CN217716643U - 一种无源伺服振动传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无源伺服振动传感器，包括壳体，壳体为中空结构，由基座、上套和上盖构成；所述壳体内设有磁路系统和摆系统，摆系统由动线圈组件和簧片构成；所述磁钢通过定位套固定在基座内，衔铁套装在磁钢端部，轭铁为中空结构，通过支架安在基座内侧；所述动线圈组件位于衔铁与轭铁的间隙处，动线圈组件两端通过簧片安装在支架上；所述动线圈组件包括线圈安装架和线圈，线圈安装架上设有多个接线柱，线圈与接线柱相连接，上套内设有接线板，接线柱通过弹簧引线与接线板相连接。本实用新型壳体内部部件紧密贴合，保证振动传感器的检测精度，动线圈组件整体重量小，振动更加灵敏，簧片不易扭曲、弯折，使用寿命长。

Description

一种无源伺服振动传感器

技术领域

本实用新型涉及振动传感器技术领域，特别涉及一种无源伺服振动传感器。

背景技术

振动测试是一种常见的测试，测量物理量有加速度、速度和位移。目前绝大部分的振动传感器是加速度计，测试方法也以加速度测量为主，加速度对中高频信号敏感，因此机械振动、冲击碰撞等领域的振动测试多为加速度测量，加速度测量也是技术最为成熟的振动测量方法。

随着科学技术的发展，低频振动问题越来越受到重视，例如桥梁、楼房、大坝等土木水利工程结构的动力学实验、结构健康监测；地震领域，如地震观测和强震观测；国防技术，如飞机、火箭等高端设备中大量使用振动传感器进行各部位的振动监测，姿态控制和惯性导航也会使用低频传感器。由于速度和位移对低频信号更敏感，因此很多低频振动测试除了测量加速度外还会测量速度及位移。

现有的无源伺服振动传感器包括壳体，壳体内设有闭合磁路和摆系统，闭合磁路由永磁体、基座、软铁和衔铁共同构成，而摆系统包括动线圈组件和簧片，动线圈组件通过簧片与闭合磁路配合工作。动线圈组件自身的重量过大、过小均会影响传感器的检测灵敏度，而闭合磁路的磁场强度也会影响检测灵敏度，且现有振动传感器体积比较大，内部结构复杂，整体重量大，会影响传感器检测的精准度。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种质量轻、摆动灵活，检测精度高的无源伺服振动传感器。

为此，本实用新型的技术方案是：一种无源伺服振动传感器，包括壳体，壳体为中空结构，由基座、上套和上盖构成；所述壳体内设有磁路系统和摆系统，摆系统由动线圈组件和簧片构成；所述磁路系统包括磁钢、衔铁和轭铁，基座、磁钢、衔铁和轭铁构成闭合磁路；所述磁钢通过定位套固定在基座内，衔铁套装在磁钢端部，轭铁为中空结构，通过支架安在基座内侧，衔铁位于轭铁的中心位置；所述动线圈组件位于衔铁与轭铁的间隙处，动线圈组件两端通过簧片安装在支架上，可在衔铁与轭铁的间隙处作往复运动；所述动线圈组件包括线圈安装架和缠绕在线圈安装架上的线圈，线圈安装架上设有多个接线柱，线圈与接线柱相连接，所述上套内设有接线板，接线柱通过弹簧引线与接线板相连接。

基座、磁钢、衔铁和轭铁构成闭合磁路，动线圈组件在受到振动时，会来回摆动，线圈切割磁感线产生电动势，电动势经微型开关和无源伺服电路即可实现宽频带大量程的各种参量测量。动线圈组件的上下端通过簧片安装在支架上，支架两端设有环形台阶面，方便簧片安装固定。

优选地，所述定位套为中空圆柱形结构，定位套内设有一圈环形台阶面，台阶面上固定有环形的胶圈，胶圈套在磁钢外侧，且与动线圈组件位置相对。动线圈组件在摆动过程中，如果运动幅度过大，会撞击在定位套上，因此，在定位套与动线圈组件之间设置胶圈，胶圈位于动线圈组件的移动路径上，可以减少线圈的运动幅度，对线圈起到缓冲作用，防止线圈因撞击而断裂，也可以保证簧片在线性范围内运动，避免簧片变形，延长使用寿命。

