[發(fā)明專利]一種位移傳感測量的方法和位移傳感裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910135865.8
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101876526A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張奇然;李磊;李明
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子(中國)有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量傳感技術(shù)，特別涉及一種位移傳感測量的方法和位移傳感裝置。

背景技術(shù)

感應(yīng)式位移傳感測量是一種基于遙感目標(biāo)逼近探測的測量技術(shù)，已被廣泛地應(yīng)用于距離、位置和移動等方面的測量。相比較光學(xué)和電容測量技術(shù)，感應(yīng)式位移傳感測量方式在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ苊馑⒂汀m等方面的影響上更具優(yōu)勢，且精度較高。

感應(yīng)式位移傳感測量基于電磁感應(yīng)原理，移動物體通過切割磁力線產(chǎn)生電流，通過放大電磁感應(yīng)效果來獲取物體的位移信息。通常的位移傳感裝置如圖1所示，主要包括四部分：線圈101、激勵器102、探測電路103和輸出電路104。線圈101是一個由線纜沿著位移測量方向纏繞而成的線圈，其纏繞密度沿著位移方向與距離該線圈低端的長度成線性關(guān)系關(guān)系，不同纏繞密度引起線圈電感L值發(fā)生變化。激勵器102激勵線圈101產(chǎn)生環(huán)形的交變磁場，當(dāng)被測物體在該交變磁場中運動則會產(chǎn)生渦旋電流，并且由于線圈不同位置線圈電感L值不同，因此引起的電流值也對應(yīng)不同。探測電路103通過將電流值轉(zhuǎn)換為電壓幅度值后提供給輸出電路104。輸出電路104利用電壓幅度值與位移之間的對應(yīng)關(guān)系，確定被測物體當(dāng)前的位移。

在現(xiàn)有技術(shù)的上述方法中，位移測量量程取決于線圈101的長度，當(dāng)需要的位移測量量程為10米時，需要線圈101的長度也至少為10米，但是，由于線圈工藝上的限制，其帶來的精度等級是固定的，例如精度等級是1％時，造成的位移測量誤差就是：10米×1％＝0.1米，顯然測量誤差較大，并且量程越大造成的測量誤差也越大，但是如果滿足了測量誤差，則測量量程則需要相應(yīng)縮短，往往不能夠滿足實際的測量需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種位移傳感測量的方法和位移傳感裝置，以便于同時滿足大量程和低誤差的位移測量需求。

為了解決上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種位移傳感測量的方法，沿著位移測量方向預(yù)先設(shè)置至少兩層感應(yīng)線圈，其中第一層感應(yīng)線圈的長度至少為位移測量量程M，第二層感應(yīng)線圈中包含P個串聯(lián)的感應(yīng)線圈，所述P為大于1的整數(shù)，第一層感應(yīng)線圈和第二層感應(yīng)線圈的纏繞密度均與距離線圈自身尾部的長度成線性關(guān)系；該方法包括：

利用第一層感應(yīng)線圈測量被測物體的第一位移信息；

確定第二層感應(yīng)線圈中所述第一位移信息對應(yīng)的感應(yīng)線圈；

利用確定的所述感應(yīng)線圈測量被測物體的第二位移信息；

結(jié)合所述第一位移信息和所述第二位移信息，確定被測物體的位移信息。

具體地，如果第二層感應(yīng)線圈的精度等級為a，要求的測量誤差至少為E，則所述P至少為

所述P個串聯(lián)的感應(yīng)線圈中的每一個感應(yīng)線圈長度至少為

其中，所述利用第一層感應(yīng)線圈測量被測物體的第一位移信息具體包括：測量第一層感應(yīng)線圈在諧振狀態(tài)下針對被測物體當(dāng)前位移引起的第一電壓幅度值；按照預(yù)先針對第一層感應(yīng)線圈設(shè)置的電壓幅度值與位移值之間的對應(yīng)關(guān)系，確定所述第一電壓幅度值對應(yīng)的第一位移信息；

所述利用確定的所述感應(yīng)線圈測量被測物體的第二位移信息具體包括：測量確定的所述感應(yīng)線圈在諧振狀態(tài)下針對被測物體當(dāng)前位移引起的第二電壓幅度值；按照預(yù)先針對第二層感應(yīng)線圈設(shè)置的電壓幅度值與位移值之間的對應(yīng)關(guān)系，確定所述第二電壓幅度值對應(yīng)的第二位移信息。

較優(yōu)地，所述第一層感應(yīng)線圈和所述第二層感應(yīng)線圈在進(jìn)行位移傳感測量之前處于關(guān)斷狀態(tài)；

在開始進(jìn)行位移傳感測量時，開啟所述第一層感應(yīng)線圈；在確定第二層感應(yīng)線圈中所述第一位移信息對應(yīng)的感應(yīng)線圈時，開啟確定的該感應(yīng)線圈。

另外，所述第一層感應(yīng)線圈和第二層感應(yīng)線圈為螺線型或平面型拓?fù)洌已刂灰茰y量方向纏繞而成。

上述線性關(guān)系具體為：D＝ax+b；其中，D為所述纏繞密度，x為所述距離線圈自身尾部的長度，a和b為常量。

一種位移傳感裝置，該位移傳感裝置包括：感應(yīng)單元和測控單元；

所述感應(yīng)單元包括沿著位移測量方向設(shè)置的至少兩層感應(yīng)線圈，其中第一層感應(yīng)線圈的長度至少為位移測量量程M，第二層感應(yīng)線圈中包含P個串聯(lián)的感應(yīng)線圈，所述P為大于1的整數(shù)，第一層感應(yīng)線圈和第二層感應(yīng)線圈的纏繞密度均與距離線圈自身尾部的長度成線性關(guān)系；

所述測控單元，用于利用第一層感應(yīng)線圈測量被測物體的第一位移信息，確定第二層感應(yīng)線圈中所述第一位移信息對應(yīng)的感應(yīng)線圈，利用確定的該感應(yīng)線圈測量被測物體的第二位移信息，結(jié)合所述第一位移信息和所述第二位移信息確定被測物體的位移信息。