CN203323691U - 一种高精度位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高精度位移传感器，包括外壳、波导管、牵引杆和电路板，所述外壳上设有导轨，所述导轨上设有沿其轨向滑动的滑块，所述滑块上固设有一测量磁铁，所述滑块与所述牵引杆相连；所述电路板固定在外壳内，在电路板上设有与波导管的导电带电气连接的测量电路；所述波导管插设于外壳内，其轴线平行于导轨，所述位移传感器的尺身工作区域的末端还设有用于测量常温下标准值的定位磁铁。本实用新型操作起来简便准确，可防止硬件本身及外部温差等因素对测量值所带来误差影响，进而提高测量精度。

Description

一种高精度位移传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种高精度位移传感器。

背景技术

当前在高精度的测量仪器中，电磁尺作为一种位移传感器具有非常广阔的应用前景。该位移传感器是基于磁致伸缩原理实现目标绝对位置和位移的精密测量。如图1所示，在铜导线中加入瞬时电流脉冲，则在波导管周围产生旋转的圆形磁场。在被测位置，圆形磁场和定位磁铁产生的磁场交会，由于磁致伸缩效应使波导管产生了一个弹性形变（应变脉冲），以机械波的形式沿波导管同时向两个方向传播。到达波导管远端的机械波被阻尼器吸收，到达信号转换器的机械波由采样线圈转换为电信号。由于机械波从波发生点到信号转换器的传播时间与距离直接对应，因此通过检测时间，可以高精度地测出距离。它可以实现非接触、绝对式测量，具有高精度、大量程的特点，特别是由于磁铁和传感器并无直接接触，因此该产品可应用在恶劣的工业环境，如易燃、易爆、易挥发、有腐蚀的场合。

在制作过程中，将定位磁铁固定在外面的管套上，避免由于实验的一些人为或者其他因素的触碰，而导致磁铁位置有所改变。将外围设备进行连接，然后放进温度实验室，进行不同温度对于电磁尺测量值的影响变化。

下表是实验中的某根电磁尺在温度从0摄氏度到70摄氏度的测量值的变化情况。

表电磁尺测量值与温度的关系

从表中可以发现随着温度的变化，电磁尺的测量值也会发生相应的变化。此问题在实际应用中必须要得到解决。从根本上，可以通过温度补偿进行改善该误差，但是温差补偿的方法复杂，且每根尺并非有同样的特性曲线，因而无法彻底解决温度变化对测量值的影响。此外，硬件中有很多器件也会受到温度的影响，而发生一定的变化，进而影响测量精度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高精度位移传感器，无需温差补偿即可实现精确的测量效果，进而提高测量精度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高精度位移传感器，包括外壳、波导管、牵引杆和电路板，所述外壳上设有导轨，所述导轨上设有沿其轨向滑动的滑块，所述滑块上固设有一测量磁铁，所述滑块与所述牵引杆相连；所述电路板固定在外壳内，在电路板上设有与波导管的导电带电气连接的测量电路；所述波导管插设于外壳内，其轴线平行于导轨，所述位移传感器的尺身工作区域末端还设有定位磁铁。

所述波导管包括波导丝、导电带和线圈，所述波导丝套设于内套管内，所述线圈套设于屏蔽套管内，所述线圈通过导线与波导丝电气连接，所述导电带电气连接线圈及外壳上的电气连接件。

所述波导管还包括紧贴屏蔽套管的永磁部件，所述永磁部件位置与线圈对应；所述永磁部件的充磁方向与线圈的主轴平行。

所述永磁部件为永磁环。

所述永磁环置于屏蔽套管外侧。

所述永磁部件为永磁块。

所述永磁块置于屏蔽套管的前端。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型利用设置在位移传感器尺身工作区域末端的定位磁铁和位于位移传感器外壳滑块上的磁铁之间的测量值，通过相应的计算来得到准确测量值。本实用新型操作起来非常简便准确可防止硬件本身及外部温差等因素对测量值所带来误差影响，进而提高测量精度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中波导管结构示意图；

图3是在常温A下定位磁铁的测量示意图；

图4是在工作温度B下定位磁铁的测量示意图；

图5是在工作温度B下滑块上磁铁的测量示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的实施方式涉及一种高精度位移传感器，如图1所示，包括外壳、波导管、牵引杆和电路板，所述外壳上设有导轨，所述导轨上设有沿其轨向滑动的滑块，所述滑块上固设有一测量磁铁2，所述滑块与所述牵引杆相连；所述电路板固定在外壳内，在电路板上设有与波导管的导电带电气连接的测量电路；所述波导管插设于外壳内，其轴线平行于导轨，所述位移传感器的尺身工作区域的末端还设有定位磁铁1。