优选地，所述定位套内部以环形台阶面为界，分为同轴设置的第一通孔和第二通孔，第一通孔的孔径小于第二通孔；所述磁钢固定在定位套的第一通孔内，磁钢底部与基座贴合；所述动线圈组件可伸入第二通孔内。定位套为铝合金材质，不导磁，第一通孔用于固定磁钢的作用，第二通孔直径大，方便动线圈组件来回摆动，不产生阻碍。

优选地，所述衔铁为圆柱形结构，衔铁朝向磁钢一侧设有固定槽，固定槽套在磁钢端部；所述衔铁置于轭铁内，且衔铁与轭铁的厚度一致。衔铁套装在磁钢顶部，可以增强磁力，提高传感器的检测灵敏度。

优选地，所述动线圈组件两端均设有簧片，簧片包括内环和外环，内环与外环之间设有三条连接肋；所述内环通过压圈固定在动线圈组件上，外环通过压环固定在基座内侧的支架上，两个簧片上三条连接肋的位置相对。两个簧片分别安装在动线圈组件两端，且安装位置相对，保证动线圈组件不会扭动、偏位，内环安装在动线圈组件上，外环安装在支架上，使得动线圈组件在受到振动力时，可以来回摆动，连接肋不会干扰动线圈组件的摆动；连接肋与内环、外环的连接位正好三等分内环、外环，使得簧片受力均匀，防止簧片扭曲、弯折，动线圈组件在摆动过程中不会失衡，保证振动传感器的检测精度。

优选地，所述支架一侧与定位套相抵接，另一侧设有固定环，固定环置于上套内侧，接线板一侧与固定环相抵接，另一侧设有垫环和锁紧环，锁紧环与上套内侧通过螺纹固定连接。壳体内部由内侧向外安装有定位套、支架、固定环、接线板、垫环和锁紧环，固定环为动线圈组件提供可摆动的空间，垫环可以隔开锁紧环和接线板，给接线板上的接线柱留足空间，锁紧环与上套固定，可以锁紧内部的各个部件，防止移位。

优选地，所述上盖内侧安装有线路板，线路板通过接线板与动线圈组件上的接线柱电性连接。锁紧环为中空结构，方便接线板与线路板之间的导线连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)动线圈组件整体重量小，动线圈组件受低频振动作用时，振动更加灵敏，提高振动传感器的灵敏性；

