[发明专利]位移传感器

说明书

本发明提供一种位移传感器，包括：固定模块，在固定模块上设有激励线圈及接收线圈；其中激励线圈用于通过高频周期性交流电压和电流，在固定模块区域内产生交变电磁场；接收线圈设置在激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；移动模块用于影响激激励线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度；处理电路与固定模块连接，处理电路处理从接收线圈上得到的电压信号输出物体位移信号。本发明具有以下优点：提高信号精度，固定模块上的接收线圈具有1个或多个周期性重复的特定几何图形结构特点。接收线圈重复周期越小，在物体位移范围内得到的接收信号数量越多，输出信号的分辨率越高，这样做可以提高编码信号精度，同时加快处理电路计算速度。

技术领域

本发明涉及一种新型的电磁感应式位移传感器,特别涉及但不限于一种用于测量物体位移的电磁感应式位移传感器。

背景技术

位移传感器通过把位移量转换为电量，从而实现对位移量的检测。位移传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是实现测试与自动控制的重要环节。在实际工程应用中，位移传感器有着非常重要的作用。目前市面上为人们所常用的位移传感器主要包括：

绕线电位器式位移传感器

工作方式：绕线电位器由电阻丝绕制在绝缘骨架上，由电刷引出与滑动点电阻对应的输入变化。电刷由待测量位移部分拖动，输出与位移成正比的电阻或电压的变化。

缺陷：存在物理摩擦易损坏、精度低。

电阻应变式位移传感器

工作方式：电阻应变式位移传感器是以弹簧和悬臂梁串联作为弹性元件，在矩形界面悬臂梁根部正反两面贴四片应变片，组成全桥电路，拉伸弹簧一端与测量杆连接，当测量杆随试件产生位移时，带动弹簧使悬臂梁根部发生弯曲，弯曲所产生的应变与测量杆的位移成线性关系。

缺陷：位移测量范围小、精度低。

电容式位移传感器

工作方式：电容式位移传感器是以理想的平板电容为基础，两个平行极板由传感器测头和被测物体表面构成,基于运算放大器测量电路原理,当恒定频率的正弦激励电流通过传感器电容时,传感器上产生的电压幅值与电容极板间隙成比例关系。

缺陷：电容式传感器存在寄生电容和分布电容，导致位移测量范围小、精度低、存在非线性误差。

霍尔式位移传感器

工作方式：霍尔位移传感器主要由两个半环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中心的锗材料半导体霍尔片(敏感元件)装置构成。当霍尔元件通过恒定电流时,在其垂直于磁场和电流的方向上就有霍尔电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时,输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量x。测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。

缺陷：信号随温度变化、位移测量范围小。

LVDT位移传感器

工作方式：LVDT是线性可变差动变压器的缩写，属于直线位移传感器，由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成，当衔铁处于中间位置时，两个次级线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为0；当衔铁在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。

缺陷：结构复杂、成本高、无法测量非线性位移。

以上方案在精度、可靠性、位移测量范围和测量非线性位移等方面均有不同程度的缺陷。因此，市场如今迫切需要一种新的位移传感器，来克服现在方案所存在的缺陷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种解决上述方案在传感器易损坏、信号分辨率、输出形式和安装方式等方面缺陷的位移传感器。