CN105352422B - 一种用于电液伺服阀的电容位移传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于电液伺服阀的电容位移传感器，可以对阀芯上的阀套的位移进行精密测量，从而可作为电液伺服阀的反馈环节以形成闭环控制，提高伺服控制的整体性能。本发明基于变面积型电容传感器原理，将位移量的变化转换成电容量的变化，再通过信号处理电路将电容量的变化转化为电量输出，从而实现阀套位移的测量。本发明采用圆柱形的传感器结构，以阀套作为传感器的可动极板，以传感器的感应圆环作为固定极板，两个极板之间形成可变参数的电容器，从而实现阀套位移的检测。本发明实现了结构件与传感器的集成设计，体积小、噪声低、性能稳定、使用方便、安全可靠，可以直接应用于现有的电液伺服阀，而无需改变其外形尺寸，也不影响其各项功能。

Description

一种用于电液伺服阀的电容位移传感器
技术领域
本发明是一种用于电液伺服阀的电容位移传感器，是一种基于圆柱形电容器原理的位移测量装置，用于测量电液伺服阀阀套的位移，属于测量技术领域。
背景技术
电液伺服控制系统广泛应用于航空、航天、船舶、车辆等工业领域，极大地提高了这些行业的自动化水平。作为电液伺服系统的核心部件，电液伺服阀主要用于电液伺服系统的位置、速度、加速度和力的控制，既可作为信号转换元件，又可用作功率放大元件。因此，电液伺服阀性能的优劣直接影响到电液伺服系统的控制精度、稳定性和可靠性等。
随着电液伺服、比例控制技术在工业领域的广泛应用，对液压伺服控制系统的控制精度提出了更高的要求。阀用位移传感器成为提升伺服控制精度的主要手段，其作为电液伺服阀的反馈测量元件，通过检测、反馈可动元件的位置实现阀的闭环控制，是实现伺服阀精确控制的重要部分，其性能直接影响伺服阀的整体特性。常用的阀用位移传感器主要有2种：差动变压器式位移传感器和电涡流式位移传感器。差动变压器式位移传感器量程大、重复性好，但是其输出信号存在非线性，体积较大，且频响较低，而且铁芯与阀芯连接，增加了阀的运动质量。电涡流传感器的优点在于频响高、分辨力高，但是，它只在一定范围内呈线性关系，而且对被测材料敏感性强，温度稳定性较差。
目前，应用于电液伺服阀的位移传感器均是针对阀芯移动、阀套固定的伺服阀，主要用于检测阀芯的位移。而对于阀套运动、阀芯固定的电液伺服阀，通常需要对阀套的位置进行测量，以形成闭环控制，闭环控制性能很大程度上取决于阀套位移检测的精度。目前，还没有此类传感器的研制和应用报道。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种用于电液伺服阀的电容位移传感器，其目的是精确测量电液伺服阀中的阀套的位移。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种用于电液伺服阀的电容位移传感器，其特征在于：该传感器包括一个带中心孔(3)的柱状堵头(13),该堵头(13)的前端固接绝缘套筒(1)，在绝缘套筒(1)的内表面嵌有感应金属环(2)，感应金属环(2)通过引线孔(18)固定一根信号引线(4)，信号引线(4)通过柱状堵头(13)的中心孔(3)引出至堵头(13)的后端，堵头(13)的前端插装在电液伺服阀阀体(15)上的安装孔内，使绝缘套筒(1)内表面上的感应金属环(2)套装在电液伺服阀的阀套(16)上，阀套(16)的外表面与感应金属环(2)的内表面之间在径向存在较小间隙，确保阀套(16)可以无摩擦运动，阀套(16)套装在固定的电液伺服阀的阀芯(17)上，并可在阀芯(17)上滑动，堵头(13)的前端的外表面通过密封圈(12)与阀体(15)形成密封；
