[发明专利]适宜于微小位移检测的分装差动式位移传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域。

背景技术

在很多自动控制场合，需要检测被控对象对中心点的微小位移，进而对其进行相应的控制。现有的检测线位移的传感器有很多，但在电磁轴承、机器人关节这样的狭小空间中装配很麻烦。而且在这样的控制对象中，其位移往往很小，最多在0.5mm，但要求分辨率要很高，尤其在零点附近。另外，由于被控对象的敏感性，必须要采用非接触检测方式，因此，现有的测量微小位移的电涡流式传感器在这样的场合下应用存在诸多问题。

发明内容

本发明解决了现有通常用于测量微小位移的电涡流式传感器无法克服对测试环境要求高的缺点，而提出了适宜于微小位移检测的分装差动式位移传感器。

本发明的适宜于微小位移检测的分装差动式位移传感器由一对对称设置的测试头组成；所述测试头中的第一测试头和第二测试头的中心线连线与导磁被测体的位移方向一致；

第一测试头由第一铁心、第一激磁线圈、第二激磁线圈、第一信号线圈和第二信号线圈组成；第二测试头由第二铁心、第三激磁线圈、第四激磁线圈、第三信号线圈和第四信号线圈组成；

第一激磁线圈、第二激磁线圈、第三激磁线圈和第四激磁线圈结构相同，都由N1匝线圈组成；第一信号线圈、第二信号线圈、第三信号线圈和第四信号线圈结构相同，都由N2匝数组成，其中N1和N2均为自然数；

第一铁心为开有一对对称的柱形齿的“∏”字形铁心，第一铁心与第二铁心的形状和结构均相同，并且第一铁心与第二铁心的中心线与导磁被测体表面垂直；

第一激磁线圈和第一信号线圈依次从内向外缠绕在第一铁心的一个柱形齿上，第二激磁线圈和第二信号线圈依次从内向外缠绕在第一铁心的另一个柱形齿上；第一激磁线圈和第二激磁线圈的连接方式为反向串联，所述两个线圈构成第一测试头的激磁线圈；第一信号线圈和第二信号线圈的连接方式为反向串联，所述两个线圈构成第一测试头的信号线圈；

第三激磁线圈和第三信号线圈依次从内向外缠绕在第二铁心的一个柱形齿上，第四激磁线圈和第四信号线圈依次从内向外缠绕在第二铁心的另一个柱形齿上；第三激磁线圈和第四激磁线圈的连接方式为反向串联，所述两个线圈构成第二测试头的激磁线圈，第三信号线圈和第四信号线圈的连接方式为反向串联，所述两个线圈构成第二测试头的信号线圈；

第一测试头的激磁线圈与第二测试头的激磁线圈的连接方式为正向串联构成激磁线圈相，第一测试头的信号线圈和第二测试头的信号线圈的连接方式为反向串联构成信号线圈相。

本发明的目的是提供一种无接触的分装式位移传感器，采用差动驱动方式，实现在狭小空间的便利装配和被控对象对中心点位移的无接触检测，输出特性满足控制系统要求。本发明实现了狭小空间内被控对象对中心点微小位移的有效测量，具有非接触，结构简单、稳定性好、灵敏度高等一系列优点。传感器采用分装式差动变压器结构，能够显著减小传感器的零点误差和提高传感器的分辨率。与通常用于测量微小位移的电涡流式传感器相比，克服了对测试环境要求高的缺点，可以应用在非导磁金属隔离的场合。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的A部放大图；图3是本发明的侧视图；图4是图3的B部放大图；图5至图7是本发明的传感器在不同导磁被测体4中的结构示意图，其中图5表示被测物体表面是弧形，并且本发明的传感器的测试头位于弧形内表面时，测试头的结构示意图，图6表示被测物体表面是弧形，并且本发明的传感器的测试头位于弧形外表面时，测试头的结构示意图，图7表示被测物体表面是平面，并且本发明的传感器的测试头位于平面时，测试头的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式中的适宜于微小位移检测的分装差动式位移传感器由一对对称设置的第一测试头1和第二测试头2组成；

所述测试头中的第一测试头1和第二测试头2的中心线连线与导磁被测体的位移方向一致；

第一测试头1由第一铁心1-1、第一激磁线圈2-1-1、第二激磁线圈2-1-2、第一信号线圈3-1-1和第二信号线圈3-1-2组成；第二测试头2由第二铁心1-2、第三激磁线圈2-2-1、第四激磁线圈2-2-2、第三信号线圈3-2-1和第四信号线圈3-2-2组成；

第一激磁线圈2-1-1、第二激磁线圈2-1-2、第三激磁线圈2-2-1和第四激磁线圈2-2-2结构相同，并且匝数均为N1；第一信号线圈3-1-1、第二信号线圈3-1-2、第三信号线圈3-2-1和第四信号线圈3-2-2结构相同，并且匝数均为N2，其中N1和N2均为自然数；