CN104697427A - 一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于精密测量领域，具体涉及一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器。由线圈组(1)、移动磁芯(2)、磁套(3)、非导磁输出杆(4)和位移粗测系统组成。线圈组(1)由多个参数完全一致的漆包线圈组成；位移粗测系统的作用是对移动磁芯(2)的位置进行粗测，作为切换线圈组(1)中相应线圈的依据。位移粗测系统得到移动磁芯(2)所处的大致位置，选择临近的线圈作为主线圈和副线圈，形成一个电感位移传感器。改变主线圈与副线圈的位置，在不同的位置形成差动变压器式电感位移传感器，就可以延长电感位移传感器的测量范围。这种结构即保留电感传感器的高精度优点，也克服了其工作范围较小的缺点。

Description

一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器
技术领域
本发明属于精密测量领域，涉及对精密测量传感器的改进，具体涉及一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器。
背景技术
传统差动变压器式电感位移传感器，以其位移分辨率高、结构简单、工作可靠的特点，在精密测量领域应用广泛。
传统差动变压器式电感位移传感器的结构如图1所示，包括：移动磁芯(2)、磁套(3)、非导磁输出杆(4)、左侧副线圈(7)、主线圈(8)和右侧副线圈(13)。移动磁芯(2)位于左侧副线圈(7)、主线圈(8)和右侧副线圈(13)组成的内腔中。在主线圈(8)中施加正弦激励信号，由于电磁感应现象，在左侧副线圈(7)和右侧副线圈(13)中输出感应电压，且感应电压大小会随移动磁芯(2)的位置而变化，而非导磁输出杆(4)与磁芯(2)固连，由此可以根据左侧副线圈(7)和右侧副线圈(13)的输出电压大小得到非导磁输出杆(4)的位移变化。
传统差动变压器式电感位移传感器是依据电磁感应原理工作的，由于受到导磁材料性能限制，传统差动变压器式电感位移传感器测量范围比较小，最大只有几十毫米，如果工作范围过大，不但传统差动变压器式电感位移传感器体积需要增加，线性度和位移分辨率也均会变差，不再适合高精度测量。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统差动变压器式电感位移传感器量程较小的缺点，扩大其测量范围，同时保留其位移分辨率高的优点，以实现其对大范围位移的高精度测量，提出一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：其包括：线圈组(1)、移动磁芯(2)、磁套(3)、非导磁输出杆(4)和位移粗测系统。
线圈组(1)套在移动磁芯(2)外部；磁套(3)套在线圈组(1)外部；非导磁输出杆(4)与移动磁芯(2)固定连接。 
线圈组(1)由超过4个以上完全相同的线圈组成；移动磁芯(2)和磁套(3)由高导磁软磁性材料制成；非导磁输出杆(4)由非导磁金属材料制成。
所述线圈组(1)既可以将相邻三个线圈的中间一个作为主线圈，两侧线圈分别作为作为左侧副线圈和右侧副线圈，也可以将中间相邻n个线圈串联作为主线圈，将主线圈左侧的相邻n个线圈串联作为左侧副线圈，将主线圈右侧的相邻n个线圈串联作为右侧副线圈，从而构成差动变压器式电感位移传感器。其中，n≥2，且n为正整数。
线圈组(1)中的相邻三组线圈、移动磁芯(2)、磁套(3)、非导磁输出杆(4)组成一个传统差动变压器式电感位移传感器。
位移粗测系统的作用是对移动磁芯(2)的位置进行粗测，作为切换线圈组(1)中相应线圈的依据。
其工作过程为：
步骤1：位移粗测系统粗测移动磁芯(2)的位置，通过移动磁芯(2)的位置确定移动磁芯(2)在线圈组(1)中对应的相邻三组线圈。
步骤2：在步骤1所述相邻三组线圈的中间线圈中通入交流正弦驱动信号，作为所述差动变压器式电感位移传感器的主线圈，而其两侧的线圈作为所述差动变压器式电感位移传感器的左侧副线圈和右侧副线圈，只要移动磁芯(2)的位置在所述相邻三组线圈的工作范围内，左侧副线圈和右侧副线圈输出与移动磁芯(2)位置相关的感应信号。
步骤3：当移动磁芯(2)的位置超出步骤1中所述相邻三组线圈的工作范围时，位移粗测系统重新确定移动磁芯(2)的位置，将移动磁芯(2)对应位置上的当前相邻三个线圈组成新的主线圈、左侧副线圈和右侧副线圈，在新的位置构成一个差动变压器式电感位移传感器，通过这种方式可以延长差动变压器式电感位移传感器的测量范围。
所述位移粗测系统为电磁式测量机构或电阻式测量机构或电阻应变式测量机构或光电式测量机构或组合式测量机构或外部测量机构。
