[发明专利]具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机

说明书

本发明提供了一种具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机，包括直线电机外壳、燃烧室、自由活塞、扫气泵以及电涡流传感器；所述自由活塞设置在所述燃烧室和所述扫气泵之间且设置在所述直线电机外壳内，能够在燃烧室与扫气泵之间左右往复运动；所述自由活塞的轴上设置有等周期等间距排列的多个凹槽；所述直线电机外壳内壁面上设置有电涡流传感器，所述电涡流传感器，用于探测所述凹槽移动变化产生的电信号，以实现所述自由活塞的位移检测。本发明采用电涡流传感器进行自由活塞的位移测量，能够大大降低成本。

技术领域

本发明涉及位移传感器技术领域，具体地，涉及一种具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机。

背景技术

自由活塞内燃直线发电机相比于传统的旋转式内燃机缺少了曲柄连杆机构，燃料燃烧产生的高温高压气体推动自由活塞做高频往复运动时，自由活塞的轨迹变得难以确定，而自由活塞内燃直线发电机的喷油点火以及电控系统都是建立在自由活塞轨迹的基础上的，因此实现高精度的自由活塞位移检测尤为重要。

目前应用于高精度位移检测装置的传感器主要有激光传感器、光栅传感器和电涡流传感器等。激光传感器是利用激光技术进行位移测量的传感器，能够精确非接触测量被测物体的位移变化，精度能够达到亚微米级别。光栅传感器是采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器，由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能够提高测量精度，精度能达到微米级别。但激光传感器和光栅传感器价格高昂，不适用于自由活塞内燃直线发电机的位移检测。

电涡流传感器以电磁感应为基础，通过给传感器中的探测线圈施加高频交流电，线圈产生变化的交变磁场，会对附近的金属导体中激发感应电流，感应电流的交变磁场与线圈的交变磁场产生叠加效果，当线圈与导体间的距离发生变化时，线圈中的电感与电阻会发生变化，当线圈的性质确定时，可以通过线圈阻抗的变化计算得到导体的位移变化，达到测量位移的目的。

电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨率地测量被测金属导体探头表面的距离，其特点是长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，常被用于对大型机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测，分析设备的工作状况。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于电涡流传感器的位移检测装置，解决当前自由活塞内燃直线发电机位移检测装置采用高昂的传感器设备来保证精度的问题，在保证精度的同时大大降低了成本。

根据本发明提供的1、一种具有位移检测的自由活塞内燃直线发电机，其特征在于，包括直线电机外壳、燃烧室、自由活塞、扫气泵以及电涡流传感器；

所述自由活塞设置在所述燃烧室和所述扫气泵之间且设置在所述直线电机外壳内，能够在燃烧室与扫气泵之间左右往复运动；

所述自由活塞的轴上设置有等周期等间距排列的多个凹槽；

所述直线电机外壳内壁面上设置有电涡流传感器，所述电涡流传感器，用于探测所述凹槽移动变化产生的电信号，以实现所述自由活塞的位移检测。

优选地，所述自由活塞的轴上刻有多排固定间距的凹槽；

每排凹槽之间具有预设置的位移差。

优选地，所述电涡流传感器的数量为多个；每一电涡流传感器对应一排凹槽，用于探测该排所述凹槽移动变化产生的电信号。

优选地，四个电涡流传感器在垂直于所述发电机轴线的同一平面上，依次相隔90°安装。

优选地，所述电涡流传感器的探头垂直对准自由活塞的轴，且每一个所述电涡流传感器到轴的距离相等。

优选地，所述位移差为四分之一个周期，所述周期为相邻凹槽之间的距离以及一凹槽在轴向的长度。

优选地，所述凹槽的宽度大于所述电涡流传感器的探头直径。