在堵头(13)的中心孔(3)内安装一个密封接头(5)，信号引线(4)通过密封接头(5)的中心孔向后引出，在密封接头(5)的后部通过密封螺母(6)固定，在密封接头(5)的中心孔内嵌装一个引线套筒(7)，用于引出并密封信号引线(4)，在堵头(13)的后端安装一个金属屏蔽壳(11)，在金属屏蔽壳(11)内安装信号处理电路板(10)，信号引线(4)连接到信号处理电路板(10)上，信号处理电路板(10)通过电路板压盖(9)压紧固定在金属屏蔽壳(11)中，电路板压盖(9)上加工有孔用于引出信号处理电路板(10)的输出引线(8)。
绝缘套筒(1)内表面嵌装的感应金属环(2)与电液伺服阀的阀套(16)为相同的金属材料，以使可动极板和固定极板的电导率、热膨胀系数等相同。
绝缘套筒(1)内表面嵌装的感应金属环(2)的厚度为1～3mm，电液伺服阀的阀套(16)的外表面与感应金属环(2)的内表面之间的间隙为0.1～1mm。
基于可变参数的圆柱形电容器原理，以阀芯(17)上的阀套(16)作为可动极板，以传感器的感应金属环(2)为固定极板；阀套(16)嵌套在固定极板中，被感应金属环(2)覆盖，二者之间形成圆柱形电容器；阀套(16)运动时，阀套(16)与感应金属环(2)之间的覆盖面积将发生变化，导致二者之间的电容量也随之变化，由于覆盖面积与阀套(16)的位移量成正比，而极板间的电容量与覆盖面积成正比，因而电容量的变化与阀套(16)的位移量成正比；通过信号引线(4)将固定极板与信号处理电路板(10)相连，从而将电容量的变化作为信号处理电路板(10)的输入，完成电容量到电量的转化。
本发明实现了结构件与传感器的集成设计，使传感器结构紧凑、体积小、重量轻、应用方便，适用于批量生产。
附图说明
图1为本发明所述传感器的整体结构示意图
图2为本发明所述传感器的感应部分的结构示意图
图3为本发明所述传感器的信号处理电路板的结构示意图
图4为本发明所述传感器与电液伺服阀的连接结构示意图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
参见附图1～4所示，该种用于电液伺服阀的电容位移传感器，其特征在于：该传感器包括一个带中心孔3的柱状堵头13,其材料为黄铜，该堵头13的前端固接绝缘套筒1，绝缘套筒1采用聚四氟乙烯材料制成，在绝缘套筒1的内表面嵌有感应金属环2，感应金属环2的厚度为1～3mm，感应金属环2通过引线孔18固定一根信号引线4，信号引线4通过柱状堵头13的中心孔3引出至堵头13的后端，堵头13的前端插装在电液伺服阀阀体15上的安装孔内，使绝缘套筒1内表面上的感应金属环2套装在电液伺服阀的阀套16上，阀套16也为黄铜制成，阀套16的外表面与感应金属环2的内表面之间存在产生感应电容信号的间隙，该间隙为0.1～1mm，该间隙中充满电液伺服阀内的液压油，液压油作为感应金属环2和阀套16构成的电容极板间的介质，其介电常数将对两者间的电容量大小产生影响，阀套16套装在固定的电液伺服阀的阀芯17上，并可在阀芯17上滑动，堵头13的前端的外表面通过密封圈12与阀体15形成密封；
在堵头13的中心孔3内安装一个密封接头5，信号引线4通过密封接头5的中心孔向后引出，在密封接头5的后部通过密封螺母6固定，在密封接头5的中心孔内嵌装一个引线套筒7用于引出并密封信号引线4，在堵头13的后端安装一个金属屏蔽壳11，其材料为黄铜，在金属屏蔽壳11内安装信号处理电路板10，信号引线4连接到信号处理电路板10上，信号处理电路板10通过电路板压盖9压紧固定，电路板压盖9上加工有孔用于引出信号处理电路板10的输出引线8。
信号处理电路板10的外形为圆形，在边缘部分进行走线开窗14，走线开窗14与地信号相连，从而将整个传感器的金属屏蔽壳11接地，以增强信号屏蔽效果。
信号处理电路板10上主要采用基于差动电容原理的电容-电压转换集成电路芯片CAV444，结合由电阻、电容等电子元器件组成的外围电路，可将输入的电容信号直接转换为电压信号，在传感器的工作过程中，由阀套16运动而产生的电容信号经由信号引线4输入到集成电路芯片CAV444的输入端，由该芯片将其转换为电压信号后通过输出引线8输出到上位机采集系统中。

