CN106595459B - 双余度隔离组合靶标 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种双余度隔离组合靶标，旨在提供一种用于双余度的电感传感器的靶标，使电感式双通道传感器两通道互不干扰，各通道正常工作。本发明通过下述技术方案予以实现：在双通道隔离组合靶标中，长方块形的非磁性体靶座（1）上面制有三条通槽，其中，左右两个通槽是固定高导磁率的第一导磁靶块（2）和第二导磁靶块（4）的T形通槽，两个置于非磁性体靶座T形通槽中的高导磁靶块被一个高磁阻隔离带（3）对称隔离，并固定于磁阻隔离带（3）两边的T形槽内，导磁靶块和磁阻隔离带形成了两种状态磁力线分布的双余度刚性靶标磁隔离组合体，两路磁力线分别通过第一导磁靶块和第二导磁靶块形成闭合磁路，接近传感器通过与靶标间位置变化导致电感量变化，从而能感受位移变化量并将其转换成可用输出的电感信号。

Description

双余度隔离组合靶标

技术领域

本发明是关于主要用于双通道电感式接近传感器测定活动对象的标的。

背景技术

随着科学技术的发展与进步,各种接近传感器(也含接近开关)的应用日益广泛,其主要功能是完成对位置量的检测,并将其转换成开关量输出,从而实现对负载的控制或信号转换与传递。电感式传感器为信号发生器，电感式接近传感器因抗干扰能力强,重复定位精度高,可靠性好,寿命长等突出优点在民用领域应用最广泛。它被用于在加工机械，机器人，生产线以及传送带系统中检测和功能相关的动作,并将检测结果转换成电信号。电感式接近传感器是应用磁场变化实现对位置量变化的检测,并将其转换成电感量输出。它是以非接触的方式工作的。当有磁性物质接近规定的感应距离时，传感器会发出一个规定的电感量信号，例如5mH。没有机械力作用于控制部件或被感测部件，不靠机械方式驱动触片，如果需将连续电感量切换为离散量（开关量），它由电子元件来完成，因此不需要有机械限位开关常用的滚轮、柱轴或肘杆等。在某些领域，需要高可靠性工作，即在某个信号发生故障后，仍有一个信号正常工作，保证任务的继续完成，双余度电感式接近传感器便应运而生。所谓双余度电感式接近传感器又称为双通道电感式接近传感器，它由两个主要功能独立的电感式接近传感器构成。双通道电感式接近传感器的制作已实现。众所周知，电感传感器需要靶标作为被测对象，才能实现对被测物的测量，即将靶标“贴”于被测物上，形成刚性体，通过对靶标的测量实现对被测体的测量。但双余度电感式传感器用单通道的靶标或单一磁质物质作靶标等，不仅实现不了在规定的距离输出规定的电感量信号，还将引起两单一传感器输出发生振荡。那是因为靶标是传感器外磁路的一部分（传感器、工作气隙和靶标共同构成电感电路的完整磁路），它直接影响到磁路磁感应强度的变化。如果双通道电感式接近传感器试图采用图3所示的整体的单块靶标6，则此法不行。试验表明，当采用整体单一靶标时，传感器输出的两路电感不仅发生振荡，且输出电感值小，检测距离也小。原因是，双通道传感器内两个相互磁屏蔽的独立磁路路径，在空间上同时寻找着封口磁路，单一靶标与双通道内的传感器形成两个闭合磁路，但这两个磁路在靶标段为共用，因此造成互相影响：即磁力线A所经路径为主磁路，磁力线B为各主磁路的分磁路，A、B磁路之差在于多了和少了靶标中间一段软磁材料共用磁路，形成了“多了或少了”这段磁阻，虽此磁阻较小，但正因为其小，磁阻变化引起的磁感应变化才大，干扰相邻传感器的主磁路A才明显，使其不能正常工作。为此采用高磁阻带将两磁路隔离，形成各自磁路。虽各自有漏磁，但影响已极小，本发明漏磁影响约十万分之三左右（5mH为基数），早已进入忽略范围。

发明内容

为了减少各自磁路的被干扰，对外磁路应尽可能的隔离问题，本发明的任务是提供一种既抗机械振动性好、抗机械冲击性强、寿命长，可靠性高的双余度隔离组合靶标，又能与双通道接近传感器内的两个独立传感器形成两个相互干扰小的独立磁路，各自对相应的传感器进行输出特性测试的靶标。

