CN105783689A - 非接触型磁力压电式位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新型位移传感器装置，命名为非接触型磁力压电式位移传感器，包括永磁体组A、永磁体组B、压电元件。所述永磁体组A固定在一被测量端；所述压电元件固定在另一被测量端；所述永磁体组B固定在压电元件上或通过支架、垫片等方式连接在压电元件上，所述永磁组B受到的排斥力等作用力可以传递到压电元件上；所述永磁体组A和永磁体组B安装时同极相对并保持一定距离。本发明提出的非接触型磁力压电式位移传感器是采用磁体同极排斥和压电元件的压电效应相结合的工作原理。因所述永磁体组A、永磁体组B分别在被测位移的两端，被测位移在某个数值上会导致永磁体组A和永磁体组B处于相应的距离上；从而相应距离产生相应的排斥力，所述永磁体组B受到的排斥力作用于压电元件，所述压电元件输出相应的电压信号。通过距离、排斥力、电压信号之间的定量关系，实现位移信号到电信号的转换。本发明提出的非接触型磁力压电式位移传感器相对于原有悬架动态位移测量及载荷动态监测装置具有非接触、零磨损、精确度高、高频特性好、易维护、寿命长的优点。

Description

非接触型磁力压电式位移传感器

技术领域

本发明涉及一种以电或磁的方法为特征的测量距离的位移传感器尤其涉及一种测量载货汽车悬架动态位移及动态载荷的方法或设备。

背景技术

由于安全意识薄弱以及相关部门监管能力不足，我国交通安全形势日益严峻。中华人民共和国国家统计局数据表明，近几年我国交通事故造成了巨大的人员伤亡和经济损失，超载在交通事故的起因中占有较大比例。超载会导致车辆的制动和操作等安全性能迅速下降，同时会使水泥路面的使用年限大大缩短，并对桥梁安全也构成重大威胁。现在的载货汽车动态载荷测量技术都存在很多问题，主要是通过检测悬架形变量即悬架动态位移来实现得；主要的检测方法有两种分别是拉线位移传感器检测法和贴应变片检测法。拉线位移传感器检测法是将拉线位移传感器的连接螺栓分别连接到车体与车桥上，车辆加载时，由于载荷作用悬架产生压缩位移，传感器拉线的伸缩量也随之发生改变，通过拉线位移传感器采集的车辆悬架位移信号进而推算出载荷；但是拉线位移传感器是接触式传感器存在易磨损、分辨力差、测试结果滞后、高频特性差等缺点导致测量结果精度低，而且拉线脱钩或断线后会迅速卷回导致维修、维护繁琐困难。贴应变片检测法是将应变片安装在汽车钢板弹簧上来检测钢板弹簧表面的应变，间接测得悬架位移进而推算出载荷信息。由于应变片对安装要求过高，而且本身耐震动能力差、容易变形导致贴应变片检测法测量结果也不准确。

发明内容

针对原有载货汽车悬架动态位移检测及动态载荷测量装置存在的易磨损、分辨力差、测试结果滞后、高频特性差、持久度低、维护繁琐困难等问题，本发明提出一种非接触、零磨损、精确度高、高频特性好、易维护、寿命长的新型位移传感器装置，命名为非接触型磁力压电式位移传感器；该传感器可实时、高效获得精确的悬架位移信号进而获得动态载荷。

本发明提出的非接触型磁力压电式位移传感器，包括永磁体组A、永磁体组B、压电元件；所述永磁体组A固定在一被测量端；所述压电元件固定在另一被测量端；所述永磁体组B直接固定在压电元件上或通过支架、垫片等方式连接在压电元件上，所述永磁组B受到的排斥力等作用力可以传递到压电元件上；所述永磁体组A和永磁体组B安装时同极相对并保持一定距离。

所述永磁体组A和永磁体组B为一个某种材料、形状的永磁体，或多个某种材料、形状的永磁体按照某种排列方式组成的永磁体组合。

工作原理：本传感器是采用磁体同极排斥和压电元件的压电效应相结合的工作原理。因所述永磁体组A、永磁体组B分别在被测位移的两端，被测位移在某个数值上会导致永磁体组A和永磁体组B处于相应的距离上；从而在相应的距离上产生相应的排斥力，所述永磁体组B受到的排斥力作用于压电元件，所述压电元件输出相应的电压信号。通过距离、排斥力、电压信号之间的定量关系，实现位移信号到电信号的转换。

