[實用新型]用于直線位移測量的傳感器

無效

• 申請號: 200820100153.3
• 申請日: 2008-09-27
• 公開（公告）號: CN201311269Y
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 彭東林;楊偉;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: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02;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出的脈沖信號進行累加計數，即實現位移測量。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，在生產現場惡劣工況下，其微小的粉塵水氣都可能污染柵線，使之計數失效。另一方面，刻線不可能無限地密，而現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。

發明內容

本實用新型的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種用于直線位移測量的傳感器，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：

一種用于直線位移測量的傳感器，如圖1(a)、圖2和圖5所示，傳感器有兩部份等分開槽的直線形基體構成繞制線圈的骨架，作為長尺和短尺；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，再經整形電路整形后，由數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表示，再換算成直線位移值，直接或經微處理器及存儲器處理后作直線位移數據顯示。

所述傳感器，還有另兩種形式。傳感器有2或3部份等分開槽的直線形基體構成繞制線圈的骨架，作為長尺或短尺。一種形式為：如圖1(b)所示，一基體上共同繞有激勵線圈和第一感應線圈；另一種形式為：如圖1(c)所示，激勵線圈和第一感應線圈分別繞在兩個相對位置不動的基體上。然后在另一基體上繞有第二感應線圈。對這兩種形式而言，第一感應線圈與激勵線圈均保持空間位置不變，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，再經整形電路整形后，由數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表示，再換算成直線位移值，直接或經微處理器及存儲器處理后作直線位移數據顯示。

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生感應信號的頻率和相位與激勵電源的頻率和相位是一致的，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種電器件(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生裝置的基體和線圈等可以按傳統方式獨立成為一個單元部件，而將后續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。計數器結果可以直接輸出為數據或圖形，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，可將其全程系統誤差記錄下來，固化在本傳感器系統的存儲器中，進行誤差修正。在實際使用時，給出的位移數據將會是已將傳感器系統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、易于產品化的優點。

附圖說明

圖1是用于直線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是用于直線位移測量的傳感器的信號發生與數據處理系統的原理圖；

圖3是用于直線位移測量的傳感器的長尺繞線骨架三視圖；

圖3(a)是采用兩種不同直徑的圓柱體排列鋪設形成等分開槽的結構示意圖；

圖3(b)是圖3(a)的側視圖；

圖3(c)是圖3(a)的俯視圖；

圖4是用于直線位移測量的傳感器的長、短尺組合結構示意圖。

圖4(a)是長尺基體的結構示意圖；

圖4(b)是短尺基體的機構示意圖；

圖4(c)是長尺和短尺組合在一起的結構示意圖；

圖4(d)是圖4(c)的側視圖；

圖5是用于直線位移測量的傳感器的繞線示意圖。

具體實施方式