[实用新型]高性能位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型属位移传感器件领域，尤其涉及一种具有高精度、低漂移等特点的高性能位移传感器。

背景技术

位移传感器是应用最多的传感器之一，在自动检测技术中占有很重要的地位，在很多领域都得到了广泛的应用。用于位移测量的传感器的种类很多，电子原理的有电阻式、电容式、电位器式、电感式等，光学原理的有光栅式、光电式、光纤式等。上述原理的位移传感器，有些只能满足低精度要求的测量条件，有些只能应用在实验室条件下。然而在有些较为特殊的应用场合，不但要求位移传感器具有较高的测量精度，同时又要求传感器能够胜任恶劣的工作环境。一般模拟型位移传感器由于受线圈缠绕方式及模拟电路的局限，导致传感器线性区间短、非线性误差偏大，难以满足宽量程、高精度的测量方式。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足之处而提供一种线性区间长，非线性误差小，环境适应性强，测量精度理想的高性能位移传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：一种高性能位移传感器，它包括模拟信号处理模块、信号调理模块及智能数字处理模块；所述模拟信号处理模块的信号传输端口经信号调理模块与智能数字处理模块的信号传输端口相接。

作为一种优选方案，本实用新型所述模拟信号处理模块可采用AD598模块。

作为另一种优选方案，本实用新型所述智能数字处理模块采用MCU处理模块，以对模拟测量信号进行分段线性化迁移修正及温度补偿。

进一步地，本实用新型所述信号调理模块包括：信号迁移部分、信号放大部分及信号滤波部分；所述信号迁移部分的信号传输端口经信号放大部分与信号滤波部分的信号传输端口相接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：（1）量程宽与精度高：模拟型位移传感器由于受线圈缠绕方式及模拟电路的局限，导致传感器线性区间短、非线性误差偏大，难以满足宽量程、高精度的测量方式。利用MCU单元对模拟测量信号进行分段线性化迁移修正，从而使整个量程线性化程度明显提升，整机线性度可由原来的0.2％提高到0.05％以上。线性区间范围也比模拟测量方式提高30%以上。

（2）抗振动性能突出：传感器的整体设计包括传感器的外壳、线圈骨架、线圈、电路板支架和拉杆部分。为满足抗振动（35g）冲击（100g）的要求，传感器的骨架及测量拉杆以及其它金属连接部件全部采用激光焊接方式，使整机具有优良的刚性强度，确保满足高可靠、抗振动、冲击要求。线路板上的元件全部采用耐高温、低漂移优质贴片元器件，电路板上没有可调电位器。线圈、信号引出线采用耐高温防火棉固定，整个电路板及电子线路采用耐高温硅橡胶固定防护。连接螺纹口全部加注螺纹胶紧固。

（3）宽温区与低漂移特性：传感器的工作温度温度范围为-50℃～125℃，工作温度变化范围宽，由此带来的温度漂移量也很大。温度漂移主要来自传感器线圈部分及电子线路部分。如不采取妥善补偿措施，将会严重影响传感器输出的稳定性。模拟输出型位移传感器尽管已采取温度补偿网络进行温度漂移补偿，但由于传感器的工作温度范围过宽，无法做到分段精密补偿。本方案通过MCU测控单元对传感器的环境温度进行实时在线监测，计算出实测输出值与理想值之间的偏移量，以此偏移量对传感器的输出进行精密补偿，从而能达到十分理想的温度补偿效果，温度漂移指标由原来的0.18‰F.S /℃,可提高到0.03‰F.S /℃以上。

（4）密封防护特性：为满足盐雾、稳态湿热、浸渍等环境试验的要求，首先在传感器的壳体材料上，选取耐腐蚀、抗盐雾的不锈钢材料，金属连接部件全部采用激光焊接方式全密封焊接。壳体的螺纹部分采取胶圈密封防护。在传感器的线圈、引出线、电路部分采用三防漆、耐温防水硅胶等加以封灌防护。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为差动变压器工作原理图。

图2为差动变压器位移与输出特性关系图。

图3为本实用新型的电路原理框图。

图4为本实用新型信号调理模块电路原理框图。

具体实施方式

本实用新型系依据差动变压器原理制成。差动变压器是一种将机械位移转换为电信号的电磁感应式位移传感器，因为这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组都用差动形式连接，所以又叫差动变压器。它由一个初级线圈、两个次级线圈及铁芯构成。线圈中的铁芯是用来在线圈中连接磁力线构成磁路。