所述位移粗测系统由非导磁输出杆(4)、干簧管组(5)和永久磁铁(6)组 成。干簧管组(5)由与线圈组(1)中线圈数量一致的干簧管组成，相邻2个干簧管的轴心间距离与线圈宽度一致。干簧管组(5)套在非导磁输出杆(4)的外面；永久磁铁(6)固定在非导磁输出杆(4)上。
当非导磁输出杆(4)移动时，永久磁铁(6)对应的干簧管发出感应信号，从而确定移动磁芯(2)在线圈组(1)中对应的相邻三组线圈。
有益效果
本发明提出的由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器与传统差动变压器式电感位移传感器相比较，其的优点在于：通过改变主线圈与副线圈的位置，延长差动变压器式电感位移传感器的测量范围，既保留了传统差动变压器式电感传感器的测量精度高的优点，也克服了其工作范围较小的缺点。
附图说明
图1是已有技术中三个线圈形成一个传统差动变压器式电感位移传感器的组成结构示意图；
其中，2-移动磁芯、3-磁套、4-非导磁输出杆、7-左侧副线圈、8-主线圈、13-右侧副线圈； 
图2是本发明具体实施方式中多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器的组成结构示意图；
其中，1-线圈组、5-干簧管组、6-永久磁铁。
图3为本发明具体实施方式中线圈切换过程示意图；图3(a)为线圈切换前移动磁芯(2)的位置示意图；图3(b)为线圈切换后移动磁芯(2)的位置示意图；
其中，9-第一线圈、10-第二线圈、11-第三线圈、12-第四线圈。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本实施例中的差动变压器式电感位移传感器包括：线圈组1、移动磁芯2、磁套3、非导磁输出杆4和位移粗测系统。
线圈组1套在移动磁芯2外部；磁套3套在线圈组1外部；非导磁输出杆4与移动磁芯2固定连接。 
线圈组1由超过4个以上参数完全一致的漆包线圈组成，线圈间精密结合并相互独立；移动磁芯2和磁套3由高导磁软磁性材料制成；非导磁输出杆4由非导磁金属材料制成。
线圈组1中的相邻三组线圈、移动磁芯2、磁套3、非导磁输出杆4组成一个传统差动变压器式电感位移传感器。
位移粗测系统由非导磁输出杆4、干簧管组5和永久磁铁6组成。干簧管组5由与线圈组1中线圈数量一致的干簧管组成，相邻2个干簧管的轴心间距离与线圈宽度一致。干簧管组5套在非导磁输出杆4的外面，并与线圈组1的一端固定连接。永久磁铁6固定在非导磁输出杆4上。
当非导磁输出杆4移动时，永久磁铁6对应干簧管发出感应信号，从而确定移动磁芯2在线圈组1中对应的相邻三组线圈。
当移动磁芯2运动到当前相邻三组线圈的极限位置时，永久磁铁6对应位置的干簧管正好在永久磁铁6的作用下动作，作为提示控制系统进行线圈切换的标志。
线圈组1由宽度10mm，内径5mm，外径8mm，500匝漆包线圈共10个组成；移动磁芯2采用直径4.5mm，长20mm的铁氧体棒；磁套3采用内径10mm，外径12mm，长100mm的铁氧体管；非导磁输出杆4采用不锈钢杆；干簧管组5采用10个UM2341超小型干簧管组成，间距10mm。永久磁铁6采用钕铁硼永磁材料。
本实施例中的差动变压器式电感位移传感器实现了80mm范围内2微米的测量精度。
差动变压器式电感位移传感器的线圈切换过程如图3所示，移动磁芯2从左向右运动，图3中的第一线圈9、第二线圈10和第三线圈11和第四线圈12为线圈组1中的4个相邻线圈。
差动变压器式电感位移传感器线圈切换过程为：
步骤1：位移粗测系统中的永久磁铁6对应的干簧管发出感应信号，从而确定移动磁芯2在线圈组1中对应的相邻三组线圈分别是第一线圈9、第二线圈10和第三线圈11，如图3(a)所示。
步骤2：在第二线圈10中通入交流正弦驱动信号，作为所述差动变压器式电 感位移传感器的主线圈，而第一线圈9和第三线圈11作为所述差动变压器式电感位移传感器的左侧副线圈和右侧副线圈，只要移动磁芯2的位置在第一线圈9、第二线圈10和第三线圈11的工作范围内，第一线圈9和第三线圈11就能输出与移动磁芯2位置相关的感应信号。
步骤3：当移动磁芯2的位置超出第一线圈9、第二线圈10和第三线圈11的工作范围时，位移粗测系统中的永久磁铁6对应的干簧管发出感应信号，确定移动磁芯2在线圈组1中对应的相邻三组线圈变为第二线圈10、第三线圈11和第四线圈12，第二线圈10、第三线圈11和第四线圈12组成新的主线圈、左侧副线圈和右侧副线圈，在新的位置构成一个差动变压器式电感位移传感器，如图3(b)所示。移动磁芯2的精确位置可以在新组成的差动变压器式电感位移传感器中得到测量。

Claims (8)

1.一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：其包括：线圈组(1)、移动磁芯(2)、磁套(3)、非导磁输出杆(4)和位移粗测系统；
