CN1624825A - 差动弹簧电感线圈及其构成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种差动弹簧电感线圈及其构成方法，其特点在于，由两根包含介质线圈心子的弹簧电感线圈(1)、(2)，线圈固定座，感受被测物理量的活动体构成，两弹簧电感线圈的一端，固定在线圈固定座上，另一端固定在活动体上，在被测物理量作用时，一根弹簧电感线圈的长度伸长，电感量减小，另一根弹簧电感线圈的长度缩短，电感量增大。本发明用于制造差动弹簧电感传感器。
Description
本发明涉及一种弹簧传感器的弹簧电感线圈，特别是一种差动弹簧电感线圈。本发明还涉及一种构成差动弹簧电感线圈的方法。
现有公知技术电感式位移传感器，如差动电感式位移传感器，差动变压器位移传感器，其结构除有复杂的线圈外，还有铁芯、活动衔铁两部分，使传感器的质量大，结构复杂，制造成本高，使用环境、使用状态均受到限制。由于活动衔铁质量大，使传感器不适宜于动态测量。因此，如何降低此类传感器的体积和重量，降低生产成本，克服由于铁芯和活动衔铁笨重使之不能用于动态测量等缺点，具有积极的实用价值。
本申请人在实用新型专利“一种弹簧传感器”(专利号：ZL00251500.8)和发明专利“一种弹簧敏感元件的转换方法”(专利号：ZL00106632.3)中发明的弹簧传感器及其制造方法，是基于无限长园筒电感线圈电感量与其长度成反比的理论结论，但在实际应用中，线圈不可能是无限长的，因此上述弹簧传感器只能是在弹簧线圈长度变化量的一个有限的范围内，输出特性是线性的，这是它的一个缺点。它的另一个缺点还在于传感器由于是采用单根弹簧线圈，对外界如温度的变化、电源频率变化等的抗干扰能力也不如差动式的强。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种差动弹簧电感线圈。该线圈由兼有机械和电子元件的双重属性的弹簧电感线圈构成，结构简单，成本低，调节电感的方式适用于多种被测物理量的测量；由它构成的差动弹簧传感器线性度好，抗干扰能力强，能实现动态测量。本发明的目的还要提供一种构成差动弹簧电感线圈的方法。
本发明差动弹簧电感线圈其特点在于由两根包含相同介质线圈心子的弹簧电感线圈(1)、(2)，线圈固定座，活动体构成，两弹簧电感线圈的一端穿过绝缘导管分别固定在线圈固定座上，另一端穿过绝缘导管分别固定在活动体上，该活动体为被测物理量的作用受力物体，两弹簧电感线圈的4个端点为外电路的连接端；在被测物理量作用下，活动体带动一根弹簧电感线圈的长度伸长，另一根弹簧电感线圈的长度缩短。
为实现上述目的，两弹簧电感线圈(1)、(2)为几何形状，尺寸大小，机械、电气参数、介质线圈心子相同的两根弹簧电感线圈。
作为本发明的改进，，两弹簧电感线圈(1)、(2)的中心轴延长线相重合，介质线圈心子为空气介质线圈心子，两弹簧电感线圈(1)、(2)的一端(3)、(4)固定在绝缘的所述线圈固定座园筒(11)的上下底(5)、(6)上，另一端(7)、(8)固定在园筒(11)内所述活动体绝缘测量杆(9)的中心园盘(10)上，绝缘测量杆(9)处于两弹簧电感线圈(1)、(2)的中心轴线位置上。
作为本发明进一步的改进，两弹簧电感线圈(1)、(2)的中心轴线为轴对称园弧形状，置于绝缘的所述线圈固定座(14)的对称园弧槽内，介质线圈心子为空气介质线圈心子；两弹簧电感线圈(1)、(2)的一端(3)、(4)固定在线圈固定座(14)的对称园弧槽的(15)(16)上，另一端(7)、(8)固定在相嵌于园形线圈固定座(14)上的绝缘的所述活动体可转动同心园盘(17)的凸轮(18)上。
