[發明專利]一種高精度位移傳感器

在審

• 申請號: 202110650164.9
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113432521A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 吳玉曉;韓鑫彤;李永
• 申請（專利權）人: 北京奧特美克科技股份有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 南昌華策專利代理事務所(普通合伙) 36151
• 代理人: 陳志輝

本發明屬于傳感器技術領域，涉及到一種高精度位移傳感器。其包括電子倉、微處理器、激勵脈沖電路、回波采集電路、回波分析電路、通信模塊、顯示屏、時間計量電路、測定桿、鋁套管、波導絲、移動磁環；波導絲由(Fe_0.82Co_0.18)_x?(Tb_0.4Mn_0.6)_y?Ga_(1?x?y)制成，0.40≤x≤0.75，0.20≤y≤0.5，0.05≤1?x?y。與現有技術相比，本發明所述的高精度位移傳感器在結構上通過設置阻尼元件，以消除反射波，增加檢測信號強度；通過配置溫度傳感器，以校正因溫度差異帶來的測量誤差。更重要的是，本發明提供了一種力學性能好，磁致伸縮系數、磁機械耦合系數相對較高，且渦流損耗低的磁致伸縮材料，致使波導絲產生的回波信號強、損耗少。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體涉及到一種高精度位移傳感器。

技術背景

位移是表示物體(質點)的位置變化的綱量，基于傳感器對位移進行測量的方式有多種。按被測變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數字式兩種。模擬式又可分為物性型和結構型兩種。常用位移傳感器以模擬式結構型居多，包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。磁致伸縮位移傳感器是根據磁致伸縮原理制造的高精度、長行程絕對位置測量的位移傳感器。它采用非接觸的測量方式，由于測量用的活動磁環和傳感器自身并無直接接觸，不至于被摩擦、磨損，因而其使用壽命長、環境適應能力強，可靠性高，安全性好，便于系統自動化工作，即使在惡劣的工業環境下，也能正常工作。此外，它還能承受高溫、高壓和強振動，現已被廣泛應用于機械位移的測量、控制中。

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應變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導管，波導管內的敏感元件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室內產生電流脈沖，該電流脈沖在波導管內傳輸，從而在波導管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活動磁環產生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導管內會產生一個應變機械波脈沖信號，這個應變機械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測到，通過計算兩種信號的時間間隔，從而得到位移值。

在磁致伸縮類位移傳感器中，由于產生的回波信號屬于微弱信號，對于微弱信號的拾取較為困難，導致傳感器的測量精度較低。而回波信號的強弱，也跟波導絲及其材料有關。目前的磁致伸縮材料磁致伸縮系數及磁機械耦合系數相對較低，且渦流損耗高，影響回波信號強度。此外，傳感器的結構設置，尤其是在抗干擾方面，對其精度也有一定影響。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，基于材料與構造改進，本發明提供一種高精度位移傳感器。

本發明所述的一種高精度位移傳感器，包括電子倉1、微處理器2、激勵脈沖電路3、回波采集電路4、回波分析電路5、通信模塊6、顯示屏7、時間計量電路8、測定桿9、鋁套管10、波導絲11、移動磁環12；電子倉1內包括均與微處理器2相連的激勵脈沖電路3、回波分析電路5、通信模塊6、顯示屏7、時間計量電路8；回波采集電路4分別連接回波分析電路5和波導絲11；波導絲11連接激勵脈沖電路3，其包封在鋁套管10內，并在中間設有移動磁環12；波導絲11由磁致伸縮材料(Fe_0.82Co_0.18)_x-(Tb_0.4Mn_0.6)_y-Ga_(1-x-y)制成，0.40≤x≤0.75，0.20≤y≤0.5，0.05≤1-x-y。

更進一步地，為消除反射波，增加檢測信號強度，本發明在波導絲11兩端設有阻尼元件13。

更進一步地，為校正因溫度差異帶來的測量誤差，本發明在測定桿9內設有與微處理器2相連的溫度傳感器14。