[发明专利]一种磁致伸缩微位移计

权利要求书

1.一种磁致伸缩微位移计，其特征在于该位移计包括位移计端部、位移计底座、测量杆、波导丝、直线导轨和活动端子，所述位移计端部为空腔结构，在空腔结构的内壁上安装有硬件电路系统，在空腔结构的腔体内设有前阻尼装置、检测装置和固定装置；位移计端部的右侧底部与位移计底座相连；在位移计端部的右侧中心设有螺纹孔，测量杆左端与位移计端部的螺纹孔进行螺纹连接；所述活动端子套在测量杆上，直线导轨沿长度方向固定在位移计底座上，直线导轨上装有滑块，滑块上端与活动端子的下端相连接，滑块与外部机械装置相连，直线导轨上的滑块随着外部机械装置的移动而移动,从而带动活动端子随着直线导轨上的滑块移动而移动；

所述硬件电路系统包括电源模块、控制模块、功率放大与信号处理模块三部分，电源模块为控制模块和功率放大与信号处理模块供电，功率放大与信号处理模块包括功率放大电路和信号处理电路两部分；控制模块一方面与功率放大与信号处理模块中的功率放大电路的输入端相连，另一方面与功率放大与信号处理模块中的信号处理电路的输出端相连；控制模块用于生成驱动电压脉冲、处理计时数据并显示位移及采集外界温度，并经过控制模块的单片机分析和比较后，对波导丝的参数进行温度补偿；功率放大电路用于对控制模块生成的驱动电压脉冲进行功率放大；信号处理电路用于对检测装置检测的弹性波信号进行滤波、放大、比较处理，包括差分放大电路、比较电路和计时电路；

所述波导丝的左端依次穿过位移计端部的螺纹孔、检测装置中心、前阻尼装置的中心和固定装置，波导丝的最左端与硬件电路系统的功率放大电路的输出端相连，在固定装置与波导丝连接处用螺栓进行固定；位于螺纹孔右侧的波导丝外部套有两端开口的塑料套管，塑料套管末端的波导丝穿过后阻尼装置的中心与返回导线相连接，波导丝通过返回导线穿过位移计端部的螺纹孔直接与硬件电路系统的功率放大与信号处理模块的功率放大电路的输出端连接；套有塑料套管的波导丝装于测量杆内，且后阻尼装置和返回导线均位于塑料套管的外部且在测量杆内部；驱动电压脉冲信号通过功率放大电路的输出端加在波导丝的两端；

所述检测装置包括第一线圈、第二线圈、线圈骨架和公共端；第一线圈和第二线圈按照相同的绕制方向绕制在线圈骨架上，线圈骨架为空心柱体；第一线圈的末端和第二线圈的首端相连作为公共端，此公共端再与信号处理电路的差分放大电路输入端的模拟地端相连，第一线圈的首端为第一信号采集端，第二线圈的末端为第二信号采集端；第一信号采集端和第二信号采集端分别与硬件电路系统中的功率放大与信号处理模块中的信号处理电路的输入端相连接；

所述活动端子内部的磁铁采用“halbach”磁铁阵列，该磁铁阵列由三个圆环磁铁组成，三个圆环磁铁的结构大小相同，其中两个磁铁的充磁方向为径向充磁，另外一个磁铁的充磁方向为轴向充磁；轴向充磁的磁铁放在中间，径向充磁的磁铁放在轴向充磁的磁铁的两边，且两个径向充磁的磁铁中心处的磁感线方向与轴向充磁的磁铁的磁感线方向相同。

2.根据权利要求1所述的磁致伸缩微位移计，其特征在于所述的波导丝为Fe-Ga合金。

3.根据权利要求2所述的磁致伸缩微位移计，其特征在于所述Fe-Ga合金中镓元素占合金总质量的17％，铁元素为83％。

4.根据权利要求1所述的磁致伸缩微位移计，其特征在于所述活动端子设有圆筒形活动端子外壳，三个圆环磁铁放入活动端子外壳中，活动端子外壳的下端固定在直线导轨的滑块上。

5.根据权利要求1-4任一所述的磁致伸缩微位移计，其特征在于所述位移计端部为正方体空腔结构。