2)在定位套与动线圈组件之间设置胶圈，胶圈可以减少线圈的运动幅度，对线圈起到缓冲作用，防止线圈因撞击而断裂，也可以保证簧片在线性范围内运动，延长使用寿命；

3)线圈安装架通过弹簧引线连接线路板，可以避免干扰动线圈组件的振动，保证振动传感器的精准性；

4)簧片的内外环由三条连接肋相连，使得簧片受力均匀，不易扭曲、弯折，使用寿命长；

5)动线圈组件两端簧片的安装位置一致，使得动线圈组件摆动时保持平衡，保证振动传感器的检测精度；

6)壳体内部的定位套、支架、固定环、接线板、垫环和锁紧环紧密贴合，防止壳体内的固定部件移位，保证振动传感器的检测精度。

附图说明

以下结合附图和本实用新型的实施方式来作进一步详细说明

图1为本实用新型的结构剖视图；

图2为本实用新型闭合磁路部分的结构剖视图；

图3为本实用新型摆系统的结构剖视图；

图4为本实用新型动线圈组件的结构剖视图；

图5为本实用新型线圈安装架的结构示意图；

图6为本实用新型簧片的结构示意图。

图中标记为：基座1、定位套11、支架12、固定环13、接线板14、垫环15、锁紧环16、线路板17、上套2、上盖3、磁路系统4、磁钢41、衔铁42、轭铁43、胶圈44、摆系统5、动线圈组件51、簧片52、线圈安装架53、线圈 54、挡圈安装槽55、穿线孔56、安装孔57、接线柱58、弹簧引线59、内环521、外环522、连接肋523、定位槽524、压圈525、压环526、挡圈527。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见附图。本实施例所述无源伺服振动传感器，包括壳体，壳体为中空结构，由基座1、上套2和上盖3构成；所述壳体内设有磁路系统4和摆系统5，所述磁路系统4包括磁钢41、衔铁42和轭铁43，基座1、磁钢41、衔铁42和轭铁 43构成闭合磁路；壳体内部由内侧向外安装有定位套11、支架12、固定环13、接线板14、垫环15和锁紧环16，所述磁钢41通过定位套11固定在基座1内，定位套11为中空圆柱形结构，定位套内部设有同轴设置的第一通孔和第二通孔，第一通孔的孔径小于第二通孔；所述磁钢41固定在定位套的第一通孔内，磁钢 41底部与基座1贴合；第一通孔和第二通孔之间形成了一圈环形台阶面，环形台阶面上固定有环形的胶圈44，胶圈可采用橡胶材质；胶圈44套在磁钢41外侧，且与动线圈组件51位置相对，动线圈组件51位于第二通孔外侧，可伸入第二通孔内。定位套11为铝合金材质，不导磁，第一通孔用于固定磁钢的作用，第二通孔直径大，方便动线圈组件来回摆动，摆动时，动线圈组件撞到胶圈44 上，胶圈44可以减少线圈的运动幅度，对线圈起到缓冲作用，防止线圈因撞击而断裂，也可以保证簧片在线性范围内运动，延长使用寿命。

所述衔铁42为圆柱形结构，衔铁42朝向磁钢41一侧设有固定槽，固定槽套在磁钢端部；所述轭铁43为中空结构，通过支架12安在基座1内侧，衔铁 42位于轭铁43的中心位置，且衔铁42与轭铁43的厚度一致。

所述支架12另一侧为固定环13，固定环置于上套内侧，与支架12抵接，固定环13为管状结构，为动线圈组件51提供可摆动的空间；接线板14一侧与固定环13相抵接，另一侧与垫环15抵接，垫环可以隔开锁紧环和接线板，给接线板上的接线柱留足空间；所述垫环15与锁紧环16相抵接，锁紧环16与上套2 内侧通过螺纹固定连接，可以锁紧内部的各个部件，防止移位。

所述上盖3内侧安装有线路板17，线路板17通过接线板14与动线圈组件 51上的接线柱电性连接。锁紧环为中空结构，方便接线板与线路板之间的导线连接。

所述摆系统5由动线圈组件51和簧片52构成；所述动线圈组件51位于衔铁42与轭铁43的间隙处，动线圈组件51两端通过簧片52安装在支架12上，可在衔铁42与轭铁43的间隙处作往复运动。

所述动线圈组件51包括线圈安装架53和线圈54，线圈安装架53为管状结构，线圈安装架53中部设有绕线槽，绕线槽处的线圈安装架管壁厚度为0.3mm；所述线圈54缠绕在绕线槽内，线圈上单根导线的直径为0.1mm。

所述线圈安装架53两端各设有一圈挡圈安装槽55，挡圈安装槽的槽底为圆弧结构。线圈安装架两端安装有簧片，簧片52通过挡圈527限位，挡圈置于挡圈安装槽内。

所述线圈安装架51朝向接线板14一端的左右两侧各设有两个穿线孔56和两个安装孔57，即线圈安装架上端两侧各有4个孔；安装孔与穿线孔一隔一交错排列，穿线孔和安装孔的孔径均为0.3mm，安装孔内设有接线柱58；所述穿线孔与绕线槽相连通，使得线圈可从穿线孔穿行，与接线柱相连接，所述接线柱 58上缠绕有弹簧引线59，通过弹簧引线与线路板14相连接，可以避免干扰动线圈组件的振动，保证振动传感器的精准性。