本发明的目的可以通过以下措施来达到。一种双余度隔离组合靶标，包括：一个长方形块状的金属的非磁性体靶座1和置于非磁性体靶座1通槽中的高导磁靶块2、4，其特征在于：在双通道隔离组合靶标中，长方块形的非磁性体靶座1上面制有三条通槽，其中，左右两个通槽是固定高导磁率的第一导磁靶块2和第二导磁靶块4的T形通槽，两个置于非磁性体靶座1T形通槽中的高导磁靶块2、4被一个高磁阻隔离带3对称隔离，并固定于磁阻隔离带3两边的T形槽内，导磁靶块2、4和磁阻隔离带3形成了两种状态磁力线分布的双余度刚性靶标磁隔离组合体，两路磁力线A分别通过第一导磁靶块2和第二导磁靶块4形成闭合磁路，接近传感器通过与靶标间位置变化导致电感量变化，从而能感受位移变化量并将其转换成可用的电感输出信号。

本发明相比于现有技术具有如下效果。

双通道各自输出互不干扰、稳定性高的电感信号。本发明采用一个长方形块状的金属的非磁性体靶座（1）和置于该座两端T通槽中镶嵌的导磁靶块(2)和（4），以及该座中间通槽由空气形成的、起隔离作用的隔离带（3），构成双余度靶标磁隔离组合体。它具有既抗机械振动性好、抗机械冲击性强，寿命长，又专具能分清两条磁通道的特点。隔离带是空气，空气的磁阻大，对传感器的正常输出无影响。

本发明双余度靶标磁隔离组合体与单块整体靶标相比，双余度靶标磁隔离组合体能使双通道传感器正常工作，而单块式会使传感器输出振荡，不稳定；其次，因其组合体式双余度靶标磁隔离组合体磁路清晰，电感输出灵敏度高，测试距离相应大，而单块整体靶标灵敏度低，测试距离小。由于传感器和靶标没有机械接触，传感器没有受到机械压力，可靠性高，使用寿命长。同时，接近传感器和磁隔离组合靶标体积小，重量轻两套单通道传感器含靶标、插头、夹线尾附件等，共总240g，而双通道共总200g，密封性好，可在多种恶劣及复杂环境下应用。

附图说明

图1是本发明双余度隔离组合靶标的全剖视示意图。

图2是双余度磁隔离组合靶标和双通道电感式接近传感器配合全剖视图。

图3是试图采用整体式单块靶标的双通道电感式接近传感器的磁路原理示意图。

图4是导磁靶块与靶座焊接示意图。

图中：1非磁性体靶座，2第一导磁靶块，3空气介质磁阻隔离带，4. 第二导磁靶块，5双通道电感式接近传感器，6.整体式单块靶标。

下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

具体实施方式

在图1-图3描述的双余度隔离组合靶标实施例中，它有一个上面制有三条插块状通槽的长方块形金属的非磁性体靶座（1），左右两个通槽是固定高导磁率的第一导磁靶块（2）和第二导磁靶块（4）的T形通槽。在双余度隔离组合靶标中，两个置于非磁性体靶座两端T形通槽中的导磁靶块（2）、（4）被一个磁阻隔离带（3）对称隔离。第一导磁靶块（2）和第二导磁靶块（4）插入非磁性体靶座（1）左右两个通槽中之前，T形通槽棱线及其附近涂DG-4胶，靶块插入靶座后，对好位置，在两端头的非磁性体靶座与靶块结合缝线处进行激光点焊（见图4）。隔离带（3）采用空气介质，它的磁阻很大。隔离带宽度由制作非磁性体靶座时机械加工保证。靶标厚度大于图2所示T形的通槽深度0.2mm。为使其非磁性体靶座（1）不具有磁性，非磁性体靶座（1）在完成机械加工后，必须进行真空固溶热处理；第一导磁靶块（2）和第二导磁靶块（4），在完成机械加工后，也需进行真空固溶热处理，使其增加导磁性。所述的长方块无磁性金属靶座(1)，它由316L材料做成，且是通过真空固溶处理的。

靶块由15-5PH材料做成，最后进行真空固溶处理。两靶块的放置分开一段距离D，该距离D与电感式双通道接近传感器中两个单个传感器的距离相似。靶块宽度D1、D2与双通道（5）中单一传感器宽度相同，长度与C相同。所述的隔离物是磁阻大的空气介质形成的磁隔离带，磁隔离带的距离和位置由设计和试验确定的，体现在非磁性体靶座（1）的构型上。