作为本发明另一种改进，两弹簧电感线圈(1)、(2)的中心轴线平行，介质线圈心子为空气介质线圈心子，两弹簧电感线圈(1)、(2)的一端(3)、(4)固定在绝缘的所述线圈固定座(19)上，另一端(7)、(8)分别通过连线(22)、(23)相连，连线置于绝缘的所述活动体可转动园盘(24)周边凹槽内，连线的中点固定在园盘(24)周边最上端凹槽(25)处。
本发明的构成差动弹簧电感线圈的方法，其特点在于以下步骤：先将两根包含相同介质线圈心子的弹簧电感线圈(1)、(2)的一端分别固定在线圈固定座上，另一端分别固定在活动体上，把两弹簧电感线圈的4个端点接入电路，将该活动体作为被测物理量作用受力物体；在被测物理量作用下活动体带动两根弹簧电感线圈，使一根弹簧电感线圈的长度伸长，电感量减小，另一根弹簧电感线圈的长度缩短，电感量增大。
本发明差动弹簧电感线圈，省去了现有差动电感传感器中笨重复杂的带铁芯的线圈和活动衔铁，降低了成本，减少了体积，减轻了重量，用拉伸和缩短弹簧电感线圈长度的方式调节电感，可靠性高，能实现动态测量。用差动弹簧电感线圈构成的差动弹簧传感器，可消除单弹簧线圈传感器的非线性误差，提高弹簧传感器的精度和其抗干扰的能力。由于弹簧电感线圈兼有的机械和电子元件的双重属性，这种差动弹簧电感线圈构成的差动弹簧电感传感器比现有的差动电感传感器测量的物理量更多，应用更广
本发明有如下附图：
图1为本发明实施例1两线圈中心轴线延长线重合方式主视图。
图2为本发明实施例1两线圈中心轴线延长线重合方式电原理图。
图3为本发明实施例2两线圈中心轴线为轴对称园弧形方式主视图。
图4为图3所示，两线圈中心轴线为轴对称园弧形方式A-A线剖视图之一。
图5为图3所示，两线圈中心轴线为轴对称园弧形方式A-A线剖视图之二。
图6为本发明两线圈中心轴线平行方式图。
下面参照附图1、2说明本发明实施例1的实施方案。
几何形状，尺寸大小，机械、电气参数相同的两根空心弹簧电感线圈(1)、(2)的一端(3)、(4)分别固定在线圈固定座绝缘筒(11)的上下底(5)、(6)上，两线圈另一端(7)、(8)固定在线圈固定座绝缘筒(11)内活动体绝缘测量杆(9)的中心园盘(10)上；绝缘测量杆(9)处于两弹簧电感线圈(1)、(2)的中心轴线位置上，分别通过(12)(13)中心定位孔进行定位。如图1所示。两弹簧电感线圈(1)、(2)的四个端点(3)(7)(4)(8)用导线引出，与电阻R1、R2接成差动交流电桥：线圈(1)的一端(7)和线圈(2)的一端(8)的连接点与电阻R1与电阻R2的连接点为电桥的输入端，接交流电压Ui；线圈(1)的另一端(3)与电阻R1的连接点和线圈(2)的另一端(4)与电阻R2的连接点为电桥的输出端，输出电压为Uo，如图2所示。
在未加被测物理量的起始位置时，绝缘测量杆(9)的中心园盘(10)处于中间位置，两弹簧线圈(1)、(2)长度相同，电感量相同，电桥处于平衡状态，电桥输出电压为0；当绝缘测量杆(9)在被测物理量的作用下向上移动时，弹簧线圈(1)长度缩短，电感量增大，弹簧线圈(2)长度伸长，电感量减小，电桥失去平衡，输出端即有差动输出电压Uo，反之当绝缘测量杆(9)在被测物理量的作用下向下移动时，两弹簧线圈的长度和电感量的变化刚好相反。输出的电压幅值与位移量大小成比例，其相位则与测量杆(9)移动的方向有关，通过测量出输出电压Uo的大小和相位，就能测出位移的大小和方向。这种差动弹簧电感线圈可广泛应用于制造线位移、压力、振动、加速度等传感器。
下面参照附图3、4、5、简单描述本发明实施例2的实施方案。
