專利名稱：一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁致伸縮位移傳感器。
背景技術(shù)：
隨著傳感器檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，新的傳感器技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，基于磁致伸縮位移測(cè)量傳感器技術(shù)的傳感器也應(yīng)運(yùn)而生，該類型的傳感器技術(shù)較為新穎，在位移測(cè)量方面有著巨大的發(fā)揮前景。它適用于高強(qiáng)度，高危險(xiǎn)的極度惡劣的工作環(huán)境，在油庫的液位測(cè)量，有毒化學(xué)品液位測(cè)量等方面被廣泛的采用。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的磁致伸縮位移傳感器成品的量程在3m以內(nèi)。相對(duì)于傳統(tǒng)傳感器，它使用壽命長(zhǎng)，測(cè)量準(zhǔn)確度高，測(cè)量精度高，安全性好，可靠性強(qiáng)。由于國(guó)內(nèi)還基本沒人做出5-10m的大位移的磁致伸縮位移傳感器，亟待設(shè)計(jì)一種信號(hào)衰減小，大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置及方法。該磁致伸縮位移傳感器的測(cè)量距離可以達(dá)到5-10米。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，主要包括磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路和磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置；
所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路和磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置連
接；
所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路用于發(fā)射電流脈沖信號(hào)并接收磁致伸縮回波信號(hào)，所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置用于測(cè)量磁致伸縮回波信號(hào)傳輸時(shí)間。所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路包括產(chǎn)生激勵(lì)脈沖信號(hào)的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生模塊；將激勵(lì)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的電流脈沖發(fā)射信號(hào)的脈沖電流發(fā)射模塊；將信號(hào)與所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置相連接的接口電路；將微弱回波信號(hào)接收放大的回波信號(hào)接收放大模塊；對(duì)信號(hào)濾波的濾波器模塊；最后用DSP對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣處理最后計(jì)算得出距離。所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路還包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形的比較電路模塊，所述比較電路模塊與所述濾波器模塊連接，用于整形所述回波信號(hào)。所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置主要由漆包線、波導(dǎo)絲、位置磁鐵、測(cè)量桿、感應(yīng)回波信號(hào)的拾音器組成；
所述漆包線與所述波導(dǎo)絲連接形成回路，所述測(cè)量桿內(nèi)設(shè)置所述漆包線和所述波導(dǎo)絲，所述位置磁鐵套裝可滑動(dòng)設(shè)置在所述測(cè)量桿上，所述感應(yīng)回波信號(hào)的拾音器套裝設(shè)置在所述波導(dǎo)絲上；
發(fā)射的脈沖電流信號(hào)從漆包線傳輸?shù)剿霾▽?dǎo)絲上，電流信號(hào)在波導(dǎo)絲上傳輸時(shí)受到位置磁鐵的磁場(chǎng)影響產(chǎn)生回波信號(hào)，回波信號(hào)由拾音器感應(yīng)而傳輸給回波信號(hào)接收放大模塊。所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置還包括衰減阻尼裝置，所述衰減阻尼裝置設(shè)置在所述波導(dǎo)絲的末端，用于吸收多余的回波信號(hào)。多余的信號(hào)如果不吸收，則會(huì)對(duì)回波信號(hào)的拾取產(chǎn)生干擾。所述波導(dǎo)絲采用Fe83Gaj^導(dǎo)絲，F(xiàn)e83Ga17材料的波導(dǎo)絲具有良好的抗衰減性能，從而使得大量程的距離測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)。一種磁致伸縮位移傳感器測(cè)量方法，包括如下步驟:
A、磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路將激勵(lì)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的電流脈沖發(fā)射信號(hào)并通過接口電路將信號(hào)傳送給磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置；
B、所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置測(cè)量磁致伸縮回波信號(hào)并將其傳送給磁致伸縮位移傳感器信號(hào)接收電路；
