CN202915880U - 一种非接触式位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种非接触式位移传感器，包括速度传感器、定位所述速度传感器的零点检测电路，还设置有一积分转换电路，所述速度传感器内具有一感应线圈，所述感应线圈感应磁场输出电压信号至所述积分转换电路，所述积分转换电路转化电压信号为位移信号。本实用新型提供的非接触式位移传感器，通过利用电磁感应原理的非接触式测量方式测量位移，使得动端和静端没有物理接触，不存在摩擦，抗震动效果好，同时还具有价格便宜、使用简单、使用寿命长的特点。

Description

一种非接触式位移传感器

技术领域

本实用新型涉及一种非接触式位移传感器，用于断路器等开关设备对机械特性的测量。

背景技术

随着智能电网技术的不断发展，对断路器的智能化也提出了更高的要求，各个厂家相继开发出智能断路器和相控开关，其中采用的主要方法是合分闸过程的精确控制和实时监测，使用位移传感器测量动触头的运动过程是最直接和有效的方法，位移传感器的种类有很多种，比较常用的是滑动电阻式的位移传感器，这种传感器的优点是价格便宜，使用简单，但由于存在电刷和薄膜电阻的摩擦，使得寿命较短，抗震动较差，而断路器动作速度和加速度较大，震动也很多，很容易造成传感器的损坏。

解决上述问题的办法是采用非接触式位移传感器，目前常见的有光栅式、磁栅式、激光式等，这些传感器存在的问题是价格昂贵，相移速度较慢，不能满足测量的实时性要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种利用电磁感应原理的非接触式测量方式测量位移，使得动端和静端没有物理接触，不存在摩擦，抗震动效果好的非接触式位移传感器。

按照本实用新型提供的一种非接触式位移传感器采用的主要技术方案为：包括速度传感器、定位所述速度传感器的零点检测电路，还设置有一积分转换电路，所述速度传感器内具有一感应线圈，所述感应线圈感应磁场输出电压信号至所述积分转换电路，所述积分转换电路转化电压信号为位移信号。

本实用新型提供的非接触式位移传感器还可具有如下附属技术特征：

所述速度传感器包括永磁体以及安装在所述永磁体两侧的导磁体，所述永磁体与所述导磁体形成一动端，所述感应线圈为静端，被测部件与所述动端相连接。

所述永磁体与所述导磁体随所述被测部件运动形成的运动磁场，所述感应线圈感应所述运动磁场输出电压信号至所述积分转换电路。

所述积分转换电路包括运算放大器A以及与所述运算放大器相连接的电阻R、电容C和清零开关K，电压信号经所述积分转换电路的积分运算后输出位移信号。

采用本实用新型提供的非接触式位移传感器带来的有益效果为：通过利用电磁感应原理的非接触式测量方式测量位移，使得动端和静端没有物理接触，不存在摩擦，抗震动效果好，同时还具有价格便宜、使用简单、使用寿命长的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型中速度传感器的结构图。

图3为本实用新型中积分转换电路的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步的详述：

如图1至图3所示，按照本实用新型提供的非接触式位移传感器的实施例，包括速度传感器1、定位所述速度传感器1的零点检测电路2，还设置有一积分转换电路，所述速度传感器1内具有一感应线圈11，所述感应线圈11感应磁场输出电压信号至所述积分转换电路3，所述积分转换电路3转化电压信号为位移信号。速度传感器1采集运动部件的实时速度，输出电压信号到积分转换电路3，积分转换电路3输出的信号为位移信号，由于电磁式速度传感器不能确定绝对位置，需要零点检测电路2来进行定位。通过利用电磁感应原理的非接触式测量方式测量位移，使得动端和静端没有物理接触，不存在摩擦，抗震动效果好

参见图2，按照本实用新型提供的非接触式位移传感器的实施例，所述速度传感器1包括永磁体12以及安装在所述永磁体12两侧的导磁体13，所述永磁体12与所述导磁体13形成一动端，被测部件与所述动端相连接，所述感应线圈11为静端，固定在静止的结构上。

本实用新型中的速度传感器依据的是法拉第电磁感应定律，即：一段导体做切割磁力线运动时导体中会产生感应电动势，感应电动势e=lvsinθ。即在均匀电场中感应电动势与切割磁力线的导线速度成正比。导磁体的磁阻要远小于空气，所以导磁体间的可以认为是均匀的，而切割磁力线的方向与磁力线方向垂直，sinθ=1，上述公式简化为e=blv，其中b为磁感应强度，l为切割磁力线的导线长度，v为运动速度。当与被测部件相连接的铁心运动时，感应线圈就会感应出与被测部件运动速度成正比的电压信号。

参见图3，按照本实用新型提供的非接触式位移传感器的实施例，所述永磁体12与所述导磁体13随所述被测部件运动形成的运动磁场，所述感应线圈11感应所述运动磁场输出电压信号至所述积分转换电路3，所述积分转换电路3包括运算放大器A以及与所述运算放大器相连接的电阻R、电容C和清零开关K，电压信号经所述积分转换电路的积分运算后输出位移信号。

由于上述方式产生的信号为速度信号，要想输出位移信号还需要对速度信号进行处理，由于速度V=ds/dt，根据微积分原理，位移u=∫vdt，将速度v进行积分得到的就是位移信号。积分转换电路的结构见图3，电路的输出与输入的关系为u=-1/RC∫vdt+u₀，其中RC为积分常数，需要根据实际情况进行设计，v为输入速度信号，t为时间，u₀为积分电容初始电压，初始电压由开关K进行清零，由于零点检测开关的位置可以预先设定，在运动过程中可以确定当前位移的绝对位置。当速度传感器的信号输入到积分转换电路时，输出的信号就是与被测部件位移成正比的电压信号。

位移传感器的结构及工作原理为本领域公知的技术，且本实用新型提供的位移传感器仅涉及上述结构，不对其他部分进行改动。故本说明书仅对上述结构进行详述，对位移传感器的其他部件及工作原理这里不再赘述。本领域技术人员在本说明书描述的内容基础上，即可实现本实用新型所述的位移传感器。

Claims (4)

1.一种非接触式位移传感器，包括速度传感器、定位所述速度传感器的零点检测电路，其特征在于：还设置有一积分转换电路，所述速度传感器内具有一感应线圈，所述感应线圈感应磁场输出电压信号至所述积分转换电路，所述积分转换电路转化电压信号为位移信号。 

2.根据权利要求1所述的非接触式位移传感器，其特征在于：所述速度传感器包括永磁体以及安装在所述永磁体两侧的导磁体，所述永磁体与所述导磁体形成一动端，所述感应线圈为静端，被测部件与所述动端相连接。 

3.根据权利要求2所述的非接触式位移传感器，其特征在于：所述永磁体与所述导磁体随所述被测部件运动形成的运动磁场，所述感应线圈感应所述运动磁场输出电压信号至所述积分转换电路。 

4.根据权利要求3所述的非接触式位移传感器，其特征在于：所述积分转换电路包括运算放大器A以及与所述运算放大器相连接的电阻R、电容C和清零开关K，电压信号经所述积分转换电路的积分运算后输出位移信号。 

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