几何形状，尺寸大小，机械、电气参数相同的两根空心弹簧电感线圈(1)、(2)，置于园形的线圈固定座(14)的对称园弧槽内；两弹簧电感线圈(1)、(2)的一端(3)、(4)分别固定在线圈固定座(14)的对称园弧槽的静止固定端(15)(16)上，两线圈另一端(7)、(8)固定在相嵌于线圈固定座(14)上的活动体可转动同心园盘(17)的凸轮(18)上。当园盘(17)在被测物理量的作用下逆时针方向旋转时，弹簧线圈(1)长度缩短，电感量增大，弹簧线圈(2)长度伸长，电感量减小，反之当园盘(17)在被测物理量的作用下顺时针方向旋转时，两弹簧线圈的长度和电感量的变化刚好相反。这种电感量的变化可通过前述实施例1的电桥或别的测量电路转换为电压或数字量输出，本实施例可广泛应用于角位移(角度)传感器的制造，例如可将这种传感器装在汽车方向盘内，实现汽车行驶方向的无级连续采样。
现结合图6对本发明两线圈中心轴线平行方式进行简单描述。
本方式的工作原理和分析方法同实施例2相同，区别仅在于弹簧工作时的形状，本实施例两线圈中心轴线平行，而实施例2两线圈中心轴线为轴对称园弧形。本方式制造的传感器适宜于船舶驾驶方向舵作行驶方向的无级连续采样。
本发明不局限于以上实施方式，凡在被测物理量作用下两根弹簧电感线圈的长度和电感量成差动变化的弹簧电感线圈均属本发明的范围。
Claims (6)
1、差动弹簧电感线圈，其特征在于：由两根包含相同介质线圈心子的弹簧电感线圈(1)、(2)，线圈固定座，活动体构成，两弹簧电感线圈的一端穿过绝缘导管分别固定在线圈固定座上，另一端穿过绝缘导管分别固定在活动体上，该活动体为被测物理量的作用受力物体，两弹簧电感线圈的4个端点为外电路的连接端；在被测物理量作用下，活动体带动一根弹簧电感线圈的长度伸长，另一根弹簧电感线圈的长度缩短。
2、按照权利要求1所述的差动弹簧电感线圈，其特征在于两弹簧电感线圈(1)、(2)为几何形状，尺寸大小，机械、电气参数、介质线圈心子相同的两根弹簧电感线圈。
3、按照权利要求1或2所述的差动弹簧电感线圈，其特征在于两弹簧电感线圈(1)、(2)的中心轴延长线相重合，介质线圈心子为空气介质线圈心子，两弹簧电感线圈(1)、(2)的一端(3)、(4)固定在绝缘的所述线圈固定座园筒(11)的上下底(5)、(6)上，另一端(7)、(8)固定在园筒(11)内所述活动体绝缘测量杆(9)的中心园盘(10)上，绝缘测量杆(9)处于两弹簧电感线圈(1)、(2)的中心轴线位置上。
4、按照权利要求1或2所述的差动弹簧电感线圈，其特征在于两弹簧电感线圈(1)、(2)的中心轴线为轴对称园弧形状，置于绝缘的所述线圈固定座(14)的对称园弧槽内，介质线圈心子为空气介质线圈心子；两弹簧电感线圈(1)、(2)的一端(3)、(4)固定在线圈固定座(14)的对称园弧槽的(15)(16)上，另一端(7)、(8)固定在相嵌于园形线圈固定座(14)上的绝缘的所述活动体可转动同心园盘(17)的凸轮(18)上。
5、按照权利要求1或2所述的差动弹簧电感线圈，其特征在于两弹簧电感线圈(1)、(2)的中心轴线平行，介质线圈心子为空气介质线圈心子，两弹簧电感线圈(1)、(2)的一端(3)、(4)固定在绝缘的所述线圈固定座(19)上，另一端(7)、(8)分别通过连线(22)、(23)相连，连线置于绝缘的所述活动体可转动园盘(24)周边凹槽内，连线的中点固定在园盘(24)周边最上端凹槽(25)处。
6、构成差动弹簧电感线圈的方法，其特征在于以下步骤：先将两根包含相同介质线圈心子的弹簧电感线圈(1)、(2)的一端分别固定在线圈固定座上，另一端分别固定在活动体上，把两弹簧电感线圈的4个端点接入电路，将该活动体作为被测物理量作用受力物体；在被测物理量作用下活动体带动两根弹簧电感线圈，使一根弹簧电感线圈的长度伸长，电感量减小，另一根弹簧电感线圈的长度缩短，电感量增大。
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