C、所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)接收電路接收回波信號(hào)并且經(jīng)過放大、濾波進(jìn)而傳送給DSP進(jìn)行采樣和分析。所述步驟A具體為:激勵(lì)脈沖產(chǎn)生模塊產(chǎn)生激勵(lì)脈沖信號(hào)；脈沖電流發(fā)射模塊將激勵(lì)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的電流脈沖發(fā)射信號(hào)；將電流脈沖發(fā)射信號(hào)通過接口電路傳送給所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置。所述步驟B具體為:漆包線接收電流脈沖發(fā)射信號(hào)并將其傳輸?shù)剿霾▽?dǎo)絲上，電流脈沖發(fā)射信號(hào)在波導(dǎo)絲上傳輸時(shí)受到位置磁鐵的磁場(chǎng)影響產(chǎn)生回波信號(hào)，回波信號(hào)由拾音器感應(yīng)而傳輸給回波信號(hào)接收放大模塊。所述步驟C具體為:回波信號(hào)接收放大模塊接收并放大微弱的回波信號(hào)并將其發(fā)送給濾波器模塊；濾波器模塊對(duì)回波信號(hào)濾波`并放大；最后用DSP對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣處理最后計(jì)算得出距離。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
提供一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置及方法。所述波導(dǎo)絲采用Fe83Ga1J^導(dǎo)絲，F(xiàn)e83Ga17M料的波導(dǎo)絲具有良好的抗衰減性能，該磁致伸縮位移傳感器的測(cè)量距離可以達(dá)到5-10米。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。如圖1所示，一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，主要包括磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路I和磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置2 ；
所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路I和磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置2連
接；所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路I用于發(fā)射電流脈沖信號(hào)并接收磁致伸縮回波信號(hào)，所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置2用于測(cè)量磁致伸縮回波信號(hào)傳輸時(shí)間。所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路I包括產(chǎn)生激勵(lì)脈沖信號(hào)的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生模塊3 ;將激勵(lì)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的電流脈沖發(fā)射信號(hào)的脈沖電流發(fā)射模塊4 ；將信號(hào)與所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置相連接的接口電路5 ;將微弱回波信號(hào)接收放大的回波信號(hào)接收放大模塊11 ;對(duì)信號(hào)濾波的濾波器模塊12 ;最后用DSP對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣處理最后計(jì)算得出距離。所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路還包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形的比較電路模塊13，所述比較電路模塊與所述濾波器模塊連接，用于整形所述回波信號(hào)。所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置主要由由漆包線6、波導(dǎo)絲7、位置磁鐵9、測(cè)量桿、感應(yīng)回波信號(hào)的拾音器10組成；
所述漆包線與所述波導(dǎo)絲連接形成回路，所述測(cè)量桿內(nèi)設(shè)置所述漆包線和所述波導(dǎo)絲，所述位置磁鐵套裝可滑動(dòng)設(shè)置在所述測(cè)量桿上，所述感應(yīng)回波信號(hào)的拾音器套裝設(shè)置在所述波導(dǎo)絲上；
發(fā)射的脈沖電流信號(hào)從漆包線傳輸?shù)剿霾▽?dǎo)絲上，電流信號(hào)在波導(dǎo)絲上傳輸時(shí)受到位置磁鐵的磁場(chǎng)影響產(chǎn)生回波信號(hào)，回波信號(hào)由拾音器感應(yīng)而傳輸給回波信號(hào)接收放大模塊。所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置還包括衰減阻尼裝置8，所述衰減阻尼裝置設(shè)置在所述波導(dǎo)絲的末端， 用于吸收多余的回波信號(hào)。多余的信號(hào)如果不吸收，則會(huì)對(duì)回波信號(hào)產(chǎn)生干擾。所述波導(dǎo)絲7采用Fe83Ga17波導(dǎo)絲，F(xiàn)e83Ga17材料的波導(dǎo)絲具有良好的抗衰減性能，從而使得大量程的距離測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)。一種磁致伸縮位移傳感器測(cè)量方法，包括如下步驟:
