[发明专利]一种LVDT次级线圈设计方法及应用该方法的间绕工艺

说明书

技术领域

本发明涉及位移传感器技术领域，具体涉及一种LVDT次级线圈设计方法及应用该方法的间绕工艺。

背景技术

现有的间绕式LVDT无法达到优异的行程与长度比，在达到同样测量范围时传感器的长度过长，无法满足航空航天等行业严苛安装尺寸要求。国内外企业产品最大的行程与长度比是53％；现有的间绕式LVDT产品精度一般在0.25％/F·S，对于要求更高的应用场合无法满足；现有的间绕式LVDT产品总体一致性小于5％/F·S。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的不足，本发明提出一种LVDT次级线圈设计方法及应用该方法的间绕工艺。

一种LVDT次级线圈设计方法，所述方法步骤如下：

步骤一：由次级线圈的设计理论，即当铁芯在线圈内移动时是常数，若要使V₂正比于Z，则要使下式成立：

-A_l(∫n_2adZ-∫n_2bdZ)＝K₁Z (1)；

若令：

n_2a＝CZ，n_2b＝-CZ (2)；

则在铁芯长为l_c所对应的区域内积分：

将上式代入式(2)中得：

K₁＝-2Cl_cA₁

则V₂＝K₁Z；

K₁为传感器灵敏度系数：

由式(2)得出结论：传感器次级线圈的密度n₂与位移Z成正比；

还包括以下步骤：

步骤二：次级线圈每一组总匝数N₂：

由式(2)量纲可知，n₂为匝/mm，Z为mm，所以C量纲为匝/mm²，设C＝2匝/mm²，则N₂＝(l₂/mm)²匝数，将次级线圈沿轴线分成m等分，m取得越大，n₂越接近理想值，当m→∞时，从理论上说n₂＝CZ对于每个点都成立，但m不可能取得过大，否则绕线工艺无法实现，m太小误差大影响线性度，若以a mm长为一个台阶，则l₂mm长线圈可以分成m＝l₂/a个台阶，设第一个台阶线圈匝数为S₁匝：

所以：

C＝2S₁/a²(5)；

步骤三：

第k个台阶匝数为：

将k＝1，2，3，………，m-1分别代入式(6)中：

k＝1时，2k-1＝1，S_k＝S₁；

k＝2时，2k-1＝3，S_k＝3S₁；

k＝3时，2k-1＝5，S_k＝5S₁；

k＝4时，2k-1＝7，S_k＝7S₁；

k＝5时，2k-1＝9，S_k＝9S₁；

k＝6时，2k-1＝11，S_k＝11S₁；

………

k＝m-1时，2k-1＝2m-1，S_k＝(2m-1)S₁；

步骤四：得出结论：

即每个台阶的匝数S_k：S₁，3S₁，5S₁，7S₁，9S₁，11S₁……(2m-1)S₁，次级线圈由m个台阶组成，每个台阶匝数呈等差级数，首项为S₁公差d为2S₁即斜率的项数为m，S₁决定次级电压大小，公差d决定灵敏度大小，等差级数之和为：

一种应用所述的LVDT次级线圈设计方法的间绕工艺，所述间绕工艺步骤如下：