附图说明

图1表示按照本发明的非接触型磁力压电式位移传感器的实施例1的机械部分剖面图；

图2表示图1中A-A截面结构示意图；

图3表示图1中的B向视图;

图4表示按照本发明的非接触型磁力压电式位移传感器的实施例2的机械部分剖面图；

图5表示图4中C-C截面结构示意图；

图6表示图4中的D向视图。

具体实施方式

下面将结合本发明两个实施例中的附图，对本发明两个实施例中的技术方案分别进行清楚、完整地描述，显然所描述的两个实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，他人在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1、图2、图3所示该实施例机械结构包括，支架1、上永磁体3、下永磁体4、隔磁垫片5、压电元件6。上永磁体3和下永磁体4均为圆柱状汝铁硼永磁体，压电元件6为圆柱状平膜盒式压电传感器。

上永磁体3粘贴在支架1上，并经支架1用螺栓固定在车架7上。

压电元件6用螺栓固定在车桥8上，隔磁垫片5粘贴在压电元件6上，下永磁体4粘贴在隔磁垫片5上。

上永磁体3和下永磁体4同极轴心相对并间隔一定距离。

支架1分为上下两部分且通过管螺纹9进行连接，以实现上永磁体3和下永磁体4间距离调节；支架1带有可以锁紧支架1上下端的调距螺栓2。

当载货汽车装载后，悬架在不同载荷下有一定压缩位移，使车架7与车桥8处于相应的距离上，导致固定在车架7和车桥8上的上永磁体3和下永磁体4在相应距离产生相应的排斥力；下永磁体4受到的排斥力作用于压电元件6，压电元件6输出相应的电压信号。通过距离、排斥力、电压之间的定量关系，实现位移信号到电信号的转换，进而得到悬架位移信息和载荷信息。

实施例2：

如图4、图5、图6所示该实施例机械结构包括，支架11、左永磁体13、右永磁体14、隔磁垫片15、压电元件16。左永磁体13和右永磁体14均为圆柱状汝铁硼永磁体，压电元件16为圆柱状平膜盒式压电传感器。

左永磁体13粘贴在支架11上，并通过支架11固定在左测量端17上。

压电元件16通过螺栓固定在右测量端18上，隔磁垫片15粘贴在压电元件16上，右永磁体14粘贴在隔磁垫片15上。

左永磁体13和右永磁体14同极轴心相对并间隔一定距离。

支架11分为两部分且通过管螺纹19进行连接，以实现左永磁体13和右永磁体14间的距离调节；支架11带有可以锁紧支架11两部分的调距螺栓12。

左测量端17和右测量端18处于相应的距离上，导致固定在左测量端17和右测量端18上的左永磁体13和右永磁体14在相应距离上产生相应的排斥力；右永磁体14受到的排斥力作用于压电元件16，压电元件16输出相应的电压信号。通过距离、排斥力、电压之间的定量关系，实现位移信号到电信号的转换，进而得到悬架位移信息和载荷信息。

以上所述仅为本发明的部分实施例，这两个实施例只不过是为了说明本发明的举例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.非接触型磁力压电式位移传感器，包括永磁体组A、永磁体组B、压电元件；所述永磁体组A固定在一被测量端；所述压电元件固定在另一被测量端；所述永磁体组B直接固定在压电元件上或通过支架、垫片等方式连接在压电元件上，所述永磁组B受到的排斥力等作用力可以传递到压电元件上；所述永磁体组A和永磁体组B安装时同极相对并保持一定距离。

2.按照权利要求1所述的非接触型磁力压电式位移传感器，其特征在于，所述永磁体组A和永磁体组B为一个某种材料、形状的永磁体。

3.按照权利要求1所述的非接触型磁力压电式位移传感器，其特征在于，所述永磁体组A和永磁体组B为多个某种材料、形状的永磁体按照某种排列方式组成的永磁体组合。

4.按照权利要求1所述的非接触型磁力压电式位移传感器，其特征在于，工作原理是采用磁体同极排斥和压电元件的压电效应相结合的工作原理。