所述线圈安装架两端安装有结构一致、安装位置相对应的簧片，簧片52包括内环521和外环522，内环与外环之间设有三条连接肋523；簧片52整体为薄片状结构，内环、外环和连接肋由金属薄片一体加工成型，质量轻，不会阻碍动线圈组件的摆动。所述连接肋523为弧形结构，位于同一个圆上，且该圆与内环、外环同轴设置，连接肋与内环、外环之间的距离一致。这样可以有效保证簧片形变的垂直度，动线圈组件可以平稳摆动。

所述外环522的外侧设有定位槽524，两个簧片的定位槽位置相对，处于同一直线上。壳体内侧的支架12上设有对应的定位点，定位槽与该定位点位置相对，保证上下两个簧片的安装位置相对应，不会出现簧片错位问题。

所述内环521通过压圈525固定在动线圈组件51上，并通过挡圈527限位，外环522通过压环526固定在基座内侧的支架12上，两个簧片上三条连接肋的位置相对。两个簧片52分别安装在动线圈组件51两端，且安装位置相对，保证动线圈组件不会扭动、偏位；连接肋与内环、外环的连接位正好三等分内环、外环，使得簧片受力均匀，防止簧片扭曲、弯折，动线圈组件在摆动过程中不会失衡，保证振动传感器的检测精度。

使用时，基座1、磁钢41、衔铁42和轭铁43构成闭合磁路，动线圈组件 51在受到振动时，会来回摆动，线圈切割磁感线产生电动势，电动势经微型开关和无源伺服电路即可实现宽频带大量程的各种参量测量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种无源伺服振动传感器，包括壳体，壳体为中空结构，由基座、上套和上盖构成；所述壳体内设有磁路系统和摆系统，其特征在于：摆系统由动线圈组件和簧片构成；所述磁路系统包括磁钢、衔铁和轭铁，基座、磁钢、衔铁和轭铁构成闭合磁路；所述磁钢通过定位套固定在基座内，衔铁套装在磁钢端部，轭铁为中空结构，通过支架安在基座内侧，衔铁位于轭铁的中心位置；所述动线圈组件位于衔铁与轭铁的间隙处，动线圈组件两端通过簧片安装在支架上，可在衔铁与轭铁的间隙处作往复运动；所述动线圈组件包括线圈安装架和缠绕在线圈安装架上的线圈，线圈安装架上设有多个接线柱，线圈与接线柱相连接，所述上套内设有接线板，接线柱通过弹簧引线与接线板相连接。

2.如权利要求1所述的一种无源伺服振动传感器，其特征在于：所述定位套为中空圆柱形结构，定位套内设有一圈环形台阶面，台阶面上固定有环形的胶圈，胶圈套在磁钢外侧，且与动线圈组件位置相对。

3.如权利要求2所述的一种无源伺服振动传感器，其特征在于：所述定位套内部以环形台阶面为界，分为同轴设置的第一通孔和第二通孔，第一通孔的孔径小于第二通孔；所述磁钢固定在定位套的第一通孔内，磁钢底部与基座贴合；所述动线圈组件可伸入第二通孔内。

4.如权利要求1所述的一种无源伺服振动传感器，其特征在于：所述衔铁为圆柱形结构，衔铁朝向磁铁一侧设有固定槽，固定槽套在磁钢端部；所述衔铁置于轭铁内，且衔铁与轭铁的厚度一致。

5.如权利要求1所述的一种无源伺服振动传感器，其特征在于：所述动线圈组件两端均设有簧片，簧片包括内环和外环，内环与外环之间设有三条连接肋；所述内环通过压圈固定在动线圈组件上，外环通过压环固定在基座内侧的支架上，两个簧片上三条连接肋的位置相对。

6.如权利要求1所述的一种无源伺服振动传感器，其特征在于：所述支架一侧与固定套相抵接，另一侧设有固定环，固定环置于上套内侧，接线板一侧与固定环相抵接，另一侧设有垫环和锁紧环，锁紧环与上套内侧通过螺纹固定连接。

7.如权利要求1所述的一种无源伺服振动传感器，其特征在于：所述上盖内侧安装有线路板，线路板通过接线板与动线圈组件上的接线柱电性连接。

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