[發明專利]線性可變差動傳感器及其繞制方法

有效

• 申請號: 201310425211.5
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN104465044B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 石德皓;張金健;鐘金云
• 申請（專利權）人: 精量電子（深圳）有限公司
• 主分類號: H01F27/30
• 分類號: H01F27/30;H01F27/32;H01F41/066;G01B7/02
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于位移傳感器技術領域，尤其涉及線性可變差動傳感器及其繞制方法。

背景技術

線性可變差動傳感器如圖1所示，包括一個初級繞組10，第一次級繞組20和第二次級繞組30、鐵芯40和骨架50，漆包線繞制在骨架上，依次形成初級繞組10，第一次級繞組20和第二次級繞組30，其中，第一次級繞組20與第二次級繞組30的輸出電壓反向串接，初級繞組10與第一次級繞組20、第二次級繞組30之間的耦合隨鐵芯40的移動而發生變化，即繞組間的互感隨被測位移改變而變化，其中初級繞組10的繞組匝數為S1，第一次級繞組20的匝數為S2，第二次級繞組30的匝數為S3，第一次級繞組20的匝數與第二次級繞組30的匝數數量上相等。

請參見圖2與圖3，當鐵芯40移向第一次級繞組20的一邊，初級繞組10與第一次級繞組20之間的互感S2增加，S2繞組產生的互感電動勢Va升高，同時，第二次級繞組30與初級繞組10之間的互感S3減小，S3繞組產生的感應電壓Vb降低，因而第二次級繞組20的感應電動勢Va大于次級繞組S3的感應電動勢Vb，此時，差動輸出電動勢Vab=Va-Vb且不為零，在線位移規定量程內，鐵芯40的移動越大，差動輸出電動勢Vab就越大；同理，當鐵芯40移向第二次級繞組30的一邊，初級繞組10與第二次級繞組30之間的互感S3增加，次級繞組30產生的互感電動勢Vb升高，同時，第一次級繞組20與初級繞組10之間的互感S2減小，次級繞組20產生的感應電壓Va降低，因而差動輸出電動勢Vab也不為零，但由于鐵芯40的移動方向改變，所以輸出電動勢Vab=Va-Vb反向，因此，可以通過差動傳感器輸出電動勢Vab的大小和正負就可以知道鐵芯40位移量的大小和方向；

當鐵芯40在初級繞組10的中心位置時，第一次級繞組20和第二次級繞組30所感應的電壓相等，由于輸出時反向串接，所以此時差動輸出電動勢為零（實際上還有很小的零位電壓），稱此時鐵芯40的位置為零位。

目前，線性可變差動傳感器采用的繞制方式主要有二段式繞線法、三段式繞線法和非全對稱階梯式繞線法，請參見圖1，在二段式繞線法中，初級繞組10平鋪在骨架50上，第一次級繞組20和第二次級繞組30以骨架中點向兩端平鋪，其特點是適用于中小行程（小于±30mm）的線性可變差動傳感器，繞線工藝相對簡單，但是存在線性度不好，靈敏度較低的缺點；在三段式繞線法中，初級繞組纏繞在骨架中間，兩次級繞組和和分別以初級繞組1的兩個端面向骨架的兩端平鋪，其特點是僅用于行程較短的線性可變差動傳感器，工藝簡單，線性度較好，易于對稱，但測量精度低；請參見圖4與圖5，在非全對稱階梯式繞線法中，包括初級繞組10、次級繞組20、次級繞組30和鐵芯40，偏置線圈20＇與次級繞組20串接，偏置線圈20＇可以使次級繞組20和30的差動輸出零點偏置，輸出單調差動電壓，在骨架上形成不對稱式繞組，其存在對稱性有很大局限，行程長度比差，溫度特性不理想，生產工藝繁瑣等缺點，由上述繞制方法制成的線性可變差動傳感器存在電氣性能不優化，對稱性差的問題，尤其是無法滿足航空領域對線性可變差動傳感器高精度、溫度特性好、穩定性可靠性要求嚴格的用戶要求。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種線性可變差動傳感器，旨在解決現有的線性可變差動傳感器電器的電氣性能不優化，對稱性差的問題。

本發明實施例是這樣實現的，線性可變差動傳感器，包括初級繞組、第一次級繞組、第二次級繞組、鐵芯和骨架，所述初級繞組繞設于所述骨架上，所述第一次級繞組、所述第二次級繞組分別繞設于所述初級繞組的外周，所述第一次級繞組包括依次繞制的第一平繞層、第一間繞層和第四間繞層，所述第二次級繞組包括依次繞制的第二平繞層，第二間繞層和第三間繞層，所述第一平繞層、所述第二平繞層繞設于所述初級繞組上并相對于所述初級繞組的中心對稱，第一間繞層繞設于所述第一平繞層上，第二間繞層繞設于所述第二平繞層上，所述第一間繞層與所述第二間繞層相對于所述初級繞組的中心對稱，第三間繞層繞設于所述第一間繞層上，所述第四間繞層繞設于所述第二間繞層上，所述第三間繞層與所述第四間繞層相對于所述初級繞組的中心對稱，所述初級繞組的外周包覆有第一絕緣層，所述第一平繞層與所述第一間繞層之間設有第二絕緣層，所述第一間繞層與所述第三間繞層之間設有第三絕緣層，所述第二平繞層與所述第二間繞層之間設有第四絕緣層，所述第二間繞層與所述第四間繞層之間設有第五絕緣層。

優選地，所述第一平繞層與所述第二平繞層的長度相等，且均為所述初級繞組長度的一半。