A、磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路將激勵(lì)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的電流脈沖發(fā)射信號(hào)并通過接口電路將信號(hào)傳送給磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置；
B、所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置測(cè)量磁致伸縮回波信號(hào)并將其傳送給磁致伸縮位移傳感器信號(hào)接收電路；
C、所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)接收電路接收回波信號(hào)并且經(jīng)過放大、濾波進(jìn)而傳送給DSP進(jìn)行采樣和分析。所述步驟A具體為:激勵(lì)脈沖產(chǎn)生模塊產(chǎn)生激勵(lì)脈沖信號(hào)；脈沖電流發(fā)射模塊將激勵(lì)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的電流脈沖發(fā)射信號(hào)；將電流脈沖發(fā)射信號(hào)通過接口電路傳送給所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置。所述步驟B具體為:漆包線接收電流脈沖發(fā)射信號(hào)并將其傳輸?shù)剿霾▽?dǎo)絲上，電流脈沖發(fā)射信號(hào)在波導(dǎo)絲上傳輸時(shí)受到位置磁鐵的磁場(chǎng)影響產(chǎn)生回波信號(hào)，回波信號(hào)由拾音器感應(yīng)而傳輸給回波信號(hào)接收放大模塊。所述步驟C具體為:回波信號(hào)接收放大模塊接收并放大微弱的回波信號(hào)并將其發(fā)送給濾波器模塊；濾波器模塊對(duì)回波信號(hào)濾波并放大；最后用DSP對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣處理最后計(jì)算得出距離。
實(shí)施例1:在穩(wěn)壓電源模塊的供電下，激勵(lì)脈沖產(chǎn)生模塊中震蕩器產(chǎn)生IOMHz的正弦波信號(hào)，并由分頻器降頻、整形得到5V的方波信號(hào)，再由單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器產(chǎn)生幅度為8V，脈寬為30us的激勵(lì)脈沖信號(hào)；激勵(lì)脈沖信號(hào)經(jīng)過脈沖電流發(fā)射模塊后，轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖電流信號(hào)并且通過接口電路傳輸?shù)絺鞲衅鳒y(cè)量裝置；位置磁鐵產(chǎn)生一個(gè)縱向的磁場(chǎng)，與電流脈沖產(chǎn)生的磁場(chǎng)交匯后導(dǎo)致磁致伸縮材料產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性波，一端由衰減阻尼裝置吸收，另一端由拾音器感應(yīng)接收后傳輸給回波信號(hào)接收放大模塊進(jìn)行放大，再通過信號(hào)濾波模塊進(jìn)行濾波，得到的波形經(jīng)過比較器電路整形后輸出幅度為5V的方波信號(hào)。方波信號(hào)經(jīng)過DSP的采樣處理，可以得到發(fā)射脈沖與回波信號(hào)之間的時(shí)間間隔，就能計(jì)算得到位置磁鐵的位置，進(jìn) 而得到距離測(cè)量數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，其特征在于，主要包括磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路和磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置； 所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路和磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置連接； 所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路用于發(fā)射電流脈沖信號(hào)并接收磁致伸縮回波信號(hào)，所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置用于測(cè)量磁致伸縮回波信號(hào)傳輸時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，其特征在于，所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路包括產(chǎn)生激勵(lì)脈沖信號(hào)的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生模塊；將激勵(lì)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的電流脈沖發(fā)射信號(hào)的脈沖電流發(fā)射模塊；將信號(hào)與所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置相連接的接口電路；將微弱回波信號(hào)接收放大的回波信號(hào)接收放大模塊；對(duì)信號(hào)濾波的濾波器模塊；最后用DSP對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣處理后計(jì)算得出距離。
3.如權(quán)利要求2所述的一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，其特征在于，所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路還包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形的比較電路模塊，所述比較電路模塊與所述濾波器模塊連接，用于整形所述回波信號(hào)。