线圈组(1)套在移动磁芯(2)外部；磁套(3)套在线圈组(1)外部；非导磁输出杆(4)与移动磁芯(2)固定连接；
线圈组(1)由超过4个以上完全相同的线圈组成；
线圈组(1)中的相邻三组线圈、移动磁芯(2)、磁套(3)、非导磁输出杆(4)组成一个传统差动变压器式电感位移传感器；
位移粗测系统的作用是对移动磁芯(2)的位置进行粗测，作为切换线圈组(1)中相应线圈的依据。
2.如权利要求1所述的一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：其工作过程为：
步骤1：位移粗测系统粗测移动磁芯(2)的位置，通过移动磁芯(2)的位置确定移动磁芯(2)在线圈组(1)中对应的相邻三组线圈；
步骤2：在步骤1所述相邻三组线圈的中间线圈中通入交流正弦驱动信号，作为所述差动变压器式电感位移传感器的主线圈，而其两侧的线圈作为所述差动变压器式电感位移传感器的左侧副线圈和右侧副线圈，只要移动磁芯(2)的位置在所述相邻三组线圈的工作范围内，左侧副线圈和右侧副线圈输出与移动磁芯(2)位置相关的感应信号；
步骤3：当移动磁芯(2)的位置超出步骤1中所述相邻三组线圈的工作范围时，位移粗测系统重新确定移动磁芯(2)的位置，将移动磁芯(2)对应位置上的当前相邻三个线圈组成新的主线圈、左侧副线圈和右侧副线圈，在新的位置构成一个差动变压器式电感位移传感器，通过这种方式可以延长差动变压器式电感位移传感器的测量范围。
3.如权利要求1或2所述的一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：所述移动磁芯(2)和磁套(3)由高导磁软磁性材料制成。
4.如权利要求1或2所述的一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：所述非导磁输出杆(4)由非导磁金属材料制成。
5.如权利要求1或2所述的一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：所述线圈组(1)既可以将相邻三个线圈的中间一个作为主线圈，两侧线圈分别作为作为左侧副线圈和右侧副线圈，也可以将中间相邻n个线圈串联作为主线圈，将主线圈左侧的相邻n个线圈串联作为左侧副线圈，将主线圈右侧的相邻n个线圈串联作为右侧副线圈，从而构成差动变压器式电感位移传感器；其中，n≥2，且n为正整数。
6.如权利要求1或2所述的一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：所述位移粗测系统为电磁式测量机构或电阻式测量机构或电阻应变式测量机构或光电式测量机构或组合式测量机构或外部测量机构。
7.如权利要求1或2所述的一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：所述位移粗测系统由非导磁输出杆(4)、干簧管组(5)和永久磁铁(6)组成；干簧管组(5)由与线圈组(1)中线圈数量一致的干簧管组成，相邻2个干簧管的轴心间距离与线圈宽度一致；干簧管组(5)套在非导磁输出杆(4)的外面；永久磁铁(6)固定在非导磁输出杆(4)上。
8.如权利要求7所述的一种由多个线圈组成的差动变压器式电感位移传感器，其特征在于：当非导磁输出杆(4)移动时，永久磁铁(6)对应的干簧管发出感应信号，从而确定移动磁芯(2)在线圈组(1)中对应的相邻三组线圈。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106500580A (zh) * 2016-09-26 2017-03-15 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 电涡流位移传感器及其探头和线圈
CN108195365A (zh) * 2017-06-22 2018-06-22 中国航天标准化研究所 一种动力调谐陀螺仪及其角位置传感器
CN108700399A (zh) * 2017-06-30 2018-10-23 深圳市柔宇科技有限公司 一种距离测量装置、距离测量方法以及柔性显示装置
CN109612380A (zh) * 2019-01-28 2019-04-12 江阴信和电力仪表有限公司 一种线圈冗余式电涡流位移传感器
CN112325757A (zh) * 2020-10-28 2021-02-05 东风汽车有限公司 一种差动变压式弹性体传感器
CN112665665A (zh) * 2020-11-27 2021-04-16 北京电子科技职业学院 一种气体流量传感器