开始时，在常温下，将定位磁铁1固定在电磁尺靠近末端那里的位置上，以后就不再改变它的位置，并且可以得到一个测量值，该测量值为定位磁铁在常温下的标准值。

但是在实际使用坏境中，周围的温度环境可能就不是常温了。此时由于温度变化了，定位磁铁1在该温度下得到的测量值就会发生改变，不再是那个常温的标准值了。

但是当电磁尺产品做好后，普通用来测量长度的磁铁会被卡在外壳上的滑槽中，因此在工作温度下，首先测量定位磁铁1此时的温度显得非常重要了。由于每根电磁尺最前端都会存在一段80多毫米长度的死区，任何磁铁在该区域中都不能实现测量的功能。因而借助死区的这个特点，可以先将测量磁铁2滑到死区中，此时在工作区域中只有定位磁铁1，这样就可以得到在该工作温度下的定位磁铁1的测量值。然后再将测量磁铁2滑到工作区域中，虽然此时工作区域中存在两块定位磁铁，但是电磁尺有一个工作特性，只有靠近电磁尺前端的那个测量磁铁2可以实现测量工作，其他的测量磁铁都不会参与测量工作。由于定位磁铁1被固定在尺子的末端位置附近；而测量磁铁2在实际使用时也不会真的到达末端附近，所以此时只要将测量磁铁2放在工作区域中，每次测到的值都是测量磁铁2此刻的测量值。

如图2所示，所述波导管包括波导丝6、导电带4和线圈5，所述波导丝6套设于内套管7内，所述线圈5套设于屏蔽套管3内，所述线圈5通过导线与波导丝6电气连接，所述导电带4电气连接线圈5及外壳上的电气连接件。所述波导管4还包括紧贴屏蔽套管3的永磁部件8，所述永磁部件8的位置与线圈5对应；所述永磁部件的充磁方向与线圈5的主轴平行。当所述永磁部件8为永磁环时，永磁环置于屏蔽套管外侧。当所述永磁部件8为永磁块时，所述永磁块置于屏蔽套管的前端。

由此可见，当有其他永磁经过（运输过程中等）采集信号的线圈附近时，线圈中的磁场方向由这个经过的永磁和上述方案中的永磁共同决定，可能最终方向会发生变化。但是由于这个永磁只是经过，在该永磁离开后，线圈的附近只剩下所使用的永磁，所以线圈内的磁场方向仍然由所使用的永磁确定，方向与当初是一致的。从而线圈采集到的信号与线圈内磁场始终是一致的，进而减少干扰，提高测量精度。

本实用新型工作原理如下：

如图3-图5所示，假设在常温A摄氏度时，定位磁铁放在尺子末端附近测得的值为a，这个作为常温标准值，并且将它固定在那里。在以后的实际工作测量中，先将测量磁铁滑到死区，此时假设在温度为B摄氏度时，定位磁铁在从前固定的那个位置上，会测得一个新的测量值b。接着在B温度下，再将测量磁铁移到工作区域的某个测量位点，会得到测量磁铁的测量值c。由于B温度和A温度可能不相同，所以对于定位磁铁的测量值a和b也会不一样的。如果直接用B温度下测量磁铁的值作为测量值，肯定会存在误差。因为随着温度发生了变化，测量值c也与常温下的真实值不同。利用下式，可以得到测量磁铁在此时温度下换算成常温真实的测量值。假设此刻测量磁铁在此时温度下换算成常温的标准测量值为x，则：a/b=x/c。这样得到x值能很准确地反映出测量磁铁在B温度下的真实测量值，避免了温度给测量值所带来的偏差。本实用新型操作起来非常简便准确可防止硬件本身及外部温差等因素对测量值所带来误差影响。

Claims (7)

1.一种高精度位移传感器，包括外壳、波导管、牵引杆和电路板，所述外壳上设有导轨，所述导轨上设有沿其轨向滑动的滑块，所述滑块上固设有一测量磁铁（2），所述滑块与所述牵引杆相连；所述电路板固定在外壳内，在电路板上设有与波导管的导电带电气连接的测量电路；所述波导管插设于外壳内，其轴线平行于导轨，其特征在于，所述位移传感器的尺身工作区域的末端还设有定位磁铁（1）。

2.根据权利要求1所述的高精度位移传感器，其特征在于，所述波导管包括波导丝（6）、导电带（4）和线圈（5），所述波导丝（6）套设于内套管（7）内，所述线圈（5）套设于屏蔽套管（3）内，所述线圈（5）通过导线与波导丝（6）电气连接，所述导电带（4）电气连接线圈（5）及外壳上的电气连接件。

3.根据权利要求2所述的高精度位移传感器，其特征在于，所述波导管还包括紧贴屏蔽套管（3）的永磁部件（8），所述永磁部件（8）的位置与线圈（5）对应；所述永磁部件（8）的充磁方向与线圈（5）的主轴平行。

4.根据权利要求3所述的高精度位移传感器，其特征在于，所述永磁部件（8）为永磁环。

5.根据权利要求4所述的高精度位移传感器，其特征在于，所述永磁环置于屏蔽套管（3）外侧。

6.根据权利要求3所述的高精度位移传感器，其特征在于，所述永磁部件（8）为永磁块。

7.根据权利要求6所述的高精度位移传感器，其特征在于，所述永磁块置于屏蔽套管（3）的前端。

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