4.權(quán)利要求1所述的一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，其特征在于，所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置主要由漆包線、波導(dǎo)絲、位置磁鐵、測(cè)量桿、感應(yīng)回波信號(hào)的拾音器組成； 所述漆包線與所述波導(dǎo)絲連接形成回路，所述測(cè)量桿內(nèi)設(shè)置所述漆包線和所述波導(dǎo)絲，所述位置磁鐵套裝可滑動(dòng)設(shè)置在所述測(cè)量桿上，所述感應(yīng)回波信號(hào)的拾音器套裝設(shè)置在所述波導(dǎo)絲上； 發(fā)射的脈沖電流信號(hào)從漆包線傳輸?shù)剿霾▽?dǎo)絲上，電流信號(hào)在波導(dǎo)絲上傳輸時(shí)受到位置磁鐵的磁場(chǎng)影響產(chǎn)生回波信號(hào)，回波信號(hào)由拾音器感應(yīng)進(jìn)而傳輸給回波信號(hào)接收放大模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，其特征在于，所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置還包括衰減阻尼裝置，所述衰減阻尼裝置設(shè)置在所述波導(dǎo)絲的末端，用于吸收多余的回波信號(hào)。
6.如權(quán)利要求4所述的一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，其特征在于，所述波導(dǎo)絲采用Fe83Ga17波導(dǎo)絲。
7.—種磁致伸縮位移傳感器測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟: A、磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路將激勵(lì)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的電流脈沖發(fā)射信號(hào)并通過接口電路將電流脈沖信號(hào)傳送給磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置； B、所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置測(cè)量磁致伸縮回波信號(hào)并將其傳輸給磁致伸縮位移傳感器信號(hào)接收電路； C、所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)接收電路接收回波信號(hào)并且經(jīng)過放大、濾波后進(jìn)而傳送給DSP進(jìn)行采樣和分析。
8.利要求7所述的一種磁致伸縮位移傳感器測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟A具體為:激勵(lì)脈沖產(chǎn)生模塊產(chǎn)生激勵(lì)脈沖信號(hào)；脈沖電流發(fā)射模塊將激勵(lì)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的電流脈沖發(fā)射信號(hào)；將電流脈 沖發(fā)射信號(hào)通過接口電路傳送給所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置。
9.權(quán)利要求7所述的一種磁致伸縮位移傳感器測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟B具體為:漆包線接收電流脈沖發(fā)射信號(hào)并將其傳輸?shù)剿霾▽?dǎo)絲上，電流脈沖發(fā)射信號(hào)在波導(dǎo)絲上傳輸時(shí)受到位置磁鐵的磁場(chǎng)影響產(chǎn)生回波信號(hào)，回波信號(hào)由拾音器感應(yīng)而傳輸給回波信號(hào)接收放大模塊。
10.如權(quán)利要求7所述的一種磁致伸縮位移傳感器測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟C具體為:回波信號(hào)接收放大模塊接收并放大微弱的回波信號(hào)后將其發(fā)送給濾波器模塊；濾波器模塊對(duì)回波信號(hào)濾波并放大；最后用DSP對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣處理最后計(jì)算得出距 離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁致伸縮位移傳感器。本發(fā)明的一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，主要包括磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路和磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置；所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路和磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置連接；所述磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射與接收電路用于發(fā)射電流脈沖信號(hào)并接收磁致伸縮回波信號(hào)，所述磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置用于測(cè)量磁致伸縮回波信號(hào)傳輸時(shí)間。本發(fā)明的一種大量程的磁致伸縮位移傳感器測(cè)量裝置，在危險(xiǎn)環(huán)境下能完成位移的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B7/02GK103234443SQ20131014530
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者周新志, 馮希辰, 賈琦 申請(qǐng)人:四川大學(xué)