感器，包括一磁芯，所述磁芯由鐵氧體或其他磁致伸縮材料制成；一電路板，所述電路板與磁芯鉚合，所述電路板為一層或多層；線圈，所述線圈附著電路板。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述磁芯為E型，F(xiàn)型，H型，『型，』型，型，放置于電路板對應(yīng)的鉚合槽中。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述電路板有與磁芯形狀相對應(yīng)的鉚合槽，I禹合磁場信號(hào)，或?qū)崿F(xiàn)電感串聯(lián)或并聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述線圈，呈水平矩形狀態(tài)附著電路板，單圈或多圈圍繞軟磁芯。所述電路板包括至少第一層，線圈圍繞軟磁芯水平矩形狀態(tài)附著該層電路板正面，所述線圈圍繞軟磁芯水平矩形狀態(tài)附著該層電路板反面，且與正面逆向環(huán)繞。所述電路板包括至少第二層，所述第二層板線圈與所述第一層線圈繞向逆向。所述電路板也可包括至少第三層，所述第三層板線圈與所述第二層線圈繞向逆向。所述電路板也可包括多層，所述多層相鄰層之間線圈繞向逆向。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用本發(fā)明之技術(shù)方案，使用軟磁做磁致伸縮位移傳感器的磁芯，有效引導(dǎo)和利用磁力線，減小裝置體積，重量，降低漏磁通；本發(fā)明采用特定形狀軟磁芯，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易脫落；本發(fā)明逆向繞線的單層或不同板層間的分開繞線，可以消除或降低內(nèi)部電磁干擾和噪音，減小測量誤差，提高測量精準(zhǔn)度；本發(fā)明可根據(jù)不同需求的電感量，通過計(jì)算改變線圈的環(huán)繞圈數(shù)達(dá)成需求。

下文中將結(jié)合下面的附圖來描述本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中圖I本發(fā)明第一實(shí)施例的主視2本發(fā)明第一實(shí)施例的附視3本發(fā)明第一實(shí)施例的仰視4本發(fā)明第二實(shí)施例的共模干擾5本發(fā)明第二實(shí)施例的剖面圖
具體實(shí)施方式結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供一下實(shí)施例本發(fā)明的磁致伸縮傳感器(以下簡稱傳感器)實(shí)施一例如圖I所示，主要包括磁
芯1，電路板2，線圈3。在本實(shí)施例中磁芯I為E形軟磁，可與電路板2緊密鉚合，再以膠質(zhì)
粘著，加固鉚合，形成有效磁場。線圈3呈水平矩形狀平均分布在電路板上，環(huán)繞在磁芯I
周圍。對有不同需求的電感，通過增加或減少線圈的繞線匝數(shù)來改變電感量。單匝矩形線
圈的電感量計(jì)算公式如下所示
r U0 , 2ab ., lab ,, , ,. a +d rrrl
L = — aln-+ Mn--2(a + b-d) +- \H\
π r(a + b) r(a + b)4
其中L :矩形電感的電感；
a,b :矩形線圈的長和寬； r :線圈導(dǎo)線的半徑；
UO :真空中的磁導(dǎo)率，UO = 431 10-7[H/m]；
d=Va2+62該公式應(yīng)用的條件是a >> r ;b >> r ;圖2接頭5與圖3接頭6連接實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，圖2接頭5和接頭6與圖3接頭5和接頭6連接實(shí)現(xiàn)并聯(lián)。圖2俯視圖2為TOPS層板中的線圈3從接頭5開始按順時(shí)針方向，水平矩形平均分布在電路板上，達(dá)到接頭6，連接到其他模塊；圖3仰視圖為bottom板層中的線圈3從接頭5開始按逆時(shí)針方向，水平矩形平均分布在電路板上，達(dá)到接頭6，連接到其他模塊。如圖4所示逆向的繞線有效抑制共模干擾。結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供另一實(shí)施例本發(fā)明的磁致伸縮傳感器(以下簡稱傳感器)實(shí)施一例如圖5所示，該實(shí)施例中有軟磁芯I ;多層電路板Layerl, layer2 ;線圈3 ;電路板Layerl上線圈3a, 3b, 3c, 3d ;3a呈 順時(shí)針方向繞制，3b呈逆時(shí)針方向繞制，3c呈順時(shí)針方向繞制，3d呈逆時(shí)針方向繞制，軟磁芯放置于中空鉚合部位，形成一整體單元裝置，如此形成互相干擾的磁路，從而達(dá)到降低磁場干擾的效果。
權(quán)利要求
1.一種磁致伸縮位移傳感器，其特征在于，包括 磁芯，所述磁芯可為鐵氧體或其他磁致伸縮材料制成； 電路板，所述電路板與磁芯鉚合； 線圈，所述線圈附著電路板。
2.如權(quán)利要求I所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于，磁芯置于電路板鉚合槽中。
3.如權(quán)利要求2所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于，磁芯為E型，F(xiàn)型，H型，『型，』型，型等。
4.如權(quán)利要求I所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于，所述電路板包括 鉚合槽，與磁芯形狀對應(yīng)，固定磁芯； 線圈，呈水平矩形狀態(tài)附著電路板，圍繞軟磁芯。
5.如權(quán)利要求4所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于，所述電路板包括至少一個(gè)單層板。
6.如權(quán)利要求5所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于，所述電路板包括至少一個(gè)單層板，線圈圍繞軟磁芯呈水平矩形狀態(tài)附著電路板，正反繞線方向面逆向。
7.如權(quán)利要求4所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于，所述電路板包括至少倆層或倆層以上電路板。
8.如權(quán)利要求7所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于，所述電路板包括至少倆層或倆層以上電路板，線圈圍繞軟磁芯呈水平矩形狀態(tài)附著電路板，鄰板繞線方向逆向。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種磁致伸縮位移傳感器，該傳感器至少包括軟磁芯；電路板；圍繞軟磁芯的線圈。軟磁芯與電路板通過對應(yīng)形狀鉚合，附著于電路板上的線圈呈水平矩形狀環(huán)繞于軟磁芯周圍，形成電感。線圈通過在電路板不同層間分開繞線，且相鄰板層間逆向繞線達(dá)到降低電磁干擾的效果。
文檔編號(hào)G01B7/02GK102840821SQ20111017358
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者張偉, 張磊 申請人:上海雷尼威爾測量技術(shù)有限公司