[實用新型]高精度磁性位移傳感器

無效

• 申請號: 201020226983.8
• 申請日: 2010-06-09
• 公開（公告）號: CN201787917U
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 李新華
• 申請（專利權）人: 李新華
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 張愛群

技術領域

本實用新型涉及一種高精度磁性位移傳感器，特別是一種基于電磁感應原理，采用磁帶和磁感應元件來產生電磁感應的高精度磁性位移傳感器，屬于機電設備技術領域。?

背景技術

位移傳感器是一種用于測量實物尺寸和機械位移的機電裝置。目前，廣泛應用于各種精密觸控機床、數字機械制造、電子測量與制造、船舶、紡織、印刷、航空、軍工、汽車制造、試驗機、電梯、化工等，是一種應用范圍很廣的機電裝置。?

目前，應用于位移測量的傳感器技術主要有兩大類：接觸類與非接觸類。?

接觸類的主要有電阻式直線位移傳感器等，目前主要包括金屬導體類與電塑料式位移傳感器兩種。這類傳感器原理簡單，制造與應用很成熟，應用廣泛，價格低廉，但是不適合大量程測量，使用壽命短，不適合工業應用，非數字化。?

非接觸類位移傳感器有電容式位移傳感器、電感式位移傳感器、超聲波式位移傳感器、激光式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、差動變壓器式位移傳感器(LVDT)、光柵式位移傳感器、磁尺等。其中電容、電感、超聲波、激光、電渦流式位移傳感器均僅適用于體積和量程比較小的應用場所。?

差動變壓器式位移傳感器(LVDT)是一種基于電磁感應原理的開磁路弱耦合測量元件。它采用環氧玻璃布、不銹鋼等材料作為線圈骨架，用不同線徑的漆包線，在骨架上繞制一組初級線圈，兩組次級線圈。其工作方式依賴于在線圈骨架內鐵芯的移動。當初級線圈供給一定頻率的交變電壓(激勵電壓)時，鐵芯在線圈內移動就改變了空間的磁場分布，從而改變了初、次級線圈之間的互感量，次級線圈就產生感應電動勢，隨著鐵芯的位置不同，互感量也不同，次級產生的感應電動勢也不同，這樣就將鐵芯的位移量(實際的鐵芯是通過測桿與被測物保持相接觸，?也就是被測物體的位移量)變成了電壓信號輸出，繼而通過信號放大與處理電路處理該電壓信號，并通過輸出接口輸出相應的測量數據。但由于制造與使用條件的限制，差動變壓器式(LVDT)位移傳感器不適合超長制造與應用。?

光柵尺位移傳感器是一種利用光柵的光學原理工作的測量反饋裝置。光柵尺位移傳感器經常應用于數控的閉環伺服系統中，可用作直線位移或角位移的檢測。其測量輸出的信號為數字脈沖，具有檢測范圍大，檢測精度高，響應速度快的特點。?

光柵尺位移傳感器是由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成。標尺光柵一半固定在機床活動部件上，光柵讀數頭由光源、會聚透鏡、指示光柵、光電元件及調整機構等組成，安裝在機床固定部件上。?

常見光柵都是基于物理上莫爾條紋的形成原理來進行工作的，其實質就是以光柵柵距為一把標準尺子對位移量進行測量。高分辨率的光柵尺一般造價較貴，且制造、維護困難，不適合超長應用。另外，由于原理性的問題，光柵尺位移傳感器對防塵、防油污、防腐蝕有很高的要求，而且對有振動和震動的應用場合有一定的局限性。?

磁尺位置檢測裝置是由磁性標尺(簡稱磁尺)、磁頭和檢測電路組成，其測量原理類似于磁帶的錄音原理。在非導磁的材料如銅、不銹鋼、玻璃或其他合金材料的基體上鍍一層磁性薄膜(常用Ni-Co-P或Fe-Co合金)。測量線位移時，不導磁的物體可以做成尺形(帶形)；測量角位移時，可做成圓柱形。在測量前，先按標準尺度以一定間隔在磁性薄膜上錄制一系列的磁信號，這時的磁性薄膜稱為磁柵，測量時，磁柵隨位移而移動(或轉動)并用磁頭讀取(感應)這些移動的磁柵信號，使磁頭內的線圈產生感應正弦電動勢，對這些電動勢的頻率進行計數，就可以測量位移了。但目前數控機床的快速移動的速度已達到24m/min，磁尺作為測量元件難以跟上這樣高的反應速度，使其應用受到限制。?

有鑒于此，為了提高位移傳感器的性能與可靠性，本實用新型提供了一種高精度磁性位移傳感器。?

發明內容

本實用新型的目的在于解決現有技術中存在的問題，提供一種基于電磁感應原理，采用磁帶和磁感應元件來產生電磁感應的高精度磁性位移傳感器。?

本實用新型的目的是通過下述技術方案予以實現的：?

高精度磁性位移傳感器，其特征在于：包括：磁帶、磁感應元件、信號放大與處理電路、數字信號處理器、程序存儲器、輸出信號轉換與接口；?

所述磁帶為由N極與S極交替相間構成的磁柵帶；該磁帶固定于待檢測設備上，可隨待檢測設備沿著直線運動；?