[發(fā)明專利]一種線位移傳感器的磁芯組件

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610144729.5
• 申請(qǐng)日: 2016-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN105571477A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施立剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京星空建騰電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B7/02
• 分類號(hào): G01B7/02;H01F3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的用于測(cè)量直線位移的傳感器，具體涉及一 種線位移傳感器的磁芯組件。

背景技術(shù)

在航空航天領(lǐng)域，零部件的拆卸、維修是非常繁雜、困難、昂貴的。所以對(duì)產(chǎn)品的一 致性、可靠性要求比較苛刻，相比于民用產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品，平均無故障時(shí)間也要長(zhǎng)的多，各種 環(huán)境實(shí)驗(yàn)要求也嚴(yán)格的多，沖擊實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)酷等級(jí)的峰值加速度達(dá)到了500-1000m/s²。

大體上，線位移傳感器包括兩個(gè)主要組件：動(dòng)子組件、靜子組件；動(dòng)子組件即是線 位移傳感器的移動(dòng)部分，一般情況下是安裝在某個(gè)直線移動(dòng)的零件上，動(dòng)子組件上有移動(dòng) 桿、一個(gè)或多個(gè)磁芯組件組成；靜子組件即是線位移傳感器固定不動(dòng)的部分，一般情況下是 安裝在某個(gè)基座上，靜子組件有外殼、線圈組件、電纜等零部件，能將動(dòng)子組件所在的位置 轉(zhuǎn)成電信號(hào)并輸出給外部電路。

如圖1所示：大體上，非本專利的常見磁芯組件是由連桿、磁芯、堵頭裝配并剛性連 接組成；通常情況下，磁芯的兩端有連接孔，便于和連桿、堵頭連接及固定。

一般情況下，靜子組件的線圈組件內(nèi)部包含有一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈，通 過給初級(jí)線圈輸入一個(gè)交流的激勵(lì)電壓，然后兩個(gè)次級(jí)線圈會(huì)分別輸出感應(yīng)電壓，將兩個(gè) 次級(jí)線圈反向串聯(lián)，則會(huì)輸出一個(gè)差動(dòng)電壓。

一般情況下，線位傳感器是通過磁芯位移量的變化改變線圈組件的磁路磁阻變 化，首先引起線圈組件內(nèi)的兩個(gè)次級(jí)線圈互感量變化，然后引起兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出感應(yīng) 電壓變化，最終是輸出的差動(dòng)電壓變化，通常線位移傳感器的輸出差動(dòng)電壓變化和磁芯的 位移量有線性關(guān)系。

理論上，磁芯的位置在線圈組件的中間位置處，即零位處，兩個(gè)次級(jí)線圈的互感量 是完全相同的，即兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出感應(yīng)電壓相同，對(duì)應(yīng)的差動(dòng)輸出電壓即為零。

如果磁芯兩端的連接孔尺寸不一致，則會(huì)導(dǎo)致：零位處兩個(gè)次級(jí)線圈的互感量不 相同，然后兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出感應(yīng)電壓也不相同，此時(shí)差動(dòng)輸出電壓即不為零，此電壓即 為零位失調(diào)電壓，由于零位失調(diào)電壓的存在，最終導(dǎo)致線位移傳感器在零位處的精度下降。

如果希望零位失調(diào)電壓較小，則磁芯必須具有非常高的一致性，具體表現(xiàn)在：所有 磁芯兩端連接孔的直徑、深度均要求一致，并且有很嚴(yán)格的尺寸公差要求，此一項(xiàng)給磁芯的 機(jī)械加工帶來了很大的難度，同時(shí)增加了線位移傳感器的磁芯生產(chǎn)制造成本。

大體上，磁芯的材料選擇是非常關(guān)鍵的，一般情況下選擇為坡莫合金、鈷基合金、 非晶合金、工業(yè)純鐵、鐵氧體等，而已知的大部分磁性材料在遇到?jīng)_擊、碰撞以后磁性能會(huì) 出現(xiàn)不可逆的變化，最終影響線位移傳感器的精度，甚至性能下降、可靠性及系統(tǒng)安全性的 降低。

大體上，線位移傳感器的磁芯組件與線圈組件之間需要一個(gè)寬松且阻力較小的環(huán) 境，便于動(dòng)子組件相對(duì)于靜子組件做直線位移運(yùn)動(dòng)，由于加工精度及裝配誤差的存在，磁芯 組件在移動(dòng)過程中不可避免的會(huì)和線圈組件產(chǎn)生摩擦，而長(zhǎng)期的摩擦?xí)?dǎo)致磁芯組件中的 磁芯磨損，最終也會(huì)影響線位移傳感器的精度，并導(dǎo)致性能下降、可靠性及系統(tǒng)安全性的降 低。

本發(fā)明主要從線位移傳感器的磁芯組件的角度分析并解決問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一方面，將磁芯設(shè)計(jì)為一光滑圓柱體，兩端沒有連接孔，此項(xiàng)設(shè)計(jì)降低了磁 芯的加工難度，減少了磁芯的生產(chǎn)成本，最主要的是：通過提高磁芯的一致性，進(jìn)而提高所 有線位移傳感器的一致性。

本發(fā)明的另一方面，在磁芯外增加一個(gè)護(hù)套管，在長(zhǎng)期使用后，受到磨損的只會(huì)是 護(hù)套管，而并非磁芯本體，此項(xiàng)設(shè)計(jì)增加了線位移傳感器的平均無故障時(shí)間及壽命。

本發(fā)明的又一個(gè)方面，在磁芯與護(hù)套管之間增加柔性緩沖材料，再使用膠水填充 固定，以此來吸收沖擊能量，減少?zèng)_擊、碰撞對(duì)磁芯的直接影響，提高線位移傳感器抗沖擊、 碰撞的能力。