[發(fā)明專利]一種磁屏蔽渦流傳感器探頭及降低渦流電影響的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910264205.X
• 申請(qǐng)日: 2009-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN101750009A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐龍祥;董繼勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京磁谷科技有限公司;南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B7/02
• 分類號(hào): G01B7/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁屏蔽渦流傳感器探頭及降低渦流電影響的方法，屬于渦流傳感器技術(shù)。它能夠在有磁場(chǎng)的環(huán)境下應(yīng)用，借助渦流傳感器測(cè)量變換電路，在有磁場(chǎng)的環(huán)境下測(cè)量位移。

二、背景技術(shù)

在非接觸式的位移測(cè)量中，渦流傳感器應(yīng)用最為廣泛。渦流傳感器測(cè)量位移的原理是在渦流傳感器的探頭上繞制一個(gè)測(cè)量線圈(測(cè)量線圈常常繞制在一個(gè)骨架上，骨架和線圈統(tǒng)稱為渦流傳感器探頭，有時(shí)也簡稱為探頭)，探頭中通高頻交流電后，探頭周圍會(huì)產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)物體接近或離開傳感器探頭時(shí)，被測(cè)物體表面會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)電渦流并產(chǎn)生渦流磁場(chǎng)，渦流磁場(chǎng)的方向和探頭磁場(chǎng)的方向相反，這兩個(gè)磁場(chǎng)疊加將改變測(cè)量線圈的阻抗，通過一套測(cè)量變換電路，將測(cè)量線圈阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，從而實(shí)現(xiàn)了位移的測(cè)量。

當(dāng)傳感器探頭的周圍存在其他交流磁場(chǎng)時(shí)，就會(huì)顯著影響測(cè)量精度。為了解決這個(gè)問題，可以將渦流傳感器探頭放置在一個(gè)用軟磁合金材料制成的磁屏蔽套的里面，磁屏蔽套可以大大減輕其他交流磁場(chǎng)對(duì)傳感器測(cè)量線圈的影響，顯著提高測(cè)量精度。將渦流傳感器探頭放置在磁屏蔽套里面的探頭結(jié)構(gòu)，稱為磁屏蔽渦流傳感器探頭。

由于磁屏蔽套的存在，工作時(shí)渦流傳感器探頭會(huì)在磁屏蔽套內(nèi)壁感生渦電流，導(dǎo)致測(cè)量線圈的Q值顯著下降(Q＝XL/R，XL表示感抗，R表示電阻)，減小了渦流傳感器的分辨率和測(cè)量范圍。為了能夠屏蔽其他交流磁場(chǎng)而又盡量減小磁屏蔽套對(duì)渦流傳感器性能的影響，通常，磁屏蔽套的尺寸往往很大，這一不足顯著影響了磁屏蔽渦流傳感器探頭在工程上的廣泛應(yīng)用。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種能降低渦流電影響，能減小探頭尺寸的磁屏蔽渦流傳感器探頭，使該屏蔽傳感器探頭能使用在周圍的其他交流磁場(chǎng)，而且探頭的尺寸很小。在磁懸浮軸承、電機(jī)、磁懸浮列車等領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其目的采用下面的技術(shù)方案：

磁屏蔽渦流傳感器探頭，包括測(cè)量線圈、磁屏蔽套、繞線骨架，測(cè)量線圈繞制在繞線骨架上，測(cè)量線圈和繞線骨架一起放置在磁屏蔽套的內(nèi)孔中，磁屏蔽套在測(cè)量線圈的那一端，沿圓周的軸向方向均布了1～100個(gè)窄縫，窄縫的寬度為0.02～10mm，沿軸向的深度為測(cè)量線圈外徑的0.2～100倍，由于窄縫的設(shè)計(jì)消除了金屬外套類零件內(nèi)壁感生的渦電流對(duì)金屬外套里面的測(cè)量線圈的影響。

四、附圖說明

圖1為本發(fā)明的磁屏蔽渦流傳感器探頭的示意圖。

圖2為本發(fā)明的磁屏蔽渦流傳感器探頭磁屏蔽套的示意圖，其中圖2(a)為磁屏蔽渦流傳感器探頭磁屏蔽套的左視圖，圖2(a)為圖2(b)的A-A剖面示意圖。

圖中：1測(cè)量線圈，2窄縫，3磁屏蔽套，4繞線骨架。

五、具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的組成、工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明將渦流傳感器的測(cè)量線圈放置在一個(gè)用軟磁合金材料制成的磁屏蔽套的里面，既不會(huì)導(dǎo)致測(cè)量線圈的Q值的顯著下降(Q＝XL/R，XL表示感抗，R表示電阻)，也不會(huì)明顯增大渦流傳感器探頭的尺寸，其核心在于磁屏蔽套的設(shè)計(jì)。本發(fā)明是在磁屏蔽套圓周的軸向方向設(shè)計(jì)、加工了1～100個(gè)窄縫，窄縫的寬度為0.02～10mm，窄縫沿軸向的深度為測(cè)量線圈外徑的0.2～100倍。雖然工作時(shí)渦流傳感器探頭也會(huì)在磁屏蔽套內(nèi)壁感生渦電流，但由于這些窄縫的存在，阻斷了渦電流的通路，從而大大減小了渦電流的大小。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)的磁屏蔽渦流傳感器探頭的尺寸可以設(shè)計(jì)得很小。

圖1所示的是磁屏蔽渦流傳感器探頭結(jié)構(gòu)簡圖。測(cè)量線圈1繞制在繞線骨架4上，測(cè)量線圈1和繞線骨架4一起放置在磁屏蔽套3的內(nèi)孔中，圖1和圖2所示磁屏蔽套3在測(cè)量線圈1的那一端，沿圓周方向均布了1～100個(gè)窄縫，窄縫的寬度為0.02～10mm，窄縫沿軸向的深度為測(cè)量線圈外徑的0.2～100倍，在磁屏蔽套3的外圓上加工了連接螺紋，可以很方便地裝拆。

利用本發(fā)明的原理，發(fā)明人設(shè)計(jì)了多個(gè)規(guī)格的磁屏蔽渦流傳感器探頭，其中一個(gè)規(guī)格的技術(shù)參數(shù)如下：圖1中測(cè)量線圈1的外徑為4.6mm，磁屏蔽套3的連接螺紋是M8，在磁屏蔽套3上設(shè)計(jì)加工了4條寬0.2mm、沿軸向深4.5mm的窄逢。該磁屏蔽渦流傳感器探頭的Q值與未加磁屏蔽套的渦流傳感器探頭的Q值幾乎完全相同。