靶座顶面高度H与靶标块工作表面E距离为C1，C1大于0.2mm。靶标座宽度C和长度L比电感式双通道接近传感器工作面对应位置的尺寸大2mm。

导磁靶块（2）、（4）和磁阻隔离带3形成了两种状态磁力线分布的双余度刚性靶标磁隔离组合体，两路磁力线A分别通过第一导磁靶块（2）和第二导磁靶块（4）形成两个闭合磁路。双余度接近传感器（5）通过与双余度隔离组合靶标间位置变化，导致感应电感量变化，从而能感受位移变化量并将其转换成两个可用于输出的独立电感量信号。

本发明依据的原理是：根据双通道电感式接近传感器原理，双通道电感式接近传感器（5）的感应线圈各自独立地加上交变电压信号后，交变电流流过各自两组独立线圈，在周围产生磁场。线圈被屏蔽后，在两组线圈周围分别形成两个独立交变磁场,当作为被测物体的靶标的磁性物质接近线圈时, 传感器的振荡感应头产生的电磁场加强, 当由磁性物质制成的靶标向感应头靠近至电磁场作用范围内时，磁力线按磁阻小的路径闭合原则，分别形成两个最佳的封闭磁路环：第一磁路沿第一导磁靶块（2）→工作气隙→传感器甲通道的芯体→工作气隙→第一导磁靶块（2）；第二磁路沿第二导磁靶块（4）→工作气隙→传感器乙通道的芯体→工作气隙→第二导磁靶块（4）。实现了两条独自测量的条件。

Claims (7)

1.一种双余度隔离组合靶标，包括：一个长方形块状的金属的非磁性体靶座（1）和置于非磁性体靶座（1）通槽中的第一导磁靶块（2）、第二导磁靶块（4），其特征在于：在双通道隔离组合靶标中，长方块形的非磁性体靶座（1）上面制有三条通槽，其中，左右两个通槽是固定高导磁率的第一导磁靶块（2）和第二导磁靶块（4）的T形通槽，两个置于非磁性体靶座（1）T形通槽中的第一导磁靶块（2）、第二导磁靶块（4）被一个采用空气介质的高磁阻隔离带（3）对称隔离，并固定于磁阻隔离带（3）两边的T形槽内，并且靶座顶面高度H与靶标块工作表面E之间的距离为C1，C1大于0.2mm，靶标座宽度C和长度L比电感式双通道接近传感器工作面对应位置的尺寸大2mm；第一导磁靶块（2）、第二导磁靶块（4）和高磁阻隔离带（3）形成了两种状态磁力线分布的双余度刚性靶标磁隔离组合体，两路磁力线A分别通过第一导磁靶块（2）和第二导磁靶块（4）形成闭合磁路，双通道接近传感器（5）的感应线圈各自独立地加上交变电压信号后，交变电流流过各自两组独立线圈，在周围产生磁场，线圈被屏蔽后，在两组线圈周围分别形成两个独立交变磁场,通过与靶标间位置变化导致电感量变化，从而能感受位移变化量并将其转换成两个可用输出的独立电感信号。

2.根据权利要求1所述的双余度隔离组合靶标，其特征在于，所述的长方块无磁性金属靶座(1)，它由316L材料做成，且是通过真空固溶处理的。

3.根据权利要求1所述的双余度隔离组合靶标，其特征在于，靶块由15-5PH做成，且是通过真空固溶处理的。

4.根据权利要求1所述的双余度隔离组合靶标，其特征在于，两靶块的放置分开一段距离D，该距离D与电感式双通道接近传感器中两单个传感器的距离相似。

5.根据权利要求1所述的双余度隔离组合靶标，其特征在于，所述的隔离物是磁阻大的空气介质形成的磁隔离带，磁隔离带的距离和位置由靶座确定。

6.根据权利要求1所述的双余度隔离组合靶标，其特征在于，当作为被测物体的靶标的磁性物质接近双通道电感式接近传感器（5）的线圈时, 传感器的振荡感应头产生的电磁场加强, 当由磁性物质制成的靶标向感应头靠近至电磁场作用范围内时，磁力线按磁阻小的路径闭合原则，分别形成两个最佳的封闭磁路环，第一磁路沿第一导磁靶块（2）→工作气隙→传感器甲通道的芯体→工作气隙→第一导磁靶块（2）；第二磁路沿第二导磁靶块（4）→工作气隙→传感器乙通道的芯体→工作气隙→第二导磁靶块（4），实现了两条独自测量的条件。

7.根据权利要求1所述的双余度隔离组合靶标，其特征在于，靶标宽度D1、D2与单一传感器靶标宽度相同，长度与C相同。