[實用新型]用于角位移測量的傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820100152.9
• 申請日: 2008-09-27
• 公開（公告）號: CN201311271Y
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設計）人: 彭東林;陳錫侯;王先全;劉小康;張興紅;董淳;馮濟琴;鄭方燕
• 申請（專利權）人: 重慶工學院
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30;G01D5/243
• 代理公司: 重慶華科專利事務所
• 代理人: 康海燕

技術領域

本實用新型屬于位移精密測量傳感器。

背景技術

直線位移和角位移測量是最基本、最普通的測量。為了兼顧測量分辨率和量程，許多位移傳感器采用了在基體上精密刻線的柵式結構，如光柵、磁柵等，對其在運動過程中發(fā)出的脈沖信號進行累加計數(shù)，即實現(xiàn)位移測量。高精度高密度的刻線引起很多問題，一方面刻線越密，就越容易受到污染。無論怎么密封保護，在生產(chǎn)現(xiàn)場惡劣工況下，其微小的粉塵水氣都可能污染柵線，使之計數(shù)失效。另一方面，刻線不可能無限地密，而現(xiàn)有的密度遠不能滿足分辨力的要求，因此被迫普遍采用電子細分箱，系統(tǒng)結構復雜。加上高精度的刻線工藝，使成本居高不下。綜上所述，現(xiàn)有柵式位移傳感器存在的缺點是：結構復雜、價格高、抗干擾力差。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于角位移測量的傳感器，不用精密刻線，不用電子細分箱，而以時鐘脈沖作為位移計量基準，因而結構簡單、成本低、分辨力高、抗干擾力強。

本實用新型的技術方案是：

一種用于角位移測量的傳感器，傳感器具有外圓基體和內(nèi)圓基體構成繞制線圈的骨架，在外圓基體的內(nèi)周壁和內(nèi)圓基體的外周壁上等分開槽；一基體上繞有激勵線圈，另一基體上繞有感應線圈；感應線圈與激勵線圈相對運動；激勵線圈連接激勵電源，激勵信號和感應線圈輸出的電信號分別連接到放大電路，再經(jīng)整形電路整形后，由數(shù)字比相器進行相位比較；兩路信號的相位差由插補的時鐘脈沖個數(shù)表示，再換算成角位移值，直接或經(jīng)微處理器及存儲器處理后作角位移數(shù)據(jù)顯示。

所述傳感器，還有另兩種形式：一種是在一基體上共同繞有激勵線圈和第一感應線圈，另一基體上繞有第二感應線圈。第一感應線圈與激勵線圈保持空間位置不變，第二感應線圈與激勵線圈相對運動。激勵線圈連接激勵電源，在兩組感應線圈上分別獲得頻率相同而相位固定的和變化的兩路電信號，兩路輸出的電信號分別連接放大電路，再經(jīng)整形電路整形后，由數(shù)字比相器進行相位比較；兩路信號的相位差由插補的時鐘脈沖個數(shù)表示，再換算成角位移值，直接或經(jīng)微處理器及存儲器處理后作角位移數(shù)據(jù)顯示。

還有一種是再設置一與外圓基體或內(nèi)圓基體保持空間位置不變、并具有等分開槽的第三基體，將激勵線圈和第一感應線圈分別繞在這兩個相對位置不動的基體上，另一基體上繞有第二感應線圈；第一感應線圈與激勵線圈保持空間位置不變，第二感應線圈與激勵線圈相對運動，信號處理方式與第二種結構一樣。

上述三種結構，第二、三種結構因為與激勵線圈的空間位置保持一致的感應線圈產(chǎn)生感應信號的頻率相位與激勵電源的頻率相位是一致的，所以此感應線圈可以省略，而成為第一種結構，由激勵電源直接提供或通過某電器件(如變壓器)提供一路信號參與比相，這樣一來，結構更簡化，但精度可能會受到一些干擾影響，適用于一些精度要求不高的場合。

作為傳感器的信號發(fā)生裝置的基體和線圈等可以按傳統(tǒng)方式獨立成為一個單元部件，而將后續(xù)信號處理電路組成一個電器箱。也可以把處理電路連同微處理器一起集成為一個傳感器整體。計數(shù)器結果可以直接輸出為數(shù)據(jù)或圖形，也可以交由微處理器處理，從而構成智能化的傳感器。本傳感器可與高精度的其它同類傳感器例如高精度光柵傳感器進行比對實驗，在進行比對實驗時，可將其全程系統(tǒng)誤差記錄下來，固化在本傳感器系統(tǒng)的存儲器中，進行誤差修正。在實際使用時，給出的位移數(shù)據(jù)將會是已將傳感器系統(tǒng)誤差扣除后的更精確值，使傳感器精度進一步提高。

本傳感器具有結構簡單、成本低、分辨力高、抗干擾力強、易于產(chǎn)品化的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是用于角位移測量的傳感器繞線骨架基體的三種結構組合形式示意圖；

圖1(a)為本傳感器的第一種結構原理圖；

圖1(b)為本傳感器的第二種結構原理圖；

圖1(c)為本傳感器的第三種結構原理圖；

圖2是用于角位移測量的傳感器的信號發(fā)生與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的原理圖；

圖3是用于角位移測量的傳感器的基體及繞組部分示意圖。

圖3(a)所示是定子、轉子的繞線骨架采用在基體上鉆孔開槽而形成的結構示意圖；

圖3(b)所示是定子、轉子的繞線骨架采用分別用兩排不同直徑的圓柱在基體上排列形成的結構示意圖。

具體實施方式

參見圖1(a)，此為本傳感器的第一種結構原理，它具有相對運動的外圓基體1和內(nèi)圓基體2構成繞制線圈的骨架，外圓基體1上繞有激勵線圈3，內(nèi)圓基體2上繞有第二感應線圈4，感應線圈與激勵線圈也隨基體相對運動，由激勵源直接生成一路比相信號，與第二感應線圈4信號比相。