[实用新型]位置标志传感器

说明书

一种位置标志传感器，特别适用于淬火探头位置标志，属于传感器类。

目前国内外沿用的淬火探头位标采用机械装置产生。如国际热处理权威机构英国WOLFSON热处理中心1983年11月23日在热处理技术进展讨论会上发表的“WOLFSON工程组的淬火试验仪器和结果分析”中试验装置在炉子出口处安装了位标起动机械装置，如附图1所示。

其中1为热探测器

2为探头

3为放试验油的容器

4为炉子隔热管

5为热均匀区

6为间隙标记用的机械装置

7为处于淬火介质中的探头

由于机械类开关存在开关响应时间长，而且不够稳定，特别易受周围环境温度、湿度、振动和机械磨损等因素的影响，以及与探头托架的机械联接要求较高的缺点，会影响淬火介质冷却速度的起始重复性，影响测量准确性。

本实用新型的目的正是为了克服上述缺点而采用非接触式电磁转换方式来确定探头位置标志，这种传感器准确性高，重复性好，结构简单易行。

附图1为WOLFSON工程组试验装置简图。

本实用新型的原理方框图如附图2所示：

附图2为位标传感器的原理方框图，其中：

8－稳频晶振产生器    9－鉴频器

10－选频回路    11－检波及稳零放大器

12－探头位标指示器    13－电磁换能电感

本实用新型利用电磁换能原理，当银质探头穿越电磁换能电感（13）时，由于银的相对导磁率逆μr＜1电感量要减小，减小程度与探头穿越线圈的深度成反比。当采用钢质探头时，由于钢的导磁率μr＞1电感量增加。本实用新型正是利用电磁换能电感L（13）与电容器C1（14）构成LC选频回路，在探头未穿越时，LC1选频回路调谐在稳频晶振频率fo附近，当银质探头穿越时，选频回路的谐振曲线会随着探头穿越深度的不断增加而逐渐向频率高端移动。如附图3中由f1－f2－f3移动。对于稳频晶振的输出fo意味着它的输出电压随着探头穿越深度的不断增加而逐渐减小，这就是电磁转换过程。

上述电磁转换是通过选频回路（10）完成的，它是利用选频回路谐振曲线，起到鉴频作用，使频率变化转变为电压变化。

因为探头在空间的每个确定位置都和稳定晶频fo的确定输出电压值相对应，所以鉴频器（9）的输出电压值就是探头空间位置的标志。

鉴频器（9）是由LC1选频回路（10）和检波、稳零放大器（11）组成。LC1选频回路（10）输出的较小电压变化值（压差），经检波稳零放大器（11）放大，以提高位标传感器的灵敏度。

只要选频回路（10）谐振曲线的线性段选得恰当，可以做到传感器的输出电压和探头的空间位置成线性关系。

本实用新型的原理电路图如附图4所示，其中CRY为稳频晶体振荡器（8），它输出频率为fo稳频振荡，经过LC1选频回路后，由C2输出到检波器DR1变成直流信号，经场效应管T2的放大后，输出到探头位标指示器（12）进行指示。

为了直流放大器的稳零，采用恒流源T1作为T2的负载。

本实用新型的一个实施例的元器件如下：

CRY－40MHZ稳频晶振    C1－3－16P空气可变电容

C2－470PF    R1－100MΩ

R2－100Ω    R3－1KΩ

R4－6.4KΩ    D－2AK10

T1、T2－3DJ7G    V－3V表头

L－0.89μH

本实用新型的外形结构图如附图5所示：

其中13是电磁换能电感

15为电路屏蔽盒

16为位标电压输出电缆

12为探头位标指示器

17为5V电源输入

本实用新型的优点和效果：

位标传感器现已用于北京理工大学研制的JGS－860淬火介质冷却速度测试仪中。它给测试仪提供采集探头温度的起动信号。经试验取得了如下效果：

1、机械安装简单，只需将电磁换能电感L（13）安装在炉子出口处（安装也无严格要求），别无其它机械安装要求。

2、灵敏度高（50mv／m.m）响应时间快，所以采集起动的重复性极佳。

3、本实用新型只响应电压差值，所以可消除由于温度、湿度零漂移引起的起动误差，因此位标传感器的稳定性好。

4、位标传感器易与计算机配合，在转换的有效范围内，采集的起动时间可由软件任意选择，而无需更改位标传感器的空间位置。