[發(fā)明專利]一種高精度兩段式差動變壓器位移傳感器有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810166257.2 | 申請日： | 2018-02-28 |
| 公開（公告）號： | CN108286932B | 公開（公告）日： | 2019-11-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 趙儀強(qiáng);黃先鋒 | 申請（專利權(quán)）人： | 陜西馳諾電子科技有限公司 |
| 主分類號： | G01B7/02 | 分類號： | G01B7/02 |
| 代理公司： | 61219 陜西增瑞律師事務(wù)所 | 代理人： | 張瑞琪<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入 |
| 地址： | 710075陜西省西安市*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 次級線圈 位移傳感器 兩段式差動變壓器 繞制 對角線 差動變壓器 三角形臺階 初級線圈 結(jié)構(gòu)特性 軍事設(shè)備 石油機(jī)械 線圈成品 裝備制造 殼體 鐵芯 分析 研究 | ||
本發(fā)明公開了一種高精度兩段式差動變壓器位移傳感器，包括鐵芯、骨架、繞制在骨架上的初級線圈、矩形次級線圈和殼體，通過矩形次級線圈的對角線將次級線圈均分為三角形次級線圈I和三角形次級線圈Ⅱ，并分別采用三角形臺階交叉繞法進(jìn)行繞制，即得線圈成品；本發(fā)明分析研究其結(jié)構(gòu)特性，使兩端式差動變壓器位移傳感器的精度提高，行程增大，同時結(jié)構(gòu)緊湊，可滿足于裝備制造、軍事設(shè)備、石油機(jī)械等行業(yè)的需求。
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于位移傳感器與精密電子元器件領(lǐng)域，具體涉及一種高精度兩段式差動變壓器位移傳感器。
【背景技術(shù)】
差動變壓器線位移傳感器具有壽命長、精度高、機(jī)械強(qiáng)度好、熱漂移低等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于裝備制作、軍事設(shè)備、石油機(jī)械等行業(yè)的伺服作動系統(tǒng)中進(jìn)行直線位移的測量。對于差動式位移傳感器來說，結(jié)構(gòu)尺寸、線性測量范圍是選型的關(guān)鍵因素。因小型化的需求，結(jié)構(gòu)緊湊、精度高且行程大的位移傳感器越來越受青睞。在一定的結(jié)構(gòu)尺寸內(nèi)若想獲得較大的線性測量范圍，關(guān)鍵在于線圈的設(shè)計(jì)。根據(jù)LVDT傳感器漆包線線圈繞制方法的不同，位移傳感器可分為兩段式、三段式和多段式三種結(jié)構(gòu)。其中三段式位移傳感器線性測量范圍較小，約為測桿的10％～25％，但因其對稱性及繞制方法簡單，常用于小量程比的位移測量；兩段式位移傳感器，結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。初級線圈纏滿整個骨架長度，因此中間部位產(chǎn)生的均勻變化磁場長度增長，兩次級線圈纏繞長度也增加，占了骨架繞線窗口長度的1/2，因此次級線圈線性感應(yīng)范圍也增加了，但線性度較差，基本在10％FS。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種高精度兩段式差動變壓器位移傳感器，提高了位移傳感器的精度，增大了行程，提升了線性度。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種高精度兩段式差動變壓器位移傳感器，包括鐵芯、骨架、繞制在骨架上的初級線圈、矩形次級線圈和殼體，矩形次級線圈的繞制方法具體為：
通過矩形次級線圈的對角線將次級線圈均分為三角形次級線圈I和三角形次級線圈Ⅱ，分別沿三角形次級線圈I和三角形次級線圈Ⅱ的長邊方向、以寬邊為起始端分別將次級線圈I和次級線圈Ⅱ分為q段，q為不等于0的整數(shù)；
以位移傳感器中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，鐵芯向外伸出的方向?yàn)?x方向，鐵芯收回方向?yàn)?x方向；
將次級線圈I的前q/2段從+x方向順次繞制到坐標(biāo)原點(diǎn)，剪斷漆包線標(biāo)記首尾線頭；
將次級線圈Ⅱ的前q/2段從-x方向順次繞制到坐標(biāo)原點(diǎn)，并將次級線圈Ⅱ的后q/2段從+x方向順次繞制到坐標(biāo)原點(diǎn)，剪斷漆包線標(biāo)記首尾線頭；
將次級線圈I的后q/2段從-x方向順次繞制到坐標(biāo)原點(diǎn)，剪斷漆包線標(biāo)記首尾線頭；將次級線圈I的后q/2段的首線頭與次級線圈I的前q/2段的尾線頭短接，即得繞制好的矩形次級線圈。
進(jìn)一步地，次級線圈I的總匝數(shù)和每一段的匝數(shù)滿足以下條件：
通過公式的出待繞制次級線圈I的總匝數(shù)，通過計(jì)算得出待繞制次級線圈I中每一段的匝數(shù)，其中，Q為每平方毫米內(nèi)次級線圈I的匝數(shù)，S為鐵芯的移動距離；n為繞制后初級線圈的長度的一半。
進(jìn)一步地，次級線圈Ⅱ的總匝數(shù)和每一段的匝數(shù)滿足以下條件：
通過公式計(jì)算出待繞制次級線圈Ⅱ的總匝數(shù)，通過計(jì)算得出待繞制次級線圈Ⅱ中每一段的匝數(shù)W22-k，其中，Q為每平方毫米內(nèi)次級線圈Ⅱ的匝數(shù)，S為鐵芯的移動距離。
進(jìn)一步地，初級線圈的匝數(shù)滿足一下條件：
根據(jù)待制位移傳感器，建立磁通路徑cdef，其中，c、d、e、f分別為位移傳感器量程內(nèi)任意不同的點(diǎn)，次級線圈中線其中通過公式
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