CN113703594A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 北京云蝶智学科技有限公司 一种输入装置的控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1301163A (en) * 1970-09-22 1972-12-29 Autologic Ltd Improvements in or relating to distance measuring systems
US3890607A (en) * 1972-01-24 1975-06-17 Merlin Gerin Electromagnetic position indicator
GB2000298B (en) * 1977-06-21 1982-02-03 Merlin Gerin Electromagnetic position indicator
CN85100150A (zh) * 1985-04-01 1986-07-30 刘荣逵 长芯差动变压器
JPH02296108A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Fujitsu Ltd 位置検出装置
CN1090925A (zh) * 1993-10-14 1994-08-17 杭州电子工业学院 差动式位移传感器
CN201218720Y (zh) * 2008-06-19 2009-04-08 哈尔滨市拓滨自动化工程有限公司 组合绕组差动线性位移传感器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1301163A (en) * 1970-09-22 1972-12-29 Autologic Ltd Improvements in or relating to distance measuring systems
US3890607A (en) * 1972-01-24 1975-06-17 Merlin Gerin Electromagnetic position indicator
GB2000298B (en) * 1977-06-21 1982-02-03 Merlin Gerin Electromagnetic position indicator
CN85100150A (zh) * 1985-04-01 1986-07-30 刘荣逵 长芯差动变压器
JPH02296108A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Fujitsu Ltd 位置検出装置
CN1090925A (zh) * 1993-10-14 1994-08-17 杭州电子工业学院 差动式位移传感器
CN201218720Y (zh) * 2008-06-19 2009-04-08 哈尔滨市拓滨自动化工程有限公司 组合绕组差动线性位移传感器

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106500580A (zh) * 2016-09-26 2017-03-15 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 电涡流位移传感器及其探头和线圈
CN108195365A (zh) * 2017-06-22 2018-06-22 中国航天标准化研究所 一种动力调谐陀螺仪及其角位置传感器
CN108195365B (zh) * 2017-06-22 2023-12-08 中国航天标准化研究所 一种动力调谐陀螺仪及其角位置传感器
CN108700399A (zh) * 2017-06-30 2018-10-23 深圳市柔宇科技有限公司 一种距离测量装置、距离测量方法以及柔性显示装置
CN108700399B (zh) * 2017-06-30 2020-10-02 深圳市柔宇科技有限公司 一种距离测量装置、距离测量方法以及柔性显示装置
CN109612380A (zh) * 2019-01-28 2019-04-12 江阴信和电力仪表有限公司 一种线圈冗余式电涡流位移传感器
CN112325757A (zh) * 2020-10-28 2021-02-05 东风汽车有限公司 一种差动变压式弹性体传感器
CN112665665A (zh) * 2020-11-27 2021-04-16 北京电子科技职业学院 一种气体流量传感器
CN113703594A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 北京云蝶智学科技有限公司 一种输入装置的控制方法
CN113703594B (zh) * 2021-08-31 2023-10-03 北京碧云数创科技有限公司 一种输入装置的控制方法

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