[其他]能提供特殊函數(shù)信號的面積傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87100633
• 申請日: 1987-02-05
• 公開（公告）號: CN87100633A
• 公開（公告）日: 1988-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳漢光;林孝義
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G01D5/56
• 分類號: G01D5/56;G01P3/42;G01P15/00
• 代理公司: 福建省專利代理事務(wù)所
• 代理人: 林振華,肖樺

本發(fā)明屬于一種傳感器，特別是屬于一種用于測量物體的角位移或者線位移的，同時(shí)又能提供以它們?yōu)樽兞康奶厥夂瘮?shù)信號的檢測裝置。

傳感器是自動檢測、自動控制系統(tǒng)中不可缺少的器件，其種類繁多，最常用的要算是光電傳感器了，但現(xiàn)有的光電傳感器不具備輸出以位置為變量的特殊函數(shù)的功能，因而限制了它本身的應(yīng)用，顯然是一大缺陷。特殊函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器能提供以位置為變量的特殊函數(shù)信號，克服了一般傳感器的缺陷，但它輸出的函數(shù)單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度低、制造難、成本高，嚴(yán)重影響了它的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施、成本低廉的，能輸出以物體的位置為變量的特殊函數(shù)信號的檢測裝置-面積傳感器。

本發(fā)明的原理是根據(jù)兩個(gè)面積有限的平面體作相對運(yùn)動時(shí)，其重疊面積的大小隨著相對位置的變化而改變。若令其中一個(gè)平面體（A）不動，另一個(gè)平面體（B）繞著垂直于平面體的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時(shí)，重疊面積則是轉(zhuǎn)角的周期函數(shù)，也就是說，重疊面積是與位置有關(guān)，是位置的單值函數(shù)。如果能將重疊面積及變化轉(zhuǎn)換成電信號輸出，就能獲得物體的位置函數(shù)信號。完成這種轉(zhuǎn)換的本發(fā)明是由發(fā)送裝置、兩個(gè)面積有限的平行平面體、接收裝置、電子線路四部分所構(gòu)成，發(fā)送裝置將兩個(gè)平面體的重疊面積及其變化的信號傳送給接收裝置，并以電信號的形式輸出。

顯然，重疊面積的變化規(guī)律，即位置函數(shù)信號僅取決于兩個(gè)平面體的形狀，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)者對輸出函數(shù)信號的要求，提供平面體相應(yīng)的形狀是本發(fā)明的另一個(gè)重要特征。

圖1是本發(fā)明的原理方框圖。

圖2是兩個(gè)平面體的形狀及相對位置的示意圖。

下面將結(jié)合附圖2對兩個(gè)平面體的形狀作詳細(xì)說明。

如圖2所示，A、B為兩個(gè)面積有限的平行平面體，假定A不動，B繞著軸O作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，A、B兩平面體都局限在半徑分別為R₁和R₂的園環(huán)內(nèi);它們的內(nèi)邊e′f′、ef皆為半徑為R₁的園周上的一段園弧，所張的園心角皆為T;兩平面體相向的側(cè)邊g′f′和he皆為延長線通過園心O的直線;A的外邊g′h′是以半徑為R₂的一段園弧，A的另一個(gè)側(cè)邊h′e′為曲線R（θ）;B的外邊hg為曲線r（θ），其中轉(zhuǎn)角θ是以側(cè)邊he和g′f′重合位置為起始點(diǎn)。設(shè)兩平面體的重疊面積函數(shù)S（θ）是分段可微的，并與輸出函數(shù)信號F（θ）有相同的變化規(guī)律，曲線R（θ）、r（θ）的函數(shù)關(guān)系分別由下面兩式給出：

r ( θ ) = 2 F ′(θ ) + R21]]>0≤θ≤T -（1）

R (θ - T ) = R21- 2F ′(θ)]]>T≤θ≤2T -（2）

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、對下述三個(gè)實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)表明，其精度易滿足工程要求;無刷，便于維修;2、傳感器的位置函數(shù)信號經(jīng)過適當(dāng)?shù)碾娮泳€路（如繳分電路）可同時(shí)檢測速度（或轉(zhuǎn)速）和加速度（或角加速度）;3、與電子技術(shù)結(jié)合，可對信號進(jìn)行反相、截取、相加組合成所需要的特殊函數(shù)，所以，本發(fā)明具有較多的功能和較大的靈活性。

下面分別介紹本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例。

1、高頻電磁耦合式面積傳感器。

其原理是讓具有一定磁路截面形狀的頻率穩(wěn)定的高頻等幅交變磁場與具有某一形狀的線圈平面交鏈。據(jù)電磁感應(yīng)定律，在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢應(yīng)與交鏈面積（兩平面的重疊面積）成正比。

按前述的方法，適當(dāng)?shù)剡x擇交變磁路的截面形狀和線圈的形狀，就可以在線圈獲得所需的特殊函數(shù)的感應(yīng)電勢信號。這里需要指出的是，從線圈中獲得的感應(yīng)電勢信號是以一等幅高頻磁場為載波的調(diào)幅波。為了獲得測量或模擬計(jì)算所需要的信號，應(yīng)將線圈所輸出的調(diào)幅波解調(diào)取出位置信號。

2、可變電容式面積傳感器。