[其他]高载频差动电感位移传感器

说明书

本专利系非电量电测技术领域中一种测量位移的传感器。

目前差动电感式位移传感器在国内外应用广泛，它的励磁频率在国内为数千赫，国外最高为20KHZ左右，所有技术资料规定此种传感器的负载阻抗必需大于传感器的输出阻抗10倍以上，以保证它的稳定性。此种传感器的缺点有：1.连接电缆很短，在10米以下，连接电缆大于10米以上时，则传感器的线性变坏，不能达到要求；2.它的结构较复杂，除了磁芯外，有用高导磁材料制成的导筒（或外壳），使磁芯与导筒组成磁回路，否则灵敏度不高，这就增加了生产成本；3.两个电感线圈的层数很多（十多层至几十层）、匝数很多（几百匝到几千匝），用直径较细（φ0.05～φ0.16mm）的漆包线绕成，绕制困难，成本高；4.易受50HZ工频电干扰而影响稳定性。

经查阅专利、技术资料及产品目录，目前国内外尚未见到有本项实用新型技术资料的报导。

本实用新型，是本人申请的发明专利“电感应变片”（申请号：86107872－5）的一种改进，它的优点有：结构简单，节省了高导磁材料制成的套筒，降低了生产成本，零点电压小，线性度高，分辨率高，线性度好，测振频响宽，稳定性好，连接电缆长，抗50HZ工频电干扰等。用于静态及动态精密的及大量程的位移（变形）测量。

本实用新型是应用本人申请的发明专利“电感应变片”（申请号：86107872－5）的原理，经过改进提高而研制成功的，改进后的不同点有：1.电感应变片为薄扁平形状，电感位移传感器为圆筒形状，两者的形状及尺寸不一样；2.本项磁芯为圆柱形紫铜管及铁氧体；3.本项线圈骨架为圆筒形，连杆为圆棒形，连杆一端不固定，是自由悬空状态，能在大位移范围内（如200mm.）移动；4.电感应变片有基片薄膜，而本项位移传感器则没有基片薄膜，结构不一样；5.本项位移传感器电感线圈的铜导线直径更粗，达φ0.71mm.；6.由于本项位移传感器的结构，因此磁芯能在大位移范围内移动，能测量大的位移，而电感应变片则不能做到；7.本项位移传感器外壳可用圆筒形不锈钢制成，能用于机械的大小位移量的检测；8.电感应变片的结构，不能加弹簧，本项位移传感器可加上弹簧，能制成顶针式，象千分表那样使用，而性能优于千分表。从用途上来说，本项位移传感器与电感应变片的应用范围不同，用途不同。

实现本实用新型所提供的差动电感式位移传感器的结构实施例见图1。

1.它由绝缘材料制成的圆筒形线圈骨架（图1－1）、圆柱形螺管电感线圈L₁、L₂（2与3），圆柱形磁芯（4）、由绝缘材料制成的圆柱形连杆（5）、圆筒形外壳（6）构成；磁芯为紫铜管及铁氧体，磁芯嵌入连杆一端的圆孔中，用环氧树脂胶牢，连杆另一端呈自由状态，磁芯及连杆能在线圈骨架圆筒中大范围内自由移动；圆柱形紫铜管磁芯的直径为φ1～φ10mm。，管壁厚度为直径的 1/10 ～ 1/20 ；圆柱形铁氧体磁芯的直径是，当在6mm位移量程范围内时，为φ1～φ4mm，在6～200mm位移量程范围内时，直径为φ5～φ10mm，磁芯的长度为：（0.28～0.75）乘两个电感线圈的总长度；电感（L₁、L₂）线圈均为单层，用粗直径高强度漆包线φ0.12～φ0.71mm紧靠平绕；电感线圈的供电励磁频率为120KHZ～2MHZ。

在测量时，用夹具将传感器外壳固定在支架（基座）上，先使磁芯处于两个电感线圈的中心位置上，使输出读数为零。当被测物产生变形（位移）±ΔS时，磁芯因此偏离中心位置±ΔS，两个电感线圈（L₁、L₂）的电感量亦随着改变±ΔL，L₁增加，则L₂减小；反之，L₁减小则L₂增加。经过电测线路及相敏解调，即可得到电压输出及位移的正负方向，此输出电压在一定范围内与磁芯的位移量成正比例，即将位移的机械量转换为电量。

2.电感线圈L₁、L₂的匝数，在10毫米位移量程范围内分别为15～150匝，在10毫米至200毫米量程范围内分别为150～850匝，量程愈大，匝数愈多。