Claims (3)

1.一种用于电液伺服阀的电容位移传感器，其特征在于：该传感器包括一个带中心孔(3)的柱状堵头(13),该堵头(13)的前端固接绝缘套筒(1)，在绝缘套筒(1)的内表面嵌有感应金属环(2)，感应金属环(2)通过引线孔(18)固定一根信号引线(4)，信号引线(4)通过柱状堵头(13)的中心孔(3)引出至堵头(13)的后端，堵头(13)的前端插装在电液伺服阀阀体(15)上的安装孔内，使绝缘套筒(1)内表面上的感应金属环(2)套装在电液伺服阀的阀套(16)上，阀套(16)的外表面与感应金属环(2)的内表面之间存在产生感应电容信号的间隙，阀套(16)套装在固定的电液伺服阀的阀芯(17)上，并可在阀芯(17)上滑动，堵头(13)的前端的外表面通过密封圈(12)与阀体(15)形成密封；
在堵头(13)的中心孔(3)内安装一个密封接头(5)，信号引线(4)通过密封接头(5)的中心孔向后引出，在密封接头(5)的后部通过密封螺母(6)固定，在密封接头(5)的中心孔内嵌装一个引线套筒(7)用于引出并密封信号引线(4)，在堵头(13)的后端安装一个金属屏蔽壳(11)，在金属屏蔽壳(11)内安装信号处理电路板(10)，信号引线(4)连接到信号处理电路板(10)上，信号处理电路板(10)通过电路板压盖(9)压紧固定，电路板压盖(9)上加工有孔用于引出信号处理电路板(10)的输出引线(8)。
2.根据权利要求1所述的用于电液伺服阀的电容位移传感器，其特征在于：绝缘套筒(1)内表面嵌装的感应金属环(2)与电液伺服阀的阀套(16)为相同的金属材料。
3.根据权利要求1所述的用于电液伺服阀的电容位移传感器，其特征在于：绝缘套筒(1)内表面嵌装的感应金属环(2)的厚度为1～3mm，电液伺服阀的阀套(16)的外表面与感应金属环(2)的内表面之间的间隙为0.1～1mm。
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CN106762161B (zh) * 2016-12-09 2018-05-08 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所 一种具有位移自检测功能的计量活门

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH642432A5 (de) * 1978-05-11 1984-04-13 Rotovolumetric Ag Einrichtung mit einem zylinder, einem in diesem verschiebbaren kolben und einem kapazitiven messwandler.
CN2085440U (zh) * 1991-02-11 1991-09-25 煤炭科学研究总院唐山分院 电控液动执行器
JP2000193408A (ja) * 1998-10-20 2000-07-14 Fuji Oozx Inc エンジンバルブの位置測定装置
DE10021152A1 (de) * 2000-04-29 2001-10-31 Volkswagen Ag Messanordnung zur Bestimmung des Ventilhubs
JP2007524841A (ja) * 2003-07-01 2007-08-30 タイアックス エルエルシー 容量性位置センサー及び感知方法
CN101586966A (zh) * 2008-05-22 2009-11-25 黄石市鑫马电子科技有限公司 非接触角度/位移检测传感器
WO2012090583A1 (ja) * 2010-12-28 2012-07-05 シーケーディ株式会社 静電容量式変位センサ及び静電容量式変位センサを有する比例制御弁
DE112013004893B4 (de) * 2012-10-05 2022-06-15 Ckd Corporation Kapazitiver Wegsensor

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