[發明專利]一種磁致伸縮位移傳感器及其波導絲的拉緊安裝方法

有效

• 申請號: 201310459160.8
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103486958A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 李輝瑛;李金初;董安;應奇
• 申請（專利權）人: 湖南宇航科技有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 姜芳蕊;寧星耀

技術領域

本發明涉及一種磁致伸縮位移傳感器及其波導絲的拉緊安裝方法。

背景技術

磁致伸縮位移傳感器是利用磁致伸縮原理通過兩個不同磁場相交產生一個扭轉應力波脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導管，波導管內的波導絲是由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子倉內產生電流脈沖，該電流脈沖在波導絲內傳輸，從而在波導絲外產生一個圓周磁場，當該磁場和套在波導管上作為位置變化的位置磁環產生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導絲內會產生一個扭轉應力波脈沖信號，這個扭轉應力波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子倉所檢測到。由于這個扭轉應力波脈沖信號在波導絲內的傳輸時間和位置磁環與電子倉之間的距離成正比，通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。

波導絲是一種鐵、鎳、稀土等材料的合金，這種材料在磁場中被磁化時，會沿磁化方向伸長或縮短，這一現象叫做磁致伸縮現象。這一現象的產生是由于鐵磁或亞鐵磁材料在居里點以下發生自發磁化，形成磁疇。在每個磁疇內，晶格都沿磁化強度方向發生形變。當施加外磁場時，材料內部隨機取向的磁疇發生旋轉，使各磁疇的磁化方向與外加磁場方向趨于一致，物體對外顯示的宏觀效應即沿外磁場方向伸長或縮短。

信號檢波將有用信號或波形從調制波中解調出來。

平直度是指材料表面與水平面之間的最大偏離距離，是材料與水平面相符合程度的衡量指標。

磁致伸縮位移傳感器主要由測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸的位置磁環組成。工作時，傳感器的電子倉發送一個電流激勵脈沖g至波導絲回路，該脈沖會在波導管h中的波導絲d周圍形成環形磁場a。該環形磁場a與位置磁環b產生的磁場c相遇時，在波導絲d上產生Widemanm效應，形成扭轉應力波e(如圖1所示)。扭轉應力波以約2800m/s的速度從位置磁環所在的位置沿著波導絲傳回至電子倉內并被檢波裝置f記錄下來。記錄下激勵脈沖與檢波裝置接收信號的時間差，結合扭轉應力波在波導絲中的傳播速度，即可確定位置磁環與基準點之間的距離。磁致伸縮位移傳感器廣泛應用于冶金設備、風能發電、工程機械、橡膠機械、港口機械、注塑機、新能源以及其他工業自動化領域，為用戶提供實時、連續、可靠、精確的直線位移測量。

磁致伸縮位移傳感器的核心部件波導絲，其平直度直接影響著傳感器的測量精度。為了減少運輸成本和降低生產取料時造成的浪費，波導絲都是采用一整根卷成多圈的包裝形式進行運輸，但卷后產生的內應力使波導線存在著一定的彎曲度，從而影響了磁致伸縮位移傳感器測量精度的提高。

現有技術中，波導絲固定于一塑料腔體中，再使用外部設備塑料支撐卡環將波導絲托起，保持伸展狀態。其存在如下缺陷：使用支撐卡環固定的波導絲，其平直度較差；由于支撐卡環與波導絲直接接觸，所以支撐卡環會吸收波導絲產生的部分扭轉應力波，即衰減了應力波的強度，從而對信號檢波電路的要求更高，使電路設計更復雜，軟件處理的要求更高，加大了生產難度；產品處于振動環境中，支撐件與波導絲之間會存在一定頻率的抖動，測量精度會降低，產品可靠性變差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種有利于提高波導絲平直度，有利于減少波導絲在重力作用下產生的彎曲形變和測量精度高的基于波導絲拉緊方式的磁致伸縮位移傳感器及其波導絲的拉緊安裝方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種磁致伸縮位移傳感器，包括位置磁環、測桿、出現接頭和電子倉，測桿包括外套管端面封蓋、外套管和塑料絕緣，波導管后端設于塑料絕緣套內，外套管設于塑料絕緣套外側，外套管端面封蓋設于波導管和外套管的端部，波導管包括波導絲，波導絲設于玻璃纖維管內，玻璃纖維管外側設有高溫導線，玻璃纖維管與高溫導線一起置于內套管內，波導絲后端設有后端阻尼，后端阻尼通過后端堵頭固定，波導絲和高溫導線固定于后端空心鉚釘上。波導絲前端設有前端阻尼，前端阻尼通過前端堵頭固定，波導絲前端固定于前端空心鉚釘上。?

進一步，所述波導絲前端設有前膠殼，前膠殼設于內套管外側，前膠殼一端設有支架，支架的一端通過螺絲將支架與前膠殼連接，另一端通過前端空心鉚釘把波導絲的前端焊接固定，波導絲處于內套管的正中央，在支架靠近前膠殼的位置通過鎳片把波導絲連接到磁致伸縮位移傳感器的電路板，支架設于前端阻尼外側。