CN104251655A - 工业磁电纳米位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业磁电纳米位移传感器，包括设置在机构本体上通过数据线依次连接的磁场发生模块、前级信号处理及放大电路、信号放大与转换电路和输出信号转换接口，且信号放大与转换电路上还连接一信号处理与程序存储器，所述输出信号转换接口通过电缆与外部电源连接，本发明的工业磁电纳米位移传感器分辨率高，安装使用简单，数字化、智能化、价格低、免维护，适用范围广。

Description

工业磁电纳米位移传感器

 

技术领域

本发明涉及一种位移传感器，特别涉及一种用于工业磁电纳米位移传感器。

背景技术

目前，应用于位移测量的传感器技术主要有两大类，及接触类与非接触类，接触类的主要有电阻式直线位移传感器等，目前主要包括派金属导体类与导电塑料式位移传感器两种。非接触类位移传感器有电容式位移传感器，超声波式位移传感器，激光式位移传感器，涡流式位移传感器，光栅式位移传感器，差动变压器式位移传感器（LVDT），磁尺等

上述的位移传感器具有以下的缺陷和不足：

1、分辨率低：通常码盘的物理分辨率低，目前1um分辨率算是高精度，如果要制造物理高分辨率的光栅，体积大，技术难度高，成本高，对制造装置的技术要求也高，成本高；

2、电路结构复杂：对于信号的识别，前端信号的调整放大，处理电路复杂，增加了的电路的抗电磁干扰的因素，成本高；

3、输出信号的格式有限，通常是增量型的输出信号；

4、机械结构复杂：对于产品的制造使用和维护要求高，成本高；

5、外形体积大，因此导致应用领域有限；

6、使用环境：对于震动和振动环境要求苛刻；

7、对于使用温湿度环境要求有限，对于震动和振动场合，要求比较苛刻；

8、对于超长距离的测量不能达到，目前比较长距离的测量范围是3-5米。

 

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种分辨率高、结构简单、适用范围广的工业磁电纳米位移传感器。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种工业磁电纳米位移传感器，包括设置在机构本体上通过数据线依次连接的磁场发生模块、前级信号处理及放大电路、信号放大与转换电路和输出信号转换接口，且信号放大与转换电路上还连接一信号处理与程序存储器，所述输出信号转换接口通过电缆与外部电源连接，所述磁场发生模块由第一磁场发生元件和第二磁场发生元件组成，所述第二磁场发生元件固定于机构平面上，所述第一磁场发生元件设于机构外的一直线平面上，且第一磁场发生元件沿着直线平面方向相对于第二磁场发生元件做双向移动，第一磁场发生元件和第二磁场发生元件之间设有间隙。

作为本发明的进一步改进，所述第一磁场发生元件和第二磁场发生元件由稀土元素材料制成。

作为本发明的进一步改进，所述输出信号转换接口包括并联设置的同步串行接口、增量电路接口、脉宽调制接口、双向同步串行结构、串行外设接口和数模转换接口。

本发明的有益效果是：本发明的工业磁电纳米位移传感器在国内处于起步研发阶段，但是它可以广泛用于各种自动控制、测量领域，如各种精密触控机床，数字机械制造、电子测量与制造，船舶、纺织、印刷、航空、军工、汽车制造、试验机、电梯、化工、电梯等，是一种应用范围很广的机电装置，相比现有的位移传感器，具有以下的优点：

1、磁电纳米位移传感器分辨率高，可到5纳米(nm)，结构简单，体积小，使用寿命长；

2、抗震防震性能高，使用的温湿度范围宽，防油防水适用于恶劣环境应用；

3、可以采用长线驱动输出信号，可抗干扰，可有多种信号输出，可以选择多种总线式输出信号；

本发明的工业磁电纳米位移传感器安装使用简单，数字化、智能化、价格低、免维护，适用范围广。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中标示：1-机构本体：2-磁场发生模块；3-前级信号处理及放大电路；4-信号放大与转换电路；5-输出信号转换接口；6-信号处理与程序存储器；7-电缆；8-第一磁场发生元件；9-第二磁场发生元件。

 

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

图1示出了本发明一种工业磁电纳米位移传感器的一种实施方式，包括设置在机构本体1上通过数据线依次连接的磁场发生模块2、前级信号处理及放大电路3、信号放大与转换电路4和输出信号转换接口5，且信号放大与转换电路4上还连接一信号处理与程序存储器6，所述输出信号转换接口5通过电缆7与外部电源连接，所述磁场发生模块2由第一磁场发生元件8和第二磁场发生元件9组成，所述第二磁场发生元件9固定于机构本体1的一平面上，所述第一磁场发生元件8设于机构本体1外的一直线平面上，且第一磁场发生元件8沿着直线平面方向相对于第二磁场发生元件9做双向移动，第一磁场发生元件8和第二磁场发生元件9之间设有间隙，所述第一磁场发生元件9和第二磁场发生元件9由稀土元素材料制成，所述输出信号转换接口5包括并联设置的同步串行接口、增量电路接口、脉宽调制接口、双向同步串行结构、串行外设接口和数模转换接口。

该位移传感器工作时，第一磁场发生元件8和第二磁场发生元件9存在一定的间隙，由于第一磁场发生元件8移动，而使得第一磁场发生元件8和第二磁场发生元件9产生相对运动，进而产生电磁感应信号，该电信号在经过前级信号处理及放大电路3和信号放大与转换电路4处理，多级放大插补运算后，经过信号处理与程序存储器6基于程序存储器中的程序内容控制，将直线运动位移转化为相关的电信号，根据系统配置的不同，再经过输出信号转换接口5处理，转换为客户需要的位移电信号，该部分电路根据不同规格位移传感器的技术要求做相应的配置，这样便可以做到纳米级的分辨率。

系统由外部供电，并经过内部的电源稳压处理处理后供系统使用。 

针对不同分辨率的产品，我们编制不同的应用程序，进而实现不同分辨率的程序测量转换控制，进而输出相应规格的信号，最高为纳米级的分辨率。

Claims (3)

1.一种工业磁电纳米位移传感器，包括设置在机构本体(1)上通过数据线依次连接的磁场发生模块(2)、前级信号处理及放大电路(3)、信号放大与转换电路(4)和输出信号转换接口(5)，且信号放大与转换电路(4)上还连接一信号处理与程序存储器(6)，所述输出信号转换接口(5)通过电缆(7)与外部电源连接，其特征在于：所述磁场发生模块(2)由第一磁场发生元件(8)和第二磁场发生元件(9)组成，所述第二磁场发生元件(9)固定于机构本体(1)的一平面上，所述第一磁场发生元件(8)设于机构本体(1)外的一直线平面上，且第一磁场发生元件(8)沿着直线平面方向相对于第二磁场发生元件(9)做相对移动，第一磁场发生元件(8)和第二磁场发生元件(9)之间设有间隙。

2.根据权利要求1所述的工业磁电纳米位移传感器，其特征在于：所述第一磁场发生元件(8)和第二磁场发生元件(9)由稀土元素材料制成。

3.根据权利要求1所述的工业磁电纳米位移传感器，其特征在于：所述输出信号转换接口(5)包括并联设置的同步串行接口、增量电路接口、脉宽调制接口、双向同步串行结构、串行外设接口和数模转换接口。