[发明专利]直线差动变压器式位移传感器动态响应时间测试方法

说明书

本发明涉及响应时间测试，尤其涉及一种直线差动变压器式位移传感器动态响应时间测试方法。其提出了新型响应时间测量方法—励磁线圈瞬时信号激励测试法，从而有效提升了响应时间的测量准确度。包括以下步骤：步骤1、将直线差动变压器式位移传感器的探测拉杆置于满量程位置；步骤2、对所述传感器的初级线圈施加瞬时激励信号；步骤3、同时，用可存储示波器监测传感器从零点到满量程过程中输出信号的变化；步骤4、当输出信号达到满量程信号幅值的时刻，其滞后于瞬时激励信号起始时刻的时间长度，即该位移传感器的响应时间。

技术领域

本发明涉及响应时间测试，尤其涉及一种直线差动变压器式位移传感器动态响应时间测试方法。

背景技术

随着位移传感器应用需求的日益发展，对传感器输出响应时间等动态特性的要求也越来越高；对于直线差动变压器式位移传感器而言，传感器的测量精度、环境适应性等指标直接关系到传感器的工作性能。而直线位移传感器的响应时间，是传感器的信号输出响应位移探测拉杆位移量变化所需要的时间。作为传感器的重要动态特性指标，其实反映传感器与被测位移量变化同步程度最重要的参数之一。需要对其进行准确、有效的测量，以此准确鉴定位移传感器的动态响应能力。

目前在国内外，一直没有关于直线位移传感器动态响应时间的有效测试方法，现有方法包括：(一)自由落体测试法。

把位移传感器的探测拉杆放置于其往复移动的位移传感器腔体内的零点位置，运动趋势朝向地面方向，让探测拉杆呈自由落体方式跌落，与此同时，用可存储示波器记录传感器从零点位置到满量程位置的整个输出过程。根据自由落体运动公式：可以计算得出拉杆移动所需要的时间。其中，S是拉杆移动的位移量，g是重力加速度，g＝9.8m/s²，t是探测拉杆从零点位置下落到满量程位置所需要的时间。例如：某型号位移传感器的量程是20mm,根据自由落体公式S＝20mm,求得t＝63.9ms。可见拉杆在自由落体状态下的移动时间长达63.9ms，足以掩盖传感器的真实响应时间。拉杆自由落体跌落的初速度为0m/s，而移动到满量程位置时的速度也仅为0.63m/s(V_t＝gt)，由此可见，探测拉杆在自由落体条件下的移动速度还是十分有限的，无法充分实现对传感器的动态响应时间的精确测量。因此，在针对传感器响应时间要求比较高(10ms以内)的测试对象，不适宜采用自由落体测试方法。

(二)弹簧加速测试法。

为在测试实验过程中提高传感器探测拉杆的移动速度，在拉杆之上加装轻质刚性弹簧并妥善安装固定，如图1所示。根据弹簧弹力公式：F＝k×x(k为弹簧的弹性系数,x为弹簧的形变量)以及牛顿第二定律公式F＝m×a，可以计算得出位移探测拉杆在弹簧作用下从零点位置到满量程位置的移动时间。

本实验测得弹簧在零位时的弹力为5Kg(49牛顿)，某型号位移拉杆及螺母质量合计为10g,计算得到拉杆的平均运动加速度远远大于自由落体加速度9.8m/s²。进一步计算在弹簧弹力作用下，探测拉杆从零点位置到满量程位置所需的移动时间约为4ms。如图2所示，实验测得某型号位移传感器从零点位置到满量程位置，传感器输出响应时间约为7ms，这其中包括探测拉杆移动所占用的时间。

由此可见，尽管在弹簧作用下，位移探测拉杆的移动速度大大提升，但仍然存在4ms的移动时间，在实际测试位移传感器的响应时间时，应从传感器的输出响应时间中剔除拉杆移动所占用的时间，因此，位移传感器的实际动态响应时间为约为3ms。由于探测拉杆的实际移动时间很难做出十分精确的计算，因此，弹簧加速测试法的测量精度一般只能控制在1.5ms以内，只能用于响应时间不超过5ms的位移传感器动态性能测试。为实现对位移传感器动态响应时间更为准确的测试，需进一步优化实验方案。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种直线差动变压器式位移传感器